大学物理

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1. 居家实验:“ 揉纸团”中的分形现象

罗洁, 钱钧

大学物理 2021, 40 (10): 73-. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.200522

摘要（1556）

PDF （267KB）（795）

在疫情期间，我校大学基础物理实验课程开设了学生居家实验，其中“揉纸团”实验由于制备简单、测量容易，选做的同学较多.

本文讨论了“揉纸团”实验中的分形现象，引入内部无规则纸团中分形维数的定义，并通过实验测量了普通 A4 打印纸的分形维数，研究了不同纸张硬度以及纸张层数等因素对纸团分形维数的影响.

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2. 磁致旋光效应的电动力学解释

肖添宁, 王拴虎

大学物理 2021, 40 (9): 72-. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000- 0712.210068

摘要（1079）

PDF （463KB）（268）

磁致旋光效应是对各向同性的介质施加外磁场，从而使其获得旋光性质的现象.

本文将光视为电磁波，采用电动力学的方法，从施加外磁场的各向同性介质中的电子运动方程入手，分析磁场带来的变化，进而得到相对介电张量，之后结合麦克斯韦方程组解出本征态.该方法只需利用简洁的电动力学知识，便可以严格地导出磁致旋光体系的本征态必为右旋和左旋偏振态.相比传统方法，此推导能够使相关学习者更清晰地从本征值问题的角度理解磁致旋光效应的来源.

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3. 狄拉克δ -函数及有关应用

郑神州, 康秀英

大学物理 2021, 40 (7): 25-. DOI: 10.16854 /j.cnki.1000-0712.200456

摘要（1063）

PDF （299KB）（354）

狄拉克δ-函数实际上是离散情况下的Kronecker δ-函数的连续化，它在数学和物理中都有重要的应用. 基于广义函

数概念引入狄拉克δ-函数的精确定义，证实狄拉克δ-函数不是通常Lebesgue 局部可积意义下的普通函数; 文中分别以单位矩

形脉冲函数、高斯函数、钟形函数和Sinc 函数的序列在弱极限意义下来逼近狄拉克δ-函数. 另外，验证了狄拉克δ-函数可以作

为Heaviside 函数的广义导数，以及其高价广义导数，并给出狄拉克δ-函数的卷积性质、伸缩性质、复合变换性质、正交性和狄拉

克梳函数，最后引入了狄拉克δ-函数与广义傅里叶变换的关系，以及其在泊松方程Dirichlet 边值问题求解中的应用.

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4. 狭义相对论中质量与速度关系的特色推导方法

冯仕猛

大学物理 2021, 40 (6): 32-. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.200506

摘要（853）

PDF （616KB）（271）

质速关系是相对论的一个重要结论，大多数教材均采用两个物体在发生完全非弹性碰撞的过程中，从不同参照系去看其速度变化来推导质速关系.本文利用狭义相对论时空的洛伦兹变换证明运动方向上力在两个惯性参照系中的不变性，然后直接利用牛顿第二定律推导出质量与速度的关系，这种推导方式相对比较简洁，利于低年级大学生的理解.

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5. “韦氏摆”振动规律研究

姜付锦, 韩灿

大学物理 2021, 40 (11): 15-. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.210083

摘要（787）

PDF （685KB）（585）

本文先根据韦氏摆振动特点猜想其一种可能的振动模型，再由这种模型写出韦氏摆的动力学微分方程组，然后求解出振动的简正频率和振动的解析解，最后对解析解进行数值模拟并与实验数据进行比对，证明了猜想的合理性.

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6. 球面平均值函数及其微分方程的推导

蔡俊, 李敏, 王群

大学物理 2021, 40 (8): 16-. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.210016

摘要（765）

PDF （187KB）（291）

三维波动方程初值问题是数学物理方法课程的重要教学内容. 本文讨论球面平均法求解该问题时，球面平均值的定义及其满足的偏微分方程的建立过程.

在教材常见推导的基础上，本文提出了球面平均值方程一种更简洁的推导方法. 本文的讨论有利于澄清球面平均值函数的含义，为球面平均法以及球坐标系下数学物理方程的教学提供参考.

