大学物理

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1. 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（6797）

PDF （826KB）（831）

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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2. 彩虹圈下落过程的动力学分析及实验验证

张声遥, 柳福提, 曾志强, 何伟, 施明阳, 李燕群

大学物理 2020, 39 (11): 56-59. DOI: 10.16854 /j.cnki.1000-0712.200094

摘要（3629）

PDF （1190KB）（1218）

静止垂直悬挂的彩虹圈，在上端释放后，与一般物体自由下落不同，其底端保持悬空不动，上端如多米诺骨牌般依

次往下收缩直至低端，塌缩到最小长度才开始整体做落体运动.针对彩虹圈下落的有趣现象，建立了静态模型和动态模型，利

用动力学原理进行详尽分析，并进行实验测量，所得实验结果与理论计算结果符合得很好，误差不超过1%. 从物理上解释了

彩虹圈的塌缩过程实质上是波的传播过程，波有限的传播速度导致了彩虹圈奇妙的下落现象.

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3. 单摆测重力加速度实验的改进

刘彧奇, 谭雨莎, 韦先涛, 张权, 赵伟, 朱玲

大学物理 2021, 40 (3): 56-61. DOI: 10.16854 /j.cnki.1000-0712.200215

摘要（3414）

PDF （715KB）（452）

在单摆测重力加速度实验中，很难对摆长进行非常精确的测量，在较好的测量条件下其测量精度一般也只能达到

毫米量级，所测得重力加速度的相对误差一般在1%左右. 针对这一问题，本文通过对单摆实验装置进行改进，利用与摆线连

接在一起的游标卡尺精确测量摆长的改变量而不直接测量单摆摆长，可将测量精度提高到0.02 毫米. 同时利用光电门测量摆

球摆动周期，并对不同的摆线材质和直径进行了对比实验和分析，在最佳条件下可将重力加速度的测量误差控制在0.1%

以内.

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4. 光由光密介质射向光疏介质时半波损失的条件

邱慧斌, 吴俊杰, 肖东华, 胡天一, 钟乘杰, 李晓彬

大学物理 2022, 41 (6): 40-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.210465

摘要（3101）

PDF （475KB）（355）

本文通过对反射波和入射波振幅的比值关系进行详细解析推导、作图呈现和分析讨论，给出反射光和入射光相位差在折射率-入射角空间的详细分布图，并指明半波损失发生的各种条件，其中包括光由光密介质射向光疏介质时反射光发生半波损失的条件. 研究表明当光束由光密介质射向光疏介质时反射波也可能发生半波损失，而当光束由光疏介质射向光密介质时反射波也不是一定会发生半波损失. 澄清和补充了一些现有教科书中不很明确的结论.

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5. 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（3040）

PDF （299KB）（543）

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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6. 浅谈微积分“抽水做功”相关物理应用问题

庞国楹, 刘　俊, 郭　彦, 刘　佳

大学物理 2020, 39 (12): 20-27. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.200025

摘要（2972）

PDF （1621KB）（1294）

针对微积分中的抽水做功相关物理问题，结合实际生活场景和工程背景，以微元法和三重积分方法，考虑容器竖直

放置和倾斜放置两种情况，建立了容器竖直放置以及吸管不同位置的做功模型，容器倾斜液体未流出的做功模型，以及容器

倾斜液体流出情形的做功模型，并进行数值仿真，得出的相关理论具有较强的实际应用和理论参考价值.

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7. 三线摆的运动方程、周期及角位置概率分布

吴明珏, 王顺宇, 李俊, 夏雪连, 章礼华

大学物理 2021, 40 (4): 64-. DOI: 10. 16854 / j. cnki. 1000-0712. 200296

摘要（2858）

PDF （434KB）（1468）

基于保守系统拉格朗日方程给出三线摆在大摆角运动时的微分方程，以及小摆角线性振动近似处理方法，在考虑三线摆的结构尺寸取相应近似条件下，讨论了三线摆在大摆角和小摆角两种不同情况下的运动微分方程、周期及角位

