大学物理

Select

1. 光杠杆法测杨氏模量实验的一种改进方法

张莉, 荣振宇, 王晗语, 姜恒钧, 韩玉晶, 陈小艺

大学物理 2022, 41 (10): 29-.

摘要（792）

PDF （992KB）（272）

传统的光杠杆法测杨氏模量实验需要测量光杠杆平面镜到标尺的距离，而较大的距离会导致实验操作的不便.本论文在传统光杠杆法杨氏模量测定仪的标尺处安装一个带有读数装置的平移台，通过平移台的读数装置测量光杠杆平面镜到标尺距离的改变量，既可以提高实验测量的便捷性，也可以通过相同实验条件下的多次测量减小测量的随机误差.

相关文章 | 多维度评价

Select

2. 应用张量分析推导柱坐标系和球坐标系中弹性力学几何方程和平衡微分方程

周正峰

大学物理 2022, 41 (11): 4-. DOI: 10.16854 /j.cnki.1000-0712.220043

摘要（631）

PDF （226KB）（256）

利用正交曲线坐标系与笛卡儿坐标系单位矢量的关系，以及笛卡儿坐标系单位矢量为常矢量的特性，从单位矢量变换的角度，推导柱坐标系和球坐标系中的梯度算子，以及单位矢量对坐标的偏导数. 并根据张量的场论基础，通过微分运算，推导出位移矢量的梯度和应力张量的散度. 再根据几何方程和平衡微分方程的张量表达形式，推导出柱坐标系和球坐标系中的应变几何方程和应力平衡微分方程.

相关文章 | 多维度评价

Select

3. 量子力学的数学基础

杨师杰

大学物理 2022, 41 (9): 4-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.210619

摘要（608）

PDF （2439KB）（558）

本文系统地表述量子力学的数学基础，讨论了线性内积空间、希尔伯特空间完备性、函数空间以及连续基表示，以及自伴算符、施图姆-刘维尔系统的本征值问题和自然边界条件等，并以量子力学具体对象为例，讨论了非正规奇点情形下的自然边界条件.这些条件不是附加的，而是薛定谔方程本身所具备的.

相关文章 | 多维度评价

Select

4. 一种求解三维简约布里渊区体积的方法

李建军, 张振东

大学物理 2022, 41 (8): 7-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.210521

摘要（594）

PDF （839KB）（132）

简约布里渊区体积的求解是固体物理学中的一个重要知识点，当前，根据不同布里渊区的结构形式，其体积的具体求解方法一般不同，这导致该知识点的教学难度增加. 本文提出将简约布里渊区离散为以波矢空间原点为共同顶点的多个棱椎体，使布里渊区体积的求解转化为求各棱椎体积和的形式，并以面心立方和体心立方布里渊区体积的求解为例进行了应用，得到布里渊区体积与倒格子原胞的体积相同. 结果表明，该方法具有简单、直观和普适性的优点.

相关文章 | 多维度评价

Select

5. 固体物理教学的若干思考Ⅲ：弛豫时间近似

刘翌, 袁喆

大学物理 2022, 41 (10): 1-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.220074

摘要（580）

PDF （803KB）（400）

弛豫时间近似是固体物理学中讨论输运问题的重要理论方法，也是凝聚态物理研究中常用的理论工具．很多固体物理学教材中缺乏对弛豫时间近似物理思想的介绍，也未能突出应用弛豫时间近似的优势．本文讨论了弛豫时间近似的物理基础，通过概念性分析得到数学表达形式，并严格求解出弛豫时间近似下非平衡分布函数的形式解，建立一套形式简洁、逻辑清晰的教学内容体系，有助于学生全面深入地理解弛豫时间近似并能够将其应用到凝聚态物理研究．

相关文章 | 多维度评价

Select

6. 最概然分布的少粒子修正是必要的吗？

侯吉旋

大学物理 2022, 41 (12): 1-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.220272

摘要（522）

PDF （315KB）（204）

统计物理教材中推导最概然分布的过程存在数学缺陷，当粒子数较少时无法自圆其说.于是许多研究者利用更精确的公式对该推导进行少粒子修正.本文通过计算一维谐振子势阱中的理想玻色气体的基态布居数指出，经过少粒子修正后的结果与严格解反而相差更远.因此本文认为计算最概然分布时进行少粒子修正是没有必要的.