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7. 分光计调整对三棱镜顶角和最小偏向角测量的影响

李心婧, 宋新兵

大学物理 2021, 40 (8): 72-. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.200448

摘要（734）

PDF （459KB）（264）

在利用分光计测量三棱镜折射率的实验中，一个关键的步骤是调整载物台使其主轴和望远镜、平行光管主轴相互垂直.这种情况被称为标准情况.对于实验中存在的载物台偏离标准情况，本文从理论和实验上分析了其对顶角和最小偏向角测量的影响.实验上分两种情况进行了测量，一种情况是: 平面镜至少一面反射的绿十字像落在视野内，此时用绿十字像的位置标定载物台的倾斜程度; 另一种情况是: 外置一个测量载物台主轴俯仰角的实验装置，用偏离角度描述载物台的俯仰程度.本文测量了两种情况下三棱镜顶角和最小偏向角随载物台倾斜的变化，得到了小于测量本身误差对应的载物台倾斜范围.

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8. “电动力学”课程思政建设的思考

王振林

大学物理 2021, 40 (6): 53-. DOI: 10.16854 /j.cnki.1000-0712.210010

摘要（712）

PDF （1283KB）（490）

本论文从“电动力学”理论建立的历程，诠释科学发展得益于社会整体的创新文化氛围，以及原始创新给科技带来

的巨大影响力和推动社会发展的现实意义，展示了“电动力学”所包含的探索自然科学精神和服务社会价值取向等丰富的思

政内涵. 最后，者从“传道、授业、解惑与立德”四个方面，着重阐述对“电动力学”课程思政的认识与体会.

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9. 超导量子比特

宿非凡, 杨钊华, 范桁, 赵士平

大学物理 2021, 40 (7): 1-. DOI: 10.16854 /j.cnki.1000-0712.210045

摘要（664）

PDF （482KB）（424）

随着2019 年谷歌成功实现了“量子优势”，超导量子计算的研究正引起人们更加广泛的关注.超导量子比特是拥有

量子化能级、量子态叠加和量子态纠缠等量子力学特性的宏观器件，目前被广泛应用于量子物理、原子物理、量子光学、量子

化学、量子模拟和量子计算等诸多领域中.本文将重点讨论位相、电荷、传输子以及磁通型超导量子比特的基本原理及其器件

结构，并讨论器件的制备方法和量子态测量技术，最后对基于超导量子比特开展的物理问题的研究做一简单介绍.

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10. 大学物理设计实验: 李萨如图形演示装置研究

吴晗, 于瑶, 游胤涛, 唐永军, 张锦龙

大学物理 2021, 40 (10): 36-. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.210147

摘要（658）

PDF （276KB）（262）

本文介绍了一种大学物理综合设计性实验，自制李萨如图形演示装置. 首先理论上分析了由薄膜受迫振动形成李萨如图形的原因.

实验结果表明，李萨如图形的形状和大小会随着驱动声源频率的增加做周期性的变化; 最后根据测得的共振频率值计算出乳胶气球表面积扩大一倍时的等效表面张力值约为 46.00 N /m，表明该装置具有一定的实际应用性

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11. 硬币“跳舞”的动力学分析

胡立

大学物理 2021, 40 (7): 75-. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.200366

摘要（650）

PDF （244KB）（729）

本文从动力学的角度，对 2018 年国际青年物理学家锦标赛( IYPT2018) 的第三个课题“跳舞的硬币”进行了理论分析，得到了在单次跳动过程中硬币翘起高度随时间变化的图像.同时，提出了“放置误差”的概念，并进一步讨论了硬币的放置误差对硬币翘起高度的影响，发现放置误差越大，硬币翘起越快，翘起的最大高度也越大. 实验方面，用高速摄像机对不同放置误差下硬币跳舞的过程进行录制，并用 tracker 进行追踪.通过实验结果与理论模型的对比，验证了理论模型的正确性.

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12. 格林函数以及在常微分方程中的应用

钱光耀, 闫若琨, 汪泽西, 郑神州

大学物理 2021, 40 (9): 81-. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000- 0712.210142

摘要（618）

PDF （460KB）（244）

本文综述了各种常用的常微分方程初、边值问题解的格林函数表示以及格林函数的计算法.对于一阶线性常微分方程初值问题，给出格林函数计算公式以及解的格林函数表示;对于二阶线性常微分方程的边值问题和初值问

　　题，给出格林函数计算格式，以及解的格林函数表示;对于满足一般初值条件的Sturm- Liouville

　　问题给出解的格林函数卷积表示和格林函数计算法;对于二阶线性常微分方程的非混合和混合边值问题考虑了解的格林函数表示和格林函数计算法;最后，给出了高阶线性常微分方程边值问题解的表示和其格林函数算法.