置概率密度分布情况及其在实验中的应用

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8. 论范德瓦尔斯a 和b 参数与温度的关系

张子奕, 李心宇, 王鑫, 刘全慧

大学物理 2021, 40 (01): 66-69. DOI: 10.16854 /j.cnki.1000-0712.200208

摘要（2766）

PDF （1103KB）（1351）

范德瓦尔斯方程中a、b 参数是否与温度相关，不但不同文献中的说法互不相同，而且有同一文献前后的结论相互矛

盾.本文分析了这个令人迷惑的问题.在热力学中a 和b 参量被处理为与温度无关，它仅仅在临界点附近有效并可以把范德瓦

尔斯方程表述为对应态定律; 在更加广泛的温度区间a、b 参量和温度有关，但是范德瓦尔斯方程却丧失了其独特性.统计物理

文献把a 和b 参量处理成为位力展开的一种拟合方程，发现一般情况下两个参数都依赖于温度，仅仅在特殊情况下和温度无

关，以说明对应态定律成立的条件.热力学和统计物理关于a 和b 参量是否依赖于温度相互矛盾的表述，源于这两个理论中范

德瓦尔斯状态方程适用范围不同.

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9. 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（2705）

PDF （353KB）（467）

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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10. 利用智能手机居家测量声速和重力加速度

苗红梅, 杨智敏

大学物理 2021, 40 (01): 33-37. DOI: 10.16854 /j.cnki.1000-0712.200155

摘要（2551）

PDF （1138KB）（789）

利用两部智能手机，借助手机软件phyphox 在家进行了多普勒效应实验. 两部手机分别作为接收器和声源，让接收器和声源分别做自由落体运动，测得了接收频率和运动速度随时间的变化曲线，通过对数据的处理得到了声速和重力加速度值，并和理论值进行了对比，验证了用手机进行多普勒效应实验的可靠性，为以后实验的进行以及数据处理提供了参考.

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11. 以“电磁学”为例谈专业课程思政成为滋润学生成长沃土

吴小山, 孙亮, 张海军, 刘俊明, 忻蓓

大学物理 2021, 40 (3): 1-3. DOI: 10.16854 /j.cnki.1000-0712.200328

摘要（2376）

PDF （914KB）（883）

本文以“电磁学”课程为例，讨论了做好课程建设，把唯物主义、从实践中来到实践中去、实事求是等思政元素融入专业课程教学的方法，把“三个面向”植入学生心田，使之在不知不觉中生根发芽，推进课程育人.

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12. 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（2220）

PDF （407KB）（766）

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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13. 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（2161）

PDF （459KB）（374）

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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14. 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（2148）

PDF （267KB）（968）

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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15. 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（1982）

PDF （463KB）（540）

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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16. 物理学中常用的高斯与类高斯型积分

王蒙, 陶俊琦, 程剑剑, 郑华

大学物理 2021, 40 (5): 13-. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.200268

摘要（1939）

PDF （317KB）（549）

本文展示了基于大学数学基础对不同积分限的高斯与类高斯型积分的求解方法，并列举了高斯与类高斯型积分在“热力学与统计物理”、“光学”、“量子力学”、“量子光学”等物理学科中的若干应用实例.

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17. 关于密立根油滴实验数据处理的新探讨

郑雪丽, 李巧梅, 汪涛, 韩忠, 雷迪

大学物理 2021, 40 (2): 32-35. DOI: 10.16854 /j.cnki.1000-0712.200070

摘要（1937）

PDF （1345KB）（454）

密立根油滴实验是大学物理的经典实验，通过处理实验测量数据即可得出基本电荷量. 各高校开展实验的方法基本相同，但处理实验数据的方法却各式各样. 为了减小因数据处理带来的误差，提出多种方法结合处理数据，即在作图法的基础上增加分组法和最小二乘法处理数据，结果显示误差明显减小. 通过5 个教学班的试验教学，验证了文中观点的可行性，并取得了良好的效果，可在实际教学中应用推广.