相关文章 | 多维度评价

Select

7. 威尔伯福斯摆的耦合运动研究

邓欣雨, 张天宇, 陆建隆, 钟鸣, 王巍

大学物理 2022, 41 (9): 43-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.220106

摘要（509）

PDF （907KB）（217）

威尔伯福斯摆（简称韦氏摆）由悬挂在竖直方向的螺旋弹簧和连接在弹簧末端的物块（摆锤）组成，它既能沿着弹簧上下振动，又能绕竖直轴旋转. 本文从力学角度分析了韦氏摆的竖直振荡与水平振荡振幅随时间发生强弱周期性变化的原因，从分析力学的角度对韦氏摆竖直振荡和水平振荡的运动过程进行了理论分析，分析了影响韦氏摆耦合运动状态的因素，并实验探究了转动惯量对韦氏摆耦合状态的影响，发现随着转动惯量的增加，韦氏摆呈现三种运动状态，即强耦合、弱耦合、近似不耦合. 采用控制变量法探究了弹簧初始伸长量对韦氏摆运动的影响，实验结论与理论分析吻合.

相关文章 | 多维度评价

Select

8. XRD实验中样品台高度对测定晶格常数的影响

王弘德, 孙莹, 袁秀良, 安世海

大学物理 2022, 41 (9): 28-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.220064

摘要（485）

PDF （440KB）（112）

X射线衍射(XRD)实验是分析物质结构的重要手段，在物理学相关专业的教学中逐渐受到重视.本文对样品台高度变化Δz引起的测量误差进行了系统分析，发现样品台高度偏移Δz会使衍射峰位产生明显偏差Δ2θ，进而引起晶面间距和晶格常数的计算偏差.数据拟合结果表明Si样品晶面间距偏差Δd/d和晶格常数偏差Δa/a与Δz近似线性相关.本文结合Bragg-Brentano衍射几何，对上述实验结果进行了理论分析.本文对XRD实验精确测定晶格常数提供了参考依据，也将为相关教学工作开展提供重要参考.

相关文章 | 多维度评价

Select

9. COMSOL仿真在声波谐振管实验中的应用

李春熠, 胡安琦, 张格格, 白在桥, 俞骁翀

大学物理 2022, 41 (11): 58-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.220159

摘要（484）

PDF （626KB）（125）

本文以声波谐振管为例介绍了COMSOL数值仿真软件在基础物理实验教学中的应用.在简要说明COMSOL软件的使用方法之后，本文介绍了3个具体的实验.首先计算了管口附近的声压分布，揭示了一维声波模型与实际情况的差别；然后仿真了管内声探测器（麦克风）对谐振频率的影响，发现探测器的尺寸和位置都会影响谐振频率的移动；最后计算了一端部分封闭管的谐振频率，所得结果与实测值符合很好，验证了仿真实验的准确性.以上实验表明将数值仿真引入基础物理实验教学，不仅可以加深学生对实验的理解，还锻炼了学生处理实际问题的能力.

相关文章 | 多维度评价

Select

10. 铁氧体微波环形器的COMSOL仿真

曹潇, 白翠琴

大学物理 2022, 41 (9): 63-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.220035

摘要（474）

PDF （600KB）（145）

环形器是微波系统中一种常用的元件，能够选择出射端口定向传播微波.由于微波元件不同于低频的集中参数元件，学生不易形成清晰的物理图像.本文运用COMSOL软件建立了铁氧体环形器模型，使用散射矩阵元（S参数）定量地研究了几何参数对于环形器定向导波性能的影响，并确定了性能较优时对应的几何参数；通过电场分布图和能流流向图直观地展现了微波在环形器中的传播行为.对学生建立环形器定向传输微波的物理图像很有帮助．

相关文章 | 多维度评价

Select

11. 理想气体热力学概率和分子数的关系

刘志国, 张耀辉, 王先杰, 张伶莉, 黄喜强, 王晓鸥, 张宇

大学物理 2022, 41 (10): 15-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.220008

摘要（440）

PDF （763KB）（211）

热力学概率是统计物理学中的一个重要概念，直接和玻耳兹曼熵相联系. 本文分析了理想气体热力学概率计算中容易忽略的因素，即气体所处状态. 它会对计算施加限制条件，以保证其玻耳兹曼熵为广延量；计算了理想气体绝热自由膨胀、等温膨胀和等温等压条件下分子数变化时的热力学概率的改变.

相关文章 | 多维度评价

Select

12. 静电平衡、静电屏蔽有极限么？

李祖斌, 赵欣, 宋峰

大学物理 2022, 41 (07): 4-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.210533

摘要（346）

PDF （588KB）（278）

静电平衡和静电屏蔽是电磁学中的重要知识点，其关键在于导体中存在大量自由电子，在外加电场作用下形成新的电荷分布，由此产生的附加电场抵消外加场使得导体内部电场处处为零. 那么如果持续增大外加电场，静电平衡和静电屏蔽是否能一直实现？静电平衡和静电屏蔽是否有极限？本文分析了静电平衡在外加电场逐渐增强下，从开始被打破的临界状态到完全被打破的极限状态的变化过程，并以铁质外壳为例分析了静电屏蔽被打破所需要的场强和电势差.