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13. 一种牛顿环干涉实验数据处理新方法

花晓彬, 花世群

大学物理 2021, 40 (7): 35-. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.200471

摘要（607）

PDF （213KB）（195）

基于牛顿环干涉实验中，相邻两个干涉圆环所在位置处，在竖直方向上的空气层厚度差为二分之一波长，将移动读数显微镜测得的干涉圆环直径数据作为横坐标，由干涉圆环级次差确定的空气层厚度差作为纵坐标，进而对牛顿环仪中平凸透镜球面所在的大圆方程进行拟合通过拟合，得到的大圆方程获取平凸透镜球面的曲率半径值.实验验证表明，新的实验数据处理方法所需测点少，过程简单，结果可靠.

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14. 磁场强度波形畸变对交流磁滞回线形状的影响

吕庆荣, 冯双久

大学物理 2021, 40 (6): 45-. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.200424

摘要（600）

PDF （1464KB）（99）

测量了软磁铁氧体环形样品在不同条件下的交流磁滞回线，发现磁滞回线形状随交流磁场强度 H 的幅值、频率而变化. 交流磁滞回线形状的变化是由于磁场强度 H 波形畸变造成的，在弱交变场下，当磁感应强度 B 作正弦变化时，磁场强度 H 也作正弦变化，此时磁滞回线形状为椭圆; 当磁场增强时，H-t 曲线发生了不同程度畸变，且磁场强度越强，H-t曲线畸变程度越严重，此时磁滞回线变弯变尖，呈胖 S 形. 通过理论分析及实验拟合对磁滞回线形状变化做出了解释.

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15. 单摆周期的系统误差分析

邵云

大学物理 2022, 41 (1): 32-. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.210247

摘要（592）

PDF （353KB）（147）

文章逐个分析计算了单摆的摆角、摆球的自转、摆线质量、空气浮力以及空气阻力对于单摆周期的影响，以 1 m 长5°小幅单摆为例，得到这 5 种因素带来的系统相对误差分别为+ 0. 45‰、+ 0. 02‰、- 0. 45‰、+ 0. 07‰、- 0. 14‰，合计仅为-0.05‰，即这 5种误差因素几乎相互抵消，小幅单摆实验在理论上的系统误差极小.文章给出了较为详细的推理、计算和分析过程，尤其空气阻力矩的推理过程以及图、表等，意在提供较为完整和准确的认识.文末，针对人们在空气阻力认识上可能存在的某些不足，文章给出了几点必要的说明.

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16. MATLAB 在量子力学学习中的应用

周群益, 莫云飞, 周丽丽, 侯兆阳

大学物理 2021, 40 (6): 19-. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.200527

摘要（556）

PDF （1079KB）（226）

指出了《工科量子力学学习中的常用数学工具》一文中的一些差错，列出了正确的公式. 量子力学的公式比较多，解决计算问题的最佳工具应该是 MATLAB.用 MATLAB 说明了极限的算法，积分的算法，常微分方程的解法，狄拉克函数的表示和算法，伽玛函数和贝塔函数的用法，特殊函数的算法. 以一维线性谐振子为例，说明了 MATLAB 在量子力学中的应用. MATLAB 还能计算氢原子中电子出现的概率密度，并用图形表现出来.

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17. 大学物理教学中思政要素的挖掘与融入

朱宪忠, 陈飞明, 冯存芳

大学物理 2021, 40 (6): 66-. DOI: 10.16854 /j.cnki.1000-0712.200423

摘要（554）

PDF （805KB）（338）

大学物理蕴含丰富的思想政治教育资源，如何挖掘这些资源并以潜移默化的方式作用于学生思想政治教育工作，

是物理教师迫切需要解决的问题. 本文根据大学物理课程内容，梳理了思政内容体系及其结构关系，体现了思政教育的政治

性和时代性. 提出了思政素材的两种挖掘方法，分析了物理学知识体系中重要思政素材的育人功能，为构建思政素材资源提

供基本思路. 本文还讨论了教学实施环节思政要素的融入方法，为实施隐性教学策略提供支持.

