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1. 氦原子能级的变分微扰计算 白占武, 阎占元 大学物理    2021, 40 (01): 21-23.   DOI: 10.16854 /j.cnki.1000-0712.200022 摘要 （1103）      PDF （742KB）（2573）    可视化    用变分微扰论计算了氦原子1S2S 态两个能级的能量.先用单参数变分法计算，再进行二级微扰计算，改进了纯微扰论的结果，得到的能量值与实验数据较好相符. 相关文章 | 多维度评价

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2. 论角动量的态空间 闫二斌 大学物理    2021, 40 (10): 18-.   DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.210071 摘要 （661）      PDF （182KB）（1905）    可视化    对于自旋量子数为二分之一的自旋角动量态空间中的任何一个纯态，皆可找到自旋角动量在某一个方向上的分量算符，使得此纯态是这个分量算符的本征态.但是对于量子数为 1 或更大的角动量的态空间中的纯态，发现只有一部分态有相应的结论.由此便可把纯态分为两类.进而可对这两种不同的纯态的存在性、制备方法进行探讨.发现对于不能成为角动量某一方向上分量算符的本征态的态，没有很好的试验方法对其进行制备，这便为实验物理学家提出了一个棘手的问题. 相关文章 | 多维度评价

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3. 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）    可视化    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. 相关文章 | 多维度评价

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4. 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）    可视化    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 相关文章 | 多维度评价

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5. 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）    可视化    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. 相关文章 | 多维度评价

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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）    可视化    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. 相关文章 | 多维度评价

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7. 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）    可视化    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. 相关文章 | 多维度评价

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8. 弦线驻波实验装置改进 苗永平, 孙二平, 李忠丽, 代坤, 梁润泽, 张振, 刘维慧 大学物理    2021, 40 (3): 29-32.   DOI: 10.16854 /j.cnki.1000-0712.200178 摘要 （1348）      PDF （722KB）（1211）    可视化    本文对典型弦线驻波实验中数据不够准确、驻波不稳定及实验可重复性差等现象进行了分析，明确其根本原因在 于实验装置设计方案存在缺陷. 提出了实验装置改进方案，一是引入拉力传感器取代狭缝刀口和悬挂重物，改变反射波的形 成机理，并以弦线张力直接测量取代砝码重力间接计算; 二是引入机械结构微调弦线长度以改变弦线张力和弦线上驻波波长. 实验结果证明，改进后的实验装置能明显改善上述问题，该装置还可实施研究驻波规律的多个实验方案。 相关文章 | 多维度评价

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9. “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）    可视化    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. 相关文章 | 多维度评价

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10. “电动力学”中的矢量及矢量微分运算浅析 胡响明 大学物理    2021, 40 (3): 19-24.   DOI: 10.16854 /j.cnki.1000-0712.200167 摘要 （1326）      PDF （876KB）（1092）    可视化    物理学专业四大力学中，相对而言常有学生反映学习《电动力学》面临的难度明显大一些.本文根据教学经历对此 作一个粗浅的分析，表明难点就在于是否使初学者充分认识矢量及其矢量微分运算的特殊基础地位.因为“电动力学”要同时 研究电磁系统的时间演化和空间局域作用，所以从基本方程的形式到方程的求解，从恒定场到电磁场辐射，各部分内容无一 能够离开矢量及其矢量微分运算，因而物理规律的表达形式和相关的数学运算过程都相对比较复杂.只有充分理解矢量本身 的定义，熟悉对它的矢量微分运算，才能合理表达和深刻理解各部分物理定律及其应用. 相关文章 | 多维度评价

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11. 基于RLC 回路的傅里叶级数分解问题的分析与验证 刘维慧, 代　坤, 李洪亮, 马瑞祥, 苗永平 大学物理    2020, 39 (10): 38-41.   DOI: 1016854 / jcnki10000712.200076 摘要 （687）      PDF （975KB）（1006）    可视化    本文分析并通过实验总结了电阻、电容、电感3 个关键参数对傅立叶分解所得的基波和谐波振幅比值以及波形质量 的影响.结果表明，通过限定电阻的取值范围、动态调整电容值可以获得与理论较为接近的幅度比值和较好的谐波波形质;两 组不同电感值的实验结果表明，电感的取值越大则谐波波形质量越好.实验结果为傅里叶级数分解实验的关键参数选取提供 了解决思路. 相关文章 | 多维度评价

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12. 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）    可视化    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%. 相关文章 | 多维度评价

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13. 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）    可视化    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. 相关文章 | 多维度评价

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14. 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 （1193）      PDF （244KB）（938）    可视化    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. 相关文章 | 多维度评价

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15. 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）    可视化    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. 相关文章 | 多维度评价

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16. 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）    可视化    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. 相关文章 | 多维度评价

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17. 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）    可视化    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. 相关文章 | 多维度评价

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18. 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 （1245）      PDF （213KB）（825）    可视化    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. 相关文章 | 多维度评价