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18. “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（1919）

PDF （685KB）（1129）

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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19. 托马斯效应的简单诠释

杨一, 李秀玲, 罗成林

大学物理 2021, 40 (5): 71-. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.200466

摘要（1889）

PDF （372KB）（457）

托马斯进动的发现对电子自旋概念的确立有重要意义. 然而，其物理图像及结论多是采用洛伦兹变换进行连续微分推导而出，过程较为繁杂，掌握难度也较大，在原子物理学教学过程中很难描述. 本文通过狭义相对论中长度在运动方向缩短的概念，从电子绕行原子实一周时，在原子实坐标系和电子随动坐标系中最终角度差的积分效应出发，非常简单的论证了 1 /2 的托马斯进动因子，其物理图像清晰，易于被学生理解和掌握.

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20. 单缝衍射仿真实验设计及分析

陈嘉富, 王智勇, 于斌, 林丹樱

大学物理 2020, 39 (12): 67-74. DOI: 10.16854 /j.cnki.1000-0712.200160

摘要（1855）

PDF （1305KB）（453）

针对现有教材或参考书中鲜有对单缝的菲涅耳衍射图样及其到夫琅和费衍射图样之间的过渡情形进行详细分析

和阐述的问题，本文提出在学习衍射理论和开展实验验证这两个环节之间，设计一个衍射仿真实验环节. 据此，本文从衍射理

论出发，推导用于实现仿真的表达式，然后以单缝衍射为例，利用Matlab 编程并结合其图形用户界面( GUI) 模块，设计衍射仿

真实验，通过对仿真实验的结果进行分析，详细阐述了两种衍射现象及其过渡情形的特征，最后通过实际实验装置进行验证，

　　证明仿真实验的可靠性和增加仿真实验环节的优势，旨在为更好地引导学生深入学习光的衍射提供一种有益的辅助手段.

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21. 介质存在时利用镜像法求解电势的讨论

付春娥

大学物理 2021, 40 (2): 21-22. DOI: 10.16854 /j.cnki.1000-0712.200300

摘要（1765）

PDF （1077KB）（541）

镜像法是解析求解静电定解问题时一种比较简单的方法，即在所求解的空间之外引入镜像电荷，并使得由镜像电荷与源电荷激发的场的叠加形成的总场满足边界条件及边值关系即可.当将这种方法应用于介质存在的情形时，本文发现可以选择两种不同的镜像电荷，最终求得空间中同样的电势解.这也符合静电问题的唯一性定理，因为无论哪种镜像电荷，均没有改变原空间中的源分布，亦没有改变边界条件与边值关系.而由总场即可求出束缚电荷的电量，此时将进一步发现只有一种镜像电荷与束缚电荷的电量相等.

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22. 一种正三角形结构的双光束干涉装置

周国全

大学物理 2021, 40 (4): 22-26. DOI: 10. 16854 / j. cnki. 1000-0712. 200135

摘要（1737）

PDF （557KB）（527）

依据波动光学的原理，介绍了一种能产生双光束干涉现象的正三角形干涉装置，解析推导并分析了该干涉结构发生等倾干涉的条件及干涉斑纹的分布规律;

同时讨论了这一光学干涉结构的可能应用，及其对光学干涉的教学研究的补充与辅助作用.

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23. 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（1705）

PDF （460KB）（481）

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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24. 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（1700）

PDF （276KB）（485）

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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25. 麦克斯韦速率分布的特色推导方法

冯仕猛

大学物理 2021, 40 (4): 8-10. DOI: 10. 16854 /j. cnki. 1000-0712. 200485

摘要（1685）

PDF （253KB）（651）

大学物理教学的一个基本点是培养学生的空间想象力. 麦克斯韦速率分布律是气体分子运动论的中心内容，是大

学物理气体运动理论中讲授的一个难点，其公式抽象、繁难，学生不易理解. 本文根据速度空间概念，给出速度球的表面积相

当于气体分子微观状态数的观点，利用拉郎格日函数，推导理想气体平衡态下气体分子的速率分布函数. 这种推导方法相对

比较简单、易学，便于学生理解和培养学生的空间想象力.

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26. 大学物理课程思政设计与实践———以质点力学为例

龙晓燕, 谢海燕, 吴实, 张亦勋, 李加定

大学物理 2022, 41 (1): 50-. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.210166

摘要（1682）

PDF （563KB）（520）

在教学过程中加强课程思政教育具有重要意义、势在必行. 为了深化大学物理课程教学改革，在混合式教学模式下，借鉴传统教学针对达成知识目标的有效教学方法，对课程思政进行教学设计.通过线上、线下、考核“三位一体”的思政设计与实践，结合期末课程思政名师讲座提升，初步形成课程思政育人模式. 该模式应用以第一章“质点力学”为例，实践表明课程的育人质量得到提升.