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18. 利用速度相图法求解多次连续碰撞问题

李开玮

大学物理 2021, 40 (6): 11-. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.200420

摘要（553）

PDF （764KB）（224）

在两物体连续发生多次弹性碰撞的问题中，分析与计算十分复杂，本文应用速度相图法探讨这一类问题，让物理过程清晰直观图像化，简化了这类问题的分析计算过程.

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19. 恒定磁场中安培环路定理的探讨

胡锡奎, 李丽, 冯春宝, 牟琼

大学物理 2021, 40 (8): 20-. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.200523

摘要（547）

PDF （267KB）（274）

安培环路定理是稳恒磁场中的一个重要方程，常用于分析具有某种对称性的电流体系的磁感应强度分布.

本文探讨了安培环路定理应用的情形及其数学原理，通过简单的模型澄清了安培环路定理在有限长载流直导线中不成立的误解，探讨了安培环路定理成立的普适性，能够帮助学生更好地掌握安培环路定理和进一步理解磁场的性质，有助于培养学生严谨求实的科学态度.

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20. 李导数一种新的讲授方式

何孝凯, 曹周键

大学物理 2021, 40 (7): 8-. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.210091

摘要（542）

PDF （160KB）（213）

李导数是微分流形上的一类重要导数算子，在数学和物理上都有着广泛的应用.本文给出关于李导数一种新的讲授方式.不同于通常教材利用推前和拉回映射定义李导数，本文首先介绍了流形上光滑矢量场的适配坐标系的概念，然后给出了流形上的任意光滑矢量场沿某一给定矢量场的李导数在适配坐标下的定义.在此基础上，我们证明了这一新定义与具体适配坐标系的选择无关.进一步地，我们给出了矢量场李导数在任意坐标系下的表达式，与通常教

材中定义的李导数相衔接. 与通常的教材引入李导数的方式相比，本文采用的讲授方式更便于初学者理解和掌握.本文对矢量场李导数的处理方式，可以自然推广到流形上的任意张量场李导数.

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21. 关于量子力学原理的注记

杨师杰

大学物理 2021, 40 (11): 1-. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.210122

摘要（537）

PDF （244KB）（443）

本文从高等量子力学的角度，讨论介绍量子力学的基本原理、基本概念、经典对应等，讨论了普朗克常量与表象变换的关系.

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22. 课程思政在电磁场与电磁波课堂教学中的设计与实践

宋玲玲, 黄文

大学物理 2021, 40 (11): 36-. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.210201

摘要（535）

PDF （448KB）（437）

本文基于专业基础课程“电磁场与电磁波”中高斯定理这一内容，开展了以“教”为主的教学活动设计，提出了引、立、破、拓、结 5 个教学环节，实现了知识传承、能力迁徙的教学构想.同时，从 3 个维度有机融入课程思政元素，不仅破解了决定立体角的大小、正负的关键要义、闭合曲面立体角的计算等教学难点，而且还引导学生多角度看问题，助推学生正确的人生观、价值观和世界观树立，实现了“在价值传播中凝练知识底蕴，在知识传播中实现价值引领”的课程育人目标.

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23. 几何理解洛伦兹变换的时空内涵

张亮

大学物理 2021, 40 (6): 36-. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.200490

摘要（527）

PDF （885KB）（213）

洛伦兹变换是狭义相对论的核心内容.理解并掌握其内含的时空变换规律，对进一步理解狭义相对论时空观具有十分重要意义.本文基于时空图的二维旋转变换，从几何上对洛伦兹变换中所包含的“钟慢尺缩”时空变换本质和光速不变性等条件进行解析.使学生能够更加直观去感受并理解洛伦兹变换，为后续课程学习打下基础.

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24. 刚体运动三维可视化模拟和复摆相关问题探讨

林炯辉, 刘玉颖, 宋敏

大学物理 2021, 40 (7): 68-. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.200404

摘要（526）

PDF （710KB）（247）

本文应用刚体定轴转动定律和角动量定理，结合 VPython 软件，首先模拟刚体的定轴转动，例如匀质圆柱体在不同力矩作用下的转动，直观地显示刚体运动轨迹以及角位移、角速度等物理量随时间的变化关系，以及重力矩作用下的刚体能量守恒等，使刚体运动过程实现可视化. 有趣的是，本文还研究了刚体的平面平行运动( 平动加转动) 以及刚体的振动，模拟了大角度下刚体摆动时出现的混沌状态. 可视化模拟深化了对课本知识的理解.