相关文章 | 多维度评价

Select

13. 洛伦兹变换矩阵的对角化及其意义

李一杰, 张成园, 石薇, 康晓珅, 龚丽, 许广智

大学物理 2022, 41 (07): 51-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.210522

摘要（341）

PDF （157KB）（129）

通过对角化过程，讨论洛伦兹变换矩阵特征矢量、特征值的意义.将洛伦兹变换矩阵对角化，即将一般惯性参考系变换到光锥坐标系. 特征矢量是光锥坐标系坐标轴上的矢量. 特征值对应参考系变换下，光锥坐标分量的缩放大小. 本文可以帮助学生加深对洛伦兹变换及狭义相对论时空特性的理解.

相关文章 | 多维度评价

Select

14. 对经典力学中的轨道角动量和自转角动量的探讨

林正喆, 陈熙

大学物理 2022, 41 (8): 15-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.210535

摘要（338）

PDF （839KB）（191）

角动量是力学中的重要概念.本文建立了经典力学中质点系的轨道角动量和自转角动量的概念，使经典力学的理论体系更加完备，并通过几个例子阐述其应用意义.在经典力学中引入轨道角动量和自转角动量的概念，能够使学生加深对角动量的理解.

相关文章 | 多维度评价

Select

15. 应用质点系的动量定理求解柔软链条的运动

邵云

大学物理 2022, 41 (07): 13-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.210500

摘要（338）

PDF （280KB）（162）

本文应用质点系的动量定理求解出3种柔软链条运动，揭示出这3种运动各自的特点，同时显示出动量定理方法的优势在于物理思想凸出、计算过程简洁．本文采用迭代的方法，详细逐步地分析计算出第三种运动的具体特征，并采用主要的运动特征参量来描述链条的逐次衰减振荡，给予了必要的图示、论证和说明，发现了一些规律．另外，本文还提出一个实用的所谓“链状质点系沿切向运动的动力学方程”．

相关文章 | 多维度评价

Select

16. 量子力学中表象变换理论的教学探讨：结合中微子振荡的前沿案例

涂涛, 郭奥林, 李传锋, 郭光灿

大学物理 2022, 41 (8): 1-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.210616

摘要（326）

PDF （911KB）（182）

量子力学是物理学专业本科生的基础核心课程，同时其内容又与现代物理学的诸多研究前沿紧密联系在一起. 本文针对量子力学中比较抽象的表象变换理论，结合中微子振荡这一研究前沿作为具体的教学案例. 在教学中，我们首先引入中微子的味表象和质量表象，然后可以比较直观的建立起两种表象之间的表象变换矩阵，其中的矩阵元具有清晰的物理含义：表示不同中微子质量本征态之间的混合. 利用这一表象变换理论，我们可以分析中微子的含时演化行为，并与实验观测到的中微子振荡现象进行比较，发现理论分析能够很好的解释实验现象. 在教学中引入这一前沿案例，不但有助于学生们更加直观的理解表象变换理论，而且可以拓展学生们的视野，激发他们进一步深入研究的兴趣和热情.

相关文章 | 多维度评价

Select

17. 弗兰克-赫兹管各电极电流特性分析

姜雄飞, 鲁长宏, 李振, 李成凯, 李宇涵

大学物理 2022, 41 (12): 60-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.220170

摘要（322）

PDF （509KB）（50）

对充氩气的弗兰克-赫兹管各个电极电流的测量发现，实验中阴极发射的电子绝大部分被第一栅极和第二栅极所吸收，只有很少的一部分形成了板极电流；第一、二栅极电压对阴极发射电子数量具有显著影响；第一栅极不但能吸收电子，在一定条件下还能发射电子. 本文给出了F-H曲线随第一栅极电压先增大后减小的直接原因，以及F-H曲线谷值电流不为零的电子能量分布解释.

相关文章 | 多维度评价

Select

18. 再谈由留数定理求解的两类无穷积分

周运清, 黄文涛

大学物理 2022, 41 (9): 24-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.220084

摘要（313）

PDF （268KB）（164）

受到文章\[1\]的启发，本文再次探讨由留数定理求解的两类无穷积分.首先分析两类积分的特征，并通过对文献\[1\]的方法进行梳理和简化，用留数定理对两类积分进行了处理，得到了n大于1且为整数情况下的结果，然后通过多值函数留数定理的方法对两类积分进行了重新计算，得到n大于1情况下的结果，并对结果进行了简要的说明.通过两种方法对积分的处理，体会留数定理的妙处，拓展学生的视野，提升学习的热情，为后续课程打好基础.