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27. 繁星无法超越———三体问题溯源

邵瀚雍

大学物理 2021, 40 (01): 60-65. DOI: 10.16854 /j.cnki.1000-0712.200077

摘要（1639）

PDF （1915KB）（760）

三体问题是一个困扰学术界多年的难题. 自牛顿在《自然哲学的数学原理》中首次定义三体问题开始，人们已经在

这个问题上努力了300 年之久. 欧拉和拉格朗日先后研究了一些较为简单的三体系统问题，而庞加莱首先考虑了限制性的三

体问题，但发现其轨迹十分复杂而无法描绘. 他转而证明了三体问题不存在解析解，并着手创立了一门崭新的学科———非线性动力学. 充满生命力的非线性动力学或能为人们解决这个问题提供不同的思路.

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28. 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（1632）

PDF （616KB）（365）

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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29. 原子中电子的四个量子数

黄永义

大学物理 2021, 40 (5): 8-. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.200272

摘要（1630）

PDF （397KB）（429）

较详细地阐述了原子中电子的 4 个量子数的来源，简要介绍了原子的电子壳层结构和泡利不相容原理.

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30. 均匀带电半球体轴线上的场强分布求解探讨

吴显云, 李　斌

大学物理 2020, 39 (10): 22-28. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000 0712.200033

摘要（1625）

PDF （851KB）（927）

对于均匀带电半球体，因电荷分布不具有高度对称性不能利用高斯定理求其轴线上的电场分布，采用场强叠加原理和电势梯度两类多种方法经严格地推导求出了其轴线上任一点电场强度分布的解析解，结果表明均匀带电半球体内外轴线上各个区域电场强度分布的解析解不同，虽然采用的方法不同，但是得到的结论是一致的.对于均匀对称分布的带电体，选取合适的电荷元，利用场强叠加原理求解场强分布比较简捷，而电荷非均匀对称分布利用叠加原理求解较困难时，可采用电势梯度求解.

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31. 大学物理线上教学经验总结及效果分析

徐义爽, 王刚, 徐婕, 穆春燕, 李徽, 杨广武

大学物理 2021, 40 (4): 60-. DOI: 10. 16854 / j. cnki. 1000-0712. 200369

摘要（1617）

PDF （1047KB）（221）

本文基于模块化思想，分七步设计教学环节，加强课堂互动、学生应用知识能力的培养和思政教育. 采用腾讯课堂和云班课相结合的方式进行网络直播授课. 课堂管理采用多元模式，通过邀请辅导员共管、引入容错机制、关注学生情绪变化等措施提高学生的课堂参与度，平均出勤率达到 98% . 考试基于超星学习通，以大题量开卷考试的形式进行. 将近三年线下考试与本学期线上考试的学生成绩进行对比，发现本学期学生的成绩分布更合理，说明线上教学具有一定的优势.

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32. 卫星的运动学方程及其等时逐点轨迹

邵　云

大学物理 2020, 39 (10): 14-17. DOI: 10.16854 / j.cnki.10000712.200039

摘要（1595）

PDF （433KB）（276）

文章根据卫星在极坐标系中的椭圆轨道方程和角动量守恒式，积分求得卫星的隐函数形式的运动学方程，并作出偏心率e = 0.6 时卫星的等时逐点轨迹图，以及卫星的极坐标r、θ 随时间t 的变化曲线图，指出在椭圆轨道与(右)正焦弦的交点处r 随t 变化最为迅速，即卫星的径向速度最大.文章所求得的运动学方程实际上是开普勒方程的另一种表达，但其推理过程更便于理解.文章所给较详细的积分过程及相关结论或可为相关内容的教与学提供参考.