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25. 几何视角下的热力学

刘全慧

大学物理 2021, 40 (8): 1-. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.210029

摘要（524）

PDF （244KB）（663）

几何和热力学中的联系长期没有受到足够的注意. 本文用几何分析了热力学中的三个问题. 第一，从数学上切触几何理解汤姆孙-贝特洛原理，并直接提炼出热力学第三定律; 第二，如何从二维曲面的高斯曲率研究气液临界点附近的形状，研究 van der Waals 方程中 a、b 系数是否和温度有关这一问题; 第三，涨落理论可以有度规描述并具有标量曲率，并利用 vander Waals 方程展示了标量曲率如何刻画分子之间的相互作用.因此，通过挖掘热力学问题的几何内涵不但可以解决热力学疑难问题，还可以发现新的研究方向.

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26. 有限长螺线管磁场均匀性分布的理论分析和可视化研究

周晓妍, 刘世鯤, 张树甜, 孙敏, 陆健, 黄德财

大学物理 2021, 40 (6): 76-. DOI: 10.16854 /j.cnki.1000-0712.200496

摘要（511）

PDF （1533KB）（166）

采用毕奥-萨伐尔定律，应用矢量叠加原理，具体讨论了长度为L= 200 mm 的螺线管的磁场分布.首先推导了单个圆

形载流线圈的磁场在空间分布的积分公式，然后，利用Python 软件求解绘制出了磁感应线，与经典物理教材进行了对比，验证

了理论公式和数值计算的正确性.基于单个圆形载流线圈的结果，得到了有限长载流螺线管磁场全空间分布的理论公式，绘制

了相应的磁感应线分布图，详细讨论了线圈匝数密度、螺线管长度对磁场空间分布均匀性的影响.发现匝数密度大于1000 m-1

时，螺线管在-74 mm ≤ z ≤ 74 mm 范围内的磁场可视为均匀磁场.本文的结果为大学物理和大学物理实验教学提供了可靠、

直观清晰的素材.

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27. 一道常见力学题的解

苏国珍

大学物理 2021, 40 (6): 5-. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.200346

摘要（509）

PDF （861KB）（407）

对一道与简谐振动有关的力学题作深入分析，得到了之前文献中较少考虑到的一些解.

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28. 双层转角石墨烯结构的构建方法浅析

陈明星

大学物理 2021, 40 (8): 8-. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.210060

摘要（498）

PDF （381KB）（291）

双层转角石墨烯是近几年凝聚态物理领域的前沿研究热点. 本文阐述了基于晶体周期性和超胞-原胞变换矩阵构造石墨烯超胞结构的方法，并将其应用于双层转角石墨烯结构的构造，增进学生对晶体结构周期性这一特点的理解，掌握描述复杂晶体结构的数学方法，并了解相关前沿进展.

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29. 角位移矢量性的进一步探讨

王靖洲

大学物理 2021, 40 (7): 12-. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.200488

摘要（497）

PDF （244KB）（223）

对角量矢量性的讨论，或通过图形比较，或通过公式计算，都得出了无限小转动是矢量、有限转动不是矢量的结论，但都不曾指出根本的物理原因.通过物理量的不变性和变换的协变性，证明了转动矢量不是真矢量，并且得出其本质原因是坐标系的左旋和右旋.

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30. 时空图法在狭义相对论教学中的应用

许广智, 李一杰

大学物理 2021, 40 (6): 26-. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.200417

摘要（493）

PDF （876KB）（151）

介绍狭义相对论中应用“闵科夫斯基时空图”进行定量计算的方法.导出速度叠加、多普勒效应、光行差等公式.

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31. 相位型光栅的衍射及分光功能

邹意蕴, 林佳丽, 卢悦媛, 阎晓娜

大学物理 2021, 40 (11): 64-. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.210104

摘要（491）

PDF （407KB）（125）

利用相干叠加思想推导了平面波通过相位型光栅的衍射表达式. 结果表明，相位光栅衍射可以实现将最大衍射光强集中在具有分光功能的±1 级，克服了振幅光栅衍射中具有最大衍射光强的 0 级无分光功能的缺陷. 讨论了相位层引入的相位、光栅占空比对±1 级衍射光强的影响. 利用相干叠加思想得到的衍射公式物理意义明确，便于掌握，并可应用于其他衍射结构.