相关文章 | 多维度评价

Select

19. 刚性球体在转动环形凹槽内的动力学行为

雷家睿, 韩润泽, 王柯人, 黄敏, 赵芸赫, 马宇翰

大学物理 2022, 41 (10): 55-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.210605

摘要（311）

PDF （1106KB）（223）

本文研究了刚性球体在绕竖直轴旋转的圆环形槽中的运动情况，发现球体的自转与公转通过摩擦力相互耦合. 理论上，给出了球平衡位置随圆环角速度增加的具体关系，并得到了球在环中具有阻尼振荡特征的动力学行为. 实验上，本文通过3D打印搭建了实验装置，结合所提出的一种测量圆弧面与物体摩擦系数的方法，定量验证了理论的若干预言.

相关文章 | 多维度评价

Select

20. 散射介质成像中光学记忆效应概念及其进展

王玉杰, 周昕, 白星, 杨忠卓, 余展, 陈星宇

大学物理 2022, 41 (07): 58-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.210433

摘要（308）

PDF （252KB）（105）

穿过不透明散射介质获得目标物体的信息，是光学成像领域重要的研究课题之一.光学记忆效应概念的提出，为散射介质成像的研究提供了强有力的支撑，促进了各种具有实用性的散射成像技术的发展.不过，最初光学记忆效应概念主要是在入射光线旋转的基础上提出来的，以此为基础所发展的散射成像方法虽然具有成像质量高、恢复速度快、非侵入式等特点，但也存在成像范围较小等局限.本文介绍了光学记忆效应概念的物理含义，回顾了最初从空间平移的角度提出，然后逐渐发展到涵盖空间域和频谱域的历程，并对其今后进一步向时空范围发展，成为有助于全面描述点扩散函数时空特征的重要指标作出预测，提出了广义光学记忆效应的概念，为相关散射成像技术的深入研究提供一种新的思路.

相关文章 | 多维度评价

Select

21. 圆形或扇形薄板的横向振动问题(二)扇形薄板情形下偏微分方程的分离变量

吴崇试

大学物理 2022, 41 (07): 1-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.210539

摘要（303）

PDF （198KB）（193）

从数理方程的角度探讨了扇形薄板的横振动问题，针对本征值问题中出现的 4 阶偏微分方程，给出了分离变量的方法.在给定的边界条件下，给出了扇形薄板横振动的固有振动频率和相应的振动模式.

相关文章 | 多维度评价

Select

22. 独辟蹊径——有心引力场天体运动的系统研究

周游, 俞潇潇

大学物理 2022, 41 (8): 10-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.210450

摘要（302）

PDF （934KB）（179）

天体绕中心天体的运动是研究两个可以视为质点的天体在万有引力作用下的动力学问题，也是天体力学中最基本的二体问题，因此它具有很重要的意义. 本文独辟蹊径地利用守恒原理简便解决了有心力场运动问题，系统地研究了绕中心天体运动的天体运行轨迹、运行速度和运行时间，建立了轨道离心率、位置坐标和运行速度、运行时间的代数关系. 同时推导出的公式通过了哈雷彗星轨道的实际检验，显示出良好的精确性.

相关文章 | 多维度评价

Select

23. 矩形截面圆线圈电感系数的分析与计算

张德根, 汪明珠

大学物理 2022, 41 (07): 36-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.210519

摘要（300）

PDF （258KB）（99）

对于多层密绕矩形截面圆线圈的电感系数，将其化分为所有单匝圆线圈自感以及任意两个圆线圈互感，然后对所有自感与互感求和得到整个线圈绕组的电感系数.利用诺依曼公式和数值积分软件，计算出平均半径为10 cm的多层密绕矩形截面圆线圈的电感系数为4.65 mH，同时利用电感表测量相同尺寸的实际线圈电感系数为4.66 mH.理论计算值与实验测量值基本一致，两者的相对误差仅为0.22%，从而对设计电感线圈提供理论参考.

相关文章 | 多维度评价

Select

24. 基于傅里叶变换的光栅衍射分析

王义全, 张颖, 陈笑, 邹斌, 蔡园园, 王琼千惠, 李传波, 彭洪尚, 黎仪艺

大学物理 2022, 41 (07): 39-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.210495

摘要（299）

PDF （550KB）（156）

本文以余弦光栅的衍射特性为基础，利用傅里叶分析法，讨论了刻划透射光栅的衍射场，得到的衍射场与利用传统干涉衍射分析法得到的光栅衍射规律相同，总结了光栅衍射场与光栅结构之间的定量关系，归纳了分析光栅衍射的统一方法，这对学生正确理解光栅衍射具有一定的意义.

相关文章 | 多维度评价

Select

25. 导线是什么东西？

李祖斌

大学物理 2022, 41 (9): 15-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.210591

摘要（298）

PDF （160KB）（160）

导线作为电路中的连接元件不可或缺但又常常被忽视.本文讨论了零电阻的理想导线和实际导线的性质，解释了理想导线性质的推论中的矛盾.我们可以用理想导体来理解理想导线的性质，用电阻来处理实际导线在电路中的作用.