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33. 固体物理教学中电子态密度的计算

杜林, 田宏玉, 任重丹

大学物理 2022, 41 (4): 77-. DOI: 10.16854 /j.cnki.1000-0712.210438

摘要（1595）

PDF （887KB）（539）

电子态密度是指单位能量范围内的状态数，是与电子能带结构密切相关的一个物理量.为了计算电子的比热和晶体的输运性质，必须用较精确的方法计算出晶体的电子态密度.大多数教材中对该部分的处理通常采用简化模型，并不能反映一般情况下态密度的计算思路.本文从电子态密度的公式出发，详细说明了二维石墨烯和三维面心立方晶格态密度的计算步骤，并且对其中细节给出了基于数值计算的详细解释.

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34. 战场环境下投掷手榴弹的出手角度分析

刘协权, 鲁海鹏, 王钰茹

大学物理 2020, 39 (10): 64-66. DOI: 10.16854 /j.cnki.1000-0712.190571

摘要（1576）

PDF （437KB）（762）

通过投掷手榴弹或手雷消灭敌人是一种常见的单兵作战方式. 本文模拟战场环境，分析了隔着房屋、高墙或者是在

山地环境下投掷手榴弹时的最佳出手角度，对学员的训练作战有一定的指导意义.

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35. 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（1571）

PDF （267KB）（377）

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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36. 密立根油滴实验再认识

董键

大学物理 2021, 40 (2): 36-41. DOI: 10.16854 /j.cnki.1000-0712.200130

摘要（1563）

PDF （1493KB）（668）

密立根油滴实验用于证明电荷量子化是合适的，但要将电荷量测量准确就不容易了，需要克服诸多实验上的困难，很多人借助“后期算法”进行修饰.油滴的布朗运动是一个重要因素，它对油滴平衡电压和下落时间都有影响，若合理应对，还是能改善测量的准确性，再结合电量-编号作图法，可以简洁地证明电荷量子化，并求得元电荷较为准确的值.本文还分析了电荷量测量误差的分布特点，并用测量数据有效数字的限制进行了恰当的解释，为选取合适的油滴奠定了理论基础.

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37. 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（1551）

PDF （187KB）（424）

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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38. 广义热波长: 定义、意义和应用

李心宇, 张子奕, 王鑫, 刘全慧

大学物理 2021, 40 (2): 59-62. DOI: 10.16854 /j.cnki.1000-0712.200139

摘要（1528）

PDF （1125KB）（266）

光子气体和低温下强简量子气体都不是经典理想气体，通常的热波长没有意义。但是，它们存在每个粒子的平均

动量，因此可以定义广义热波长.这个热波长是系统量子相干性的一个量度，在非简并条件下，实物粒子系统广义热波长回到

通常的热波长.简并条件下，热力学系统的线度必须大于广义热波长，因此导致了对热力学系统出现相关现象的最小线度，即

最小线度判据.本文利用这一判据给出了一些典型系统的最小线度.

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39. 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（1521）

PDF （708KB）（413）

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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40. 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（1507）

PDF （448KB）（647）

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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41. 电动力学课程思政建设的思考与实践

刘晓军, 张鑫悦

大学物理 2021, 40 (4): 37-39. DOI: 10. 16854 / j. cnki. 1000-0712. 200251

摘要（1487）

PDF （120KB）（394）

开展专业课程的思政建设是当今教育领域的一个重要的研究问题，本文结合物理学专业的电动力学课程进行课程思政建设的研究和实践，有机结合课程内容和特点，挖掘课程思政元素和切入点，通过教学实践初步取得教学效果，对理科专业课程思政建设起到积极的借鉴和推动作用，真正做到课程育人，发挥课程应有的作用，并提出总结和展望.

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42. 基于简易装置的空气柱共鸣的声速测量实验

翦知渐, 周艳明, 谢中

大学物理 2021, 40 (3): 38-42. DOI: 10.16854 /j.cnki.1000-0712.200165

摘要（1485）

PDF （873KB）（281）

本文利用简易装置设计了空气柱共鸣实验，并将之用于测量声速.因为实验使用的简单器材所限，空气柱较短较粗，

需要考虑共鸣时管口辐射导致的末端效应，在计算声速时管长应加上一个修正值，同时还需截断频率较高的数据点.实验易于

实现，数据处理的过程对于学生的数学建模、数据发掘与提取等方面的能力也有很好的训练作用.