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32. 激光散斑漂移现象的理论模型与成像实验

郭又溪, 贺韵博, 刘荣臻, 宫殿锦丰, 夏成杰

大学物理 2021, 40 (7): 78-. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.200524

摘要（489）

PDF （511KB）（283）

基于傅里叶光学原理，建立了数值计算客观及主观激光散斑图样的方法.利用几何光学成像原理，推导了主观散斑现象中散斑及光斑漂移速率的表达式.搭建了成像实验装置，观察主客观散斑及其漂移现象. 结合相关函数、快速傅里叶变换算法以及卷积定理，建立了基于图像处理定量计算散斑及光斑漂移量的方法.实验结果、数值计算结果、几何光学理论均互相符合，表明了数值方法与几何光学理论的正确性，为激光散斑漂移现象提供了系统性的研究方法和直观的理解.

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33. 在大学理科教学中应用思维导图的实践研究———以“激光技术概论”课程为例

李洪玉, 许林鑫, 侯丹

大学物理 2021, 40 (7): 55-. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.200458

摘要（474）

PDF （467KB）（122）

在“激光技术概论”课程教学过程中，教师通过辅导学生预习、布置作业、问卷反馈的方式，使学生自由选择是否利用思维导图完成作业，逐步引导学生尝试利用思维导图做知识点汇总. 这些措施激发了学生应用思维导图这一学习工具的兴趣，同时也提高了学生学习“激光技术概论”课程的积极性.

本研究还发现“思维导图加备注”的模式既利用了思维导图有助于理清知识脉络的优势，同时又用备注填补了思维导图不能展现知识点具体内容的短板，因此相比于单纯的思维导图模式，“思维导图加备注”的模式更适合物理类学科的学习.

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34. 基于 HTML5 技术的物理动画开发与应用

宋洪晓, 张琦玮, 刘建强

大学物理 2021, 40 (7): 51-. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.210005

摘要（469）

PDF （309KB）（104）

随着手机等移动设备取代电脑成为主流上网方式，大学物理等学习资源中大量使用的 Flash 动画需要迁移到移动设备上运行.HTML5( 简称 H5) 是目前 Flash 的最佳替代技术，本论文基于物理学新形态教材中 H5 动画的设计、开发实践，总结了物理类 H5 动画的设计思路与开发步骤，并结合实例对选题与物理建模、界面与交互功能设计两个步骤进行了详细介绍.

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35. 一种安培环路定理的讲法

耿志浩

大学物理 2021, 40 (7): 17-. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.200446

摘要（464）

PDF （271KB）（322）

在面向非物理专业的大学物理教学中，本文提出了一种安培环路定理的讲法，证明方法简单直观，可以加深学生对定理的理解，适合在教学实践中采用.

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36. 思政教学结合同伴教学法融入大学物理实验的探索

陈峻, 朱道云, 庞玮, 吴肖, 唐靓

大学物理 2021, 40 (6): 57-. DOI: 10.16854 /j.cnki.1000-0712.200371

摘要（463）

PDF （835KB）（146）

本文将思政教学结合同伴教学法运用到大学物理实验课程之中，新的教学法能有效改善思政教学融入基础实验教

学难的问题，变传统灌输式教学为自主讨论式学习，大幅度提升学生的兴趣和学习效果. 这种思政教学结合同伴教学法问题

导向式教学，把社会主义核心价值观自然贯穿于整个教学之中，真正做到“润物细无声”.

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37. 测量不确定度分析在大学物理实验中的应用——单摆测重力加速度

张竺立, 陈鑫磊, 逯美红

大学物理 2022, 41 (2): 31-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.200521

摘要（457）

PDF （826KB）（117）

重力加速度是物理学中一个重要的力学常量，其测定方法有很多，在大学物理实验中常用到的测量方法是单摆法. 但实验原理仅研究了单摆摆球的运动，忽略了摆球大小、浮力、摆线质量等因素的影响，因此测量结果不够精确. 通过对引起单摆法测定重力加速度的相关系统误差进行修正，得到相对精确的重力加速度公式和相应的合成标准不确定度公式. 最后对测得的数据进行合理地分析和计算，最终得出较为精确的实验结果.

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38. 谐振子的经典和量子统计分布

康琳惠, 张林

大学物理 2021, 40 (7): 30-. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.200508

摘要（456）

PDF （359KB）（260）

经典统计与量子统计之间存在着一定的区别和联系，并在一定的条件下可以相互转换.本文以物理学中非常重要的谐振子模型为例，分别从谐振子的运动状态描述、能量、测不准原理、运动空间分布、概率分布等方面对这两种统计方法进行了比较从而归纳出谐振子的经典统计与量子统计分布的异同，加深了对量子动力学行为的进一步理解和认知.