相关文章 | 多维度评价

Select

26. 二维、三维无限深环形势阱中波函数的求解与可视化

王玉凤, 付柯, 王跃超, 隋林泓, 姜梦媛, 范亚茜, 李喜彬

大学物理 2023, 42 (1): 55-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.220299

摘要（293）

PDF （313KB）（149）

利用分离变量法对二维以及三维无限深环形势阱的薛定谔方程求解，径向方向波函数的本征值由贝塞尔函数的交叉乘积组合零点确定. 对于三维的情况，可以求得基态波函数的解析解，而激发态的波函数则由数值方法给出其径向的概率密度分布. 对于二维的无限深环形势阱，基态以及激发态的径向概率密度分布均通过数值方法给出.

相关文章 | 多维度评价

Select

27. 暗物质和修正引力理论的研究进展

郑雪瑶, 康现伟, 张丰收

大学物理 2022, 41 (10): 80-. DOI: 10.16854 /j.cnki.1000-0712.220041

摘要（284）

PDF （901KB）（159）

本文介绍并比较了暗物质模型和修正牛顿引力理论.一方面，介绍了暗物质模型的提出背景和支撑暗物质模型的证据，接着讨论了暗物质备选粒子和现有暗物质探测的方法.另一方面，阐述了修正牛顿引力理论的发展历程，进而总结了该理论现有进展以及未来研究方向.本文最后综合讨论了这两种理论各自的优势和局限，评述了各种研究的意义以及未来的发展方向.

相关文章 | 多维度评价

Select

28. 石墨烯中非均匀单轴应力产生的赝朗道能级的解析计算

孙俊松, 马女森, 郭怀明

大学物理 2022, 41 (11): 1-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.210602

摘要（283）

PDF （215KB）（198）

石墨烯是凝聚态物理学中的前沿研究内容.本文介绍了石墨烯在非均匀单轴应力产生的赝磁场下的赝朗道能级的解析求解.我们详细展示了应力下低能有效哈密顿量的导出，相关微分方程的求解.该赝朗道能级的求解，综合运用大学生所学的数理和物理基本知识，对相关理论课程很有参考价值.

相关文章 | 多维度评价

Select

29. 威尔伯福斯摆运动模式的研究

王世航, 张嘉宁, 周伟, 李书光, 李静, 王龙

大学物理 2022, 41 (9): 51-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.220137

摘要（279）

PDF （906KB）（104）

本文建立了威尔伯福斯摆上下振动与扭转摆动耦合共振的数学模型，并分析了其相关影响因素；通过搭建实验系统，用PASCO传感器观测其运动模式，基于控制变量法进行了探究.研究结果表明，摆上下振动和扭转摆动之间存在共振性的能量转化，摆锤的转动惯量会对其运动状态产生影响，且两种运动的耦合导致了“拍”现象的出现.

相关文章 | 多维度评价

Select

30. 坐标、动量表象的不对称积分投影算符与宇称测量

王帅, 张建东, 王凤飞, 朱小芹

大学物理 2022, 41 (10): 12-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.210464

摘要（274）

PDF （799KB）（140）

量子态和算符可以完整地描述系统的量子性质，它们在量子理论中起着重要作用. 本文基于量子力学中最基本的坐标、动量表象，构造了一类新颖的不对称积分型投影算符，其为厄米算符. 利用有序算符内的积分技术，得到了该厄米算符的正规乘积形式. 进而证明了该厄密算符恰好对应于光学MachZehnder干涉仪相位估计中的宇称测量方案，给出了其物理对应.

相关文章 | 多维度评价

Select

31. 拉梅系数在力学中的应用

周健, 马瑛晗, 毛英臣

大学物理 2022, 41 (8): 26-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.210528

摘要（274）

PDF （826KB）（113）

从拉梅系数的定义出发，计算了常用的正交曲线坐标系的拉梅系数，并给出了利用拉梅系数表示的线元、面元和体元．结合具体问题，讨论了拉梅系数在运动学和分析力学中的应用，通过分析可知拉梅系数揭示了一类物理问题的数学基础，利用拉梅系数有助于简化对该类问题的理解，减少计算步骤．此外，利用拉梅系数还有利于对力学知识串联整合．

相关文章 | 多维度评价

Select

32. 水平旋转弹簧的临界角速度

赵冬秋, 贾拴稳, 秦绪明, 袁地, 董浩

大学物理 2022, 41 (07): 19-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.210490