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43. 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（1460）

PDF （805KB）（444）

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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44. 固体物理教学的若干思考I：多轨道紧束缚近似

袁喆

大学物理 2020, 39 (12): 1-4. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000- 0712.200278

摘要（1456）

PDF （570KB）（1874）

紧束缚近似是固体能带理论教学中的重要内容，其中包含很多重要的概念和物理图像.目前教材中的紧束缚近似多采用单轨道例子，导致教学中对哈密顿量、能带、布洛赫波函数等概念缺乏深刻理解.本文采用了一维双原子链模型，详细阐述了如何求解多轨道紧束缚近似下晶体的能带，并借助构建哈密顿量的数学过程，展示了紧束缚近似下原子能级微扰、近邻原子轨道交叠积分等物理图像，讨论了能带走势与布洛赫波函数的关系，以及影响能带个数与能带宽度的因素.

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45. “物理学史和物理学方法论”课程思政教学探索

张晓磊, 张乐, 张钰伊, 卞亚杰, 尹亚玲

大学物理 2021, 40 (4): 40-44. DOI: 10. 16854 / j. cnki. 1000-0712. 200340

摘要（1440）

PDF （207KB）（302）

本文从华东师范大学“物理学史和物理学方法论”课程的教学出发，立足“科学精神和人文素养”的课程基础，通过涵盖“学科历史与思想方法”的教学章节，以期达成“授业解惑和传道育人”、融合思政意识的教学目标. 本文希望基于科学与人文的融合，来实践“立德树人”的理念，对于理科院系开展课程思政的建设具有一定的参考和借鉴价值.

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46. 广义相对论二体问题比内方程的精确解探讨

程有度

大学物理 2020, 39 (11): 31-35. DOI: 10.16854 /j.cnki.1000-0712.190438

摘要（1424）

PDF （579KB）（387）

根据广义相对论二体问题比内微分方程的函数积分形式的精确解，得到3 类精确轨迹曲线，其中两类可以积出解析解.爱因斯坦就是通过对这个函数积分形式的精确解直接进行近似简化计算，得到了与迭代近似解方法高度一致的水星进动值的高精度计算结果，这相互印证了不同解法的计算精度.通过计算广义相对论比内方程的极点，得到行星轨道远日点、近日点的精确计算公式，以及圆形轨道的精确半径，与牛顿力学结果相差约5 km，差值与行星轨道半径关系不大，主要由太阳质量决定.上述差值也是近似解极径的最大绝对误差.运用高精度数学计算软件计算数值积分，可以得到广义相对论二体问题的精确数值轨迹.

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47. 利用智能手机磁传感器研究单摆运动

王锦辉, 孙存英, 周红, 王宇兴

大学物理 2021, 40 (3): 33-37. DOI: 10.16854 /j.cnki.1000-0712.200388

摘要（1416）

PDF （2305KB）（997）

本文基于Phyphox 手机App，利用智能手机中的磁传感器( 电子罗盘) 研究磁性单摆运动.结果表明，不同最大摆角

测量出来的磁感应强度随时间变化规律不同.只有最大摆角小于1°时，单摆才可看作简谐振动.不同最大摆角的磁感应强度随

时间变化曲线可以用磁偶极子模型结合大角度单摆公式来描述.利用磁传感器测量的当地重力加速度为9.868m/s2，由于磁性

摆空气阻尼较小，测得的实验误差仅为0.8%.

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48. “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（1404）

PDF （1283KB）（641）

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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49. 多算符连乘式对易关系展开结果的普适公式

王乾行, 李鹏

大学物理 2020, 39 (10): 81-. DOI: 10.16854 /j.cnki.1000-0712.200106

摘要（1397）

本文中对多算符乘积的对易关系展开结果进行了研究，发现了一个普适展开公式，并对该公式进行了严格证明.利用该公式可以直接给出多算符乘积的对易关系式展开结果.采用该公式对一些常见量子力学算符对易关系进行展开，展开后的结果与通过正常程序展开的结果相同，这也进一步印证了该公式的正确性.

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50. 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（1395）

PDF （160KB）（325）

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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