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39. 四个平行共轴等大载流方线圈磁场的均匀性分析

昝会萍, 张引科

大学物理 2021, 40 (6): 14-. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.200373

摘要（448）

PDF （2511KB）（84）

匀强磁场广泛应用于科学研究和工程技术. 以毕奥-萨伐尔定律和磁场叠加原理为基础，建立了 4 个平行共轴等大载流方线圈磁场磁感应强度的表达式;

用泰勒级数展开方法，发现了线圈系统磁场均匀性最好的条件; 借助于数值计算，讨论了 3 种具体情况下线圈系统磁场的均匀性. 结果表明: 在最佳状态下，线圈系统能够在较大空间区域产生相对偏差小于0.01%、方向偏差小于 0.01 度的均匀性极高的磁场，并且磁场的均匀性和空间范围都明显优于方形亥姆霍兹线圈的磁场.

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40. 凯特摆测重力加速度实验中的误区———以虚拟仿真实验为例

盛妍

大学物理 2021, 40 (10): 32-. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.210066

摘要（443）

PDF （260KB）（143）

凯特摆测重力加速度是一种精确而巧妙的实验方法，本文从原理出发，以虚拟仿真实验为例，介绍凯特摆模型，归纳实验方法，指出一些常见的实验错误操作，并给出分析说明，旨在指导实验者重视实验原理的理解，避免走入实验误区.

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41. “材料模拟与计算”教学模式改革实践

张鹏

大学物理 2021, 40 (6): 62-. DOI: 10.16854 /j.cnki.1000-0712.210007

摘要（440）

PDF （852KB）（60）

建设创新型国家，需要大力培养创新型人才.本文在物理专业课教学中探索出实践-理论-创新，简称PTI 线下教学

模式.该模式让学生从实践应用中感受理论的意义，然后通过理论学习提升实践的能力，再回到实践，做出创新成果.培养过程

不仅要关注课堂教学的形式和内容，还要将理论探讨拓展到第二课堂的科研训练，以二者的紧密互动实现学生创新能力质的

提升.自2017 年施行教改以来，本科生已在该模式下在校发表第一作者SCI 论文14 篇.实践证明，PTI 教学模式可快速提升大

学生的创新能力，为基础学科专业课教学指出了一条新的路径.

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42. 量子力学本科教学演示仪之量子真空场测量

吴媛, 郭超修, 尹亚玲, 陈丽清

大学物理 2021, 40 (7): 38-. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.200380

摘要（432）

PDF （293KB）（135）

“真空不空”是量子力学区别于经典物理的一个重要内容. 这主要是因为真空场的能量小到无法直接测量，通常需要基于平衡零拍探测的量子实验装置进行测量. 然而现阶段的大学物理实验教学中缺乏该实验装置，导致学生无法直观理解这一量子力学的基本概念. 针对这一问题，本文设计并搭建了基于平衡零拍探测的真空场测量仪，通过光学放大的过程实现真空场起伏的测量. 该实验教学仪原理简单，现象直观，操作容易且便于维护，弥补了大学物理中量子力学实验的空白，实现前沿物理在大学物理教学中的拓展.

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43. 半球面上的电荷量有多大?

邱为钢

大学物理 2021, 40 (9): 21-. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000- 0712.200546

摘要（431）

PDF （449KB）（227）

在球坐标下，带电上下半球面保持固定相反电势，所产生的全空间电势表达式是含有勒让德函数的无穷求和. 给出了半球面上的电荷密度并计算了半球面上的电荷量.计算发现，这个电荷量是无穷大.

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44. 无限大非接地导体平板的静电感应

付全红, 郑建邦, 樊元成, 张富利

大学物理 2021, 40 (11): 5-. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.210041

摘要（430）

PDF （239KB）（301）

利用静电场边值问题的唯一性定理，严格分析无限大非接地导体平板的静电感应问题，利用 COMSOL 多物理场仿真软件对理论计算结果进行验证.