摘要（272）

PDF （172KB）（148）

本文指出了目前文献上在旋转弹簧临界角速度的研究中存在的问题，给出了物理上符合实际的旋转弹簧临界角速度的定义.在导出旋转弹簧内部的弹力分布基础上，根据该定义确定了旋转弹簧的临界角速度和临界长度表达式，并讨论了相关问题．

相关文章 | 多维度评价

Select

33. 线上线下混合教学模式的探索与实践——递进式问题驱动下的大学物理大班课堂

王鑫, 陈曙光, 肖艳萍

大学物理 2022, 41 (9): 37-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.210600

摘要（271）

PDF （949KB）（81）

线上线下混合式教学已经成为我国高校教学改革的大趋势，但在实际教学中具体如何操作是一线教师在不断探索的课题. 本文介绍了在大学物理大班课堂教学和小班讨论课的架构上，一种基于MOOC的问题难度递进式的混合教学模式. 该模式将大学物理课堂打造为三级递进式问题驱动下的三段式教学，在增加课堂的互动性、提高学生学习主动性和学习能力方面取得了一定的成效.

相关文章 | 多维度评价

Select

34. 晶体结合能对晶格动力学性质的影响

陈凤良, 樊维佳, 周仕明, 丘学鹏

大学物理 2022, 41 (9): 1-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.210642

摘要（271）

PDF （231KB）（183）

本文以晶体结合能一般表达式U(r)=-Arm+Brn为例，分析了晶格动力学性质以及固体力学性质与晶体结合能之间的定量关系，直观地给出了原子间力常数、体弹性模量、声速、德拜温度、固体熔点以及热膨胀系数与晶体结合能之间的联系. 这有助于加深学生对固体物理教学中晶体结合能和晶格动力学的理解.

相关文章 | 多维度评价

Select

35. 大学物理线上线下混合式教学探索与实践

其木格

大学物理 2022, 41 (10): 51-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.220099

摘要（270）

PDF （1007KB）（162）

后疫情时代，线上线下混合式教学正逐渐成为课程教学的主要趋势. 混合式教学可以按内容分，部分内容放在网上，部分内容放在线下；也可以按空间分，部分学生在网上学习，部分学生在线下学习；也可以按功能分，讲授部分在线下，作业、测验、答疑在线上. 本文以大学物理课程教学为例详细阐明了线上线下混合式教学的完整教学过程，与传统教学进行对比,线上线下混合式教学在应对疫情、考核评价、教学效果方面具有明显优势.

相关文章 | 多维度评价

Select

36. 静电屏蔽效应的理论与模拟研究

黄艳清, 张定宗, 王友文, 伍法美

大学物理 2022, 41 (07): 28-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.210479

摘要（269）

PDF （301KB）（125）

在静电屏蔽效应中，无论金属壳是否接地，壳外电场不影响壳内电场. 然而，由于电场的叠加原理，并不能从高斯定理直接得到壳外电场不影响壳内任意位置的电场. 本文利用静电场的唯一性定理，以及唯一性定理的证明方法，对静电屏蔽效应进行了严格的证明. 此外，利用数值模拟进一步验证了静电屏蔽效应，如外电场改变时，金属壳作为等势体电势发生变化，导致壳内整体电势改变，但壳内任意位置的电场不发生变化. 最后，数值计算了接地金属壳在外电场中感应电荷的分布，金属尖端靠近带电体会产生很大的电荷面密度.

相关文章 | 多维度评价

Select

37. 有伴电源Y-△联结等效变换研究

万凯, 沈一骑

大学物理 2022, 41 (07): 32-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.210520

摘要（268）

PDF （331KB）（73）

采用有伴电源的等效变换和无伴电源的转移，以及0/∞值电阻的特殊处理，结合电阻Y-△联结电路的等效变换，提出了有伴电源Y-△联结电路的等效变换方法，可将电源等效变换分析法的应用从含源串并联电阻电路拓展到含源Y-△联结电阻电路，以便于对实际电路进行分析.

相关文章 | 多维度评价

Select

38. 弹簧摆在匀强磁场中的运动分析

孟勇

大学物理 2023, 42 (1): 4-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.220312

摘要（267）

PDF （303KB）（258）

针对带有电荷的弹簧摆施加在竖直方向的匀强磁场的背景下,通过牛顿力学的方法得到了其运动学方程,从而发现其摆动平面在不停的进行旋转.同时按照初始条件的不同,将其在水平方向上的运动学方程化简为不同的曲线方程,进而得到了其运动的轨迹特征.

相关文章 | 多维度评价

Select

39. 电动力学四个“识”的教学实践

胡响明

大学物理 2022, 41 (10): 4-. DOI: 10.16854 /j.cnki.1000-0712.220060

摘要（261）

PDF （880KB）（206）

德识才学是科学人才的必备素养，其中“识”是指见识、见解、眼光，是一种高瞻远瞩、预见事物发展方向的能力.本文介绍电动力学教学中四个“识”的引导，一是善于大胆设想并小心求证，二是善于用实验检验科学设想，三是善于从矛盾中发现新事物，四是善于运用数学进行物理逻辑推理．这四个“识”基于科学史实，借助科学巨匠的榜样力量，有机融入麦克斯韦方程理解和应用的教学实践之中，旨在引导学生的科学观．在华中师范大学“国家基础科学研究与教学人才培养基地”（物理学）实施的情况表明，四个“识”的引导可以帮助学生增强电动力学学习的兴趣和毅力，提升未来综合发展的信心和潜力．

相关文章 | 多维度评价

Select

40. 用矩阵研究一维弹性碰撞与圆周率的关系

岳国联, 黄绍书, 周奎, 张利纯, 赵庆文

大学物理 2022, 41 (8): 19-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.210350

摘要（256）

PDF （993KB）（116）

采用二阶矩阵高次幂计算一维完全弹性碰撞中多次碰撞后速度的一般表达式，并对碰撞次数分两种情形进行分析，得出实际碰撞总次数与圆周率对应的关系，在此基础上导出用碰撞总次数与两弹性滑块的质量比来近似计算圆周率的表达式及误差估计.

相关文章 | 多维度评价

Select

41. 二体问题的探讨

林灏宸, 马丽

大学物理 2022, 41 (8): 71-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.210499

摘要（255）

PDF （844KB）（128）

二体问题在物理学中非常常见，尤其是在碰撞和天体问题中应用广泛，当多体问题中摄动力远小于二体间相互作用力时，可将其近似看成是二体系统. 本文从变换参考系和能量守恒两个角度推导出柯尼希定理，引出折合质量对二体问题进行修正，提出等效一体化的思路来处理问题，简化了二体问题的讨论. 此外还引入了退化椭圆求时间的方法，巧妙求解两物体在平方反比作用力下从相对静止到碰撞的时间问题. 最后，对二体问题的多解法进行了讨论与改进，用天体系统二体问题的结论类比两个点电荷问题，避免书中积分的繁琐，突出了对问题等效一体化处理的优越性.

相关文章 | 多维度评价

Select

42. 轨道角动量算符与矢量算符及标量算符对易关系的严格证明

秦绪明, 康东彪, 郝红军, 赵冬秋, 张希威

大学物理 2022, 41 (12): 12-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.220022

摘要（253）

PDF （275KB）（115）

本文利用矢量算符和标量算符在空间发生旋转时的变换特性，证明了轨道角动量算符与矢量算符及标量算符的对易关系，并构造了几个具体的标量算符和矢量算符，对此对易关系进行验证. 最后还讨论了矢量算符和标量算符的定义.

相关文章 | 多维度评价

Select

43. 能带论教学拓展：紧束缚模型的离散形式及应用

申庆徽, 陈兵

大学物理 2023, 42 (1): 1-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712. 220310

摘要（248）

PDF （627KB）（280）

紧束缚模型的离散形式具有形式简洁且抓住物理本质等特点,成为科学研究工作中的重要表达形式. 本文主要介绍紧束缚模型离散形式的推导过程,并以固体物理课程中两个常见模型为例进行了相应结果展示. 本文的讨论一方面可以为固体物理课堂教学提供进一步研讨的素材,另一方面还可帮助学生顺利从课本学习过渡到前沿研究.

相关文章 | 多维度评价

Select

44. 第一性原理在固体物理晶体结构教学中的应用

于洋

大学物理 2022, 41 (07): 43-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.210485.210485

摘要（244）

PDF （255KB）（127）

晶体是固体物理课程中非常基础和重要的概念，但不同元素晶体呈现不同晶型如面心立方(fcc)、体心立方(bcc)、六方密堆积(hcp)、简单立方(sc)的原因在课程中并没有进行说明. 本文将利用密度泛函理论，结合第一性原理软件（Quantum Espresso）对钋(Po)、钨(W)、铝(Al)和镁(Mg)等金属晶体进行单点能计算，获得其在不同晶体结构下随晶格常数变化的能量曲线，讨论各金属晶体的理论晶格结构，对不同固体晶体呈现不同晶体类型的问题进行说明.

相关文章 | 多维度评价

Select

45. 滚动摩擦成因分析

张马悦, 陈思博, 桑芝芳

大学物理 2022, 41 (11): 11-. DOI: 10.16854 /j.cnki.1000-0712.220047

摘要（240）

PDF （249KB）（239）

分析了刚体在水平软支承面上做纯滚动和软物体在水平刚性支承面上做纯滚动两种情况下的滚动摩擦成因，分析表明滚动摩擦是一个物体在另一物体上滚动或有滚动趋势时，支承面对滚动物体作用力的不对称分布所引起的一种阻碍滚动的作用，并对滚动摩擦和滚动摩擦力的概念进行了阐释.