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45. 电荷投影法在研究无限长导体薄板电荷分布规律中的应用

周群益, 莫云飞, 周丽丽, 侯兆阳

大学物理 2021, 40 (7): 19-. DOI: 10.16854 /j.cnki.1000-0712.200545

摘要（424）

PDF （596KB）（180）

利用无限长均匀带电圆柱面的电荷分布规律和无限长带电直线的场强公式，采用电荷投影法推导了有限宽无限长

带电导体的面电荷分布规律.根据电势叠加原理推导了电势积分式，利用场强与电势之间的关系推导了电场强度两个分量的

积分式.将公式无量纲化，通过数值积分计算了电势和场强的分量之值.通过作图，显示了有限宽无限长带电导体薄板的电势

和场强，画出了二维等势线和电场线，充分显示了场强的分布规律.

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46. 量子速率极限时间

徐凯, 张国锋

大学物理 2021, 40 (10): 1-. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.210015

摘要（424）

PDF （174KB）（382）

系统从初始态演化到目标态所需要的最短时间被定义为量子速率极限时间. 此概念可以被用来估量由给定量子态到期望目标态的最大演化速率. 本文主要回顾了从封闭系统量子速率极限时间过渡到开放系统量子速率极限时间的发展历程，并讨论了非马尔科夫环境对开放系统量子速率极限时间的影响. 希望能对今后量子速率极限时间的发展有所帮助.

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47. 物点经多层平行介质界面折射成像的叠加法则及应用分析

邵云

大学物理 2021, 40 (8): 23-. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.200493

摘要（423）

PDF （448KB）（70）

文章采用了一种较为简便、自然的推理方法，推导出物点经平行介质界面二次折射成像的虚像点位置，发现了所谓的“物点经多层平行介质界面折射成像的叠加法则”.文章对几种特殊情形下的像点坐标进行了讨论: 分析和解释了游泳池中泳女的“身首分离”折射现象; 分析出空气中物体经玻璃砖的成像特点，指出人们通常使用薄玻璃窗户的光学依据; 对空气中的物点经折射率线性变化介质的折射成像进行了详细的研究，指出物点经折射率均匀变化介质的成像位置与经平均折射率的等厚介质，除 80° ～90°的大视角情形外几乎一致.文章中的推理方法和结论或可为相关内容的教学、科研提供参考.

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48. 中子星的形成机理在固体物理教学中的应用

王拴虎, 田颖异, 王民, 代富平

大学物理 2021, 40 (6): 8-. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.200413

摘要（417）

PDF （805KB）（168）

本文在固体物理学关于电子色散关系和态密度讨论的基础上，研究了其电子在相对论和非相对论下色散关系的区别，正是这种区别导致了超大质量天体最终演化出现截然不同的结果. 该理论推导过程可以与固体物理学中电子行为的研究紧密联系起来，将之引入到固体物理的教学中，不仅可以加深学生对固体中电子行为的认识，还能拓展学生的知识，让其对电子的相对论行为有一定的认识.

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49. 眼镜轴距与人眼瞳距便捷测量方法

周思颖, 常凯歌, 毛胜春, 高博

大学物理 2021, 40 (12): 55-. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.210044

摘要（417）

PDF （708KB）（67）

当人眼的瞳距与其所戴眼镜的轴距不匹配时，看到的景物会变形、失真和模糊，造成视觉疲劳，对眼睛造成不可逆的伤害.

本论文提出了采用激光笔、尺子和手机拍照的人眼瞳距与眼镜轴距的自主测量方案，通过分析光学成像原理，建立激光笔四种位置模式的眼镜轴距测量模型，给出眼镜两镜片度数相同和不同时的计算公式.搭建实验平台进行了实验，分析了影响精度的因素，并采用 Tracker 视频分析软件来进一步减小测量误差.最后，采用手机拍照来准确测量人眼的瞳距，从而实现了人眼瞳距与眼镜轴距的便捷测量，以及它们是否匹配的准确判别.

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50. 关于“拍”现象的直观教学

夏峥嵘, 李荣青, 童悦, 徐小雪

大学物理 2021, 40 (9): 10-. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000- 0712.200324

摘要（416）

PDF （534KB）（176）

采用旋转矢量法分析了“拍”现象的形成过程，解释了“拍”现象中振幅和相位变化特征的原因和变化规律，借助图形说明了周期和频率等特征量的物理内涵，呈现了振幅的相位突变情况，使得“拍”现象中变化规律的本质原因直观具体地呈现，这种分析方法能有效地加深学习者对“拍”现象的本质理解，有效提高课堂教学效果.

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