相关文章 | 多维度评价

Select

46. 韦氏摆的弹性力学分析：圆柱螺旋弹簧模型的特色推导与验证

刘天恒, 曹博星, 张福林

大学物理 2022, 41 (12): 43-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.210589

摘要（234）

PDF （364KB）（130）

韦氏摆又称威尔伯福斯摆，是一种特殊的耦合摆，由竖直悬挂的圆柱螺旋弹簧和固连在弹簧末端的物块组成.物块有两个自由度：沿弹簧轴线拉伸的位移，绕弹簧中轴线扭转的角位移，在运动时，物块的平动动能和转动动能会发生周期性转化. 本文研究了IYPT2021第12题的韦氏摆，给出了系统的拉格朗日函数，得到了描述耦合现象的运动方程.利用圆柱螺旋线的自然坐标系，建立了圆柱螺旋弹簧模型.从弹性力学角度出发，进行了微元分析,将圆柱螺旋线的曲率和挠率变化的几何意义与弹簧材料应变的物理意义联系，得到了弹簧弹性势能的解析解.其数学计算是严格的，具有一定的普遍性，可推广应用于各类与均质弹簧力学有关的精密计算.文中还进行了静力学实验，弹性系数的理论值落在实验值合成标准不确定度的范围内，验证了圆柱螺旋弹簧模型的正确性.

相关文章 | 多维度评价

Select

47. “第二种哲学”：杨振宁科研成功的决定性因素

厚宇德

大学物理 2022, 41 (10): 40-. DOI: 10.16854 /j.cnki.1000-0712.220005

摘要（231）

PDF （829KB）（227）

杨振宁认为，在他所处的科学时期，“第一种哲学”(即哲学家的哲学)不再能给理论物理学家的研究工作提供有效帮助；与对待“第一种哲学”的态度相反，杨振宁指出理论物理学家自己的“第二种哲学”却对其专业研究具有关键的决定性作用. 研究表明杨振宁的这一思想经历了“风格”说、“taste”说与“第二种哲学”等逐步清晰、愈加准确的3个阶段.辨析杨振宁在不同场合的表述，从哲学视角审视后可以发现，杨振宁的“第二种哲学”是基于物理现象的科学“经验论”；隶属于以归纳法为基础的证实论哲学范畴. 杨振宁强调“第二种哲学”本身不是思想方法，但它却具备选择有价值研究题目及选择相应研究方法的功能；这一功能往往是在潜意识状态靠直觉实现的，是理论物理学家不可或缺的创造之源.“第二种哲学”与“知识世界”相对独立又良性互动，二者不能彼此取代，合理的知识储备是“第二种哲学”发挥作用的重要保障.

相关文章 | 多维度评价

Select

48. 磁偶极子源电磁场代数解与积分解的数值计算

洪德成, 王海军

大学物理 2022, 41 (10): 18-.

摘要（231）

PDF （814KB）（174）

近年来计算物理在大学物理教育中愈加受到关注.本文由麦克斯韦方程出发，通过引入赫兹势，推导出磁偶极子源在均匀介质中激发的电磁场的代数表达式及其相应的积分表达式.采用三次样条拟合与高斯-勒让德数值积分方法联合求解其积分解，并与其代数解进行数值验证，为学生提供一个既有物理背景又有数值计算方法的电动力学计算案例.

相关文章 | 多维度评价

Select

49. 惠更斯原理与空间维度

杨师杰

大学物理 2022, 41 (12): 4-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.220107

摘要（222）

PDF （282KB）（172）

本文根据无界空间波动方程的解析解,从数学上探讨波动学的惠更斯原理,揭示该原理仅对于一维和三维空间成立,而对于二维空间不成立.我们能够通过声音传递信号,并不是像初看起来那么理所当然,它决定于惠更斯原理适用于三维空间.

相关文章 | 多维度评价

Select

50. 法塔莫干纳现象的形成机理及再现实验

陈佳彬, 徐强, 王巍, 钟鸣, 陆建隆

大学物理 2022, 41 (10): 23-.

摘要（221）

PDF （1078KB）（110）

法塔莫干纳（Fata Morgana）现象是由于光线在一定条件的流体中发生折射和全反射而呈现出的美丽而又复杂的幻象.本文分析了法塔莫干纳现象形成的物理机理，定性分析了法塔莫干纳现象单个像的伸展、收缩、倒立及多像重叠的成像机理；通过实验再现了法塔莫干纳现象；利用激光显示光路，从理论上推导了单层介质内的光线轨迹方程，分析了各种复杂现象的形成原因，并给与实验验证.

相关文章 | 多维度评价

摘要点击排行