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19. 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 （935）      PDF （244KB）（796）    可视化    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. 相关文章 | 多维度评价

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20. 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）    可视化    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. 相关文章 | 多维度评价

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21. 与月球有关的引潮力 金咸宜 大学物理    2022, 41 (1): 11-.   DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.210110 摘要 （742）      PDF （203KB）（786）    可视化    从简化的地月系统力学模型出发，严格推导出地表物体动力学方程在转动坐标系下的表示形式，通过对称性的分析，得到引潮力，从而有助于加深对引潮力和潮汐成因的理解. 相关文章 | 多维度评价

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22. 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）    可视化    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. 相关文章 | 多维度评价

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23. 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）    可视化    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. 相关文章 | 多维度评价

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24. 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）    可视化    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. 相关文章 | 多维度评价

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25. 三大系统下的大学物理“混合式”教学构建 ———以绪论课为例 张丽萍¹, 石 岩², 孔令宜² 大学物理    2021, 40 (8): 57-.   DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.200355 摘要 （536）      PDF （1096KB）（743）    可视化    以大学物理绪论课为例，给出三大系统指向下的“混合式”教学构建. 旨在课前定目标、课中启智慧、课后求产出的基础上，强化学习动力和愿景诉求. 其中包括课前启发力、课中调动力、课后追加力承载动力系统，以及课前“我是谁”、课中 “我要怎样”、课后“我该如何”对标愿景系统. 借助沁入思政、启迪智慧的混合式教学，践行“学生中心、产出导向、持续改进”的新时代教学理念. 用教学实施、学生成长、实验对比诠释教学效果. 相关文章 | 多维度评价

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26. 利用电荷量子比特促进矩阵力学的教学 涂 涛, 李传锋, 郭光灿 大学物理    2021, 40 (12): 1-.   DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.210108 摘要 （626）      PDF （386KB）（742）    可视化    在量子力学教学中，矩阵力学的表示和计算是一个非常重要的内容. 二能级体系作为典型而又简单的例子，可以加深学生们对矩阵力学的理解. 然而目前教材中对二能级体系的重视比较有限. 本文引入量子信息前沿研究中的一个体系: 电荷量子比特作为教学案例. 在教学中，首先利用哈密顿量对体系建模，描述单电子在两个量子点中的占据和隧穿过程. 然后，通过能量本征函数表示、求解含时薛定谔方程和求解力学量平均值的运动方程等 3 种方法，得到体系状态和测量概率随时间变化的关系. 最后与相干实验结果比较，发现理论结果能很好的描述实验现象，而且有清晰的物理图像. 这样的教学方式有助于学生更加直观和深入地掌握矩阵力学表示下的量子力学规律与计算方法. 相关文章 | 多维度评价

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27. 光学萌芽时期的科学思维与中西文明对比 高绮妮, 郭政鑫, 邓浩仪, 欧阳敏 大学物理    2021, 40 (01): 80-84.   DOI: 10.16854 /j.cnki.1000-0712.200210 摘要 （1221）      PDF （1367KB）（732）    可视化    围绕科学教育的目的，通识课程“众说有光”模块基于中西方光学萌芽时期的发展史实现教学设计，引导学生了解 人类历史早期不同社会群体对光学基本问题从主观认识向客观理解的演变过程，探究该时期光学理论体系的发展状况，思考 中西文明对科学思维形成、研究方法演变等方面的影响，并从多学科的视角了解光学发展与人类文明的联系. 相关文章 | 多维度评价

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28. 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 （1156）      PDF （1079KB）（682）    可视化    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. 相关文章 | 多维度评价

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29. 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 （904）      PDF （2439KB）（674）    可视化    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

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30. 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）    可视化    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. 相关文章 | 多维度评价

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31. N 维势箱函数量子特性的可视化研究 郑兴荣, 郑燕飞 大学物理    2022, 41 (1): 19-.   DOI: 10. 16854 / j.cnki.1000-0712.210250 摘要 （603）      PDF （436KB）（653）    可视化    运用量子理论推导和数值计算相结合的方法，本文首先得到了一维势箱函数的示意图及其模型. 接着，全面、系统地研究了量子理论中 N 维势箱函数的波函数、能级和概率密度. 最后，运用MATLAB 软件对势箱函数的所有特性进行了仿真模拟. 我们发现: N 维势箱中粒子的能量是量子化的、不连续; 量子数 n 不能为零，且 n 越大对应的能级越高，而质量 m 越大，对应的能级越低.一般条件下，一维势箱长度 a 越大( 粒子运动范围越大) ，对应的能级越低; 节点数为 n- 1，节点越多，波长越短，频率越高，能级越高. 二维势箱函数波函数的峰值个数为 nₓ ×ny ，且与Ψ = 0 平面的交线数也为 nₓ ×ny ; 概率密度分布的极大值个数也为 nₓ ×ny . 对于简并度，一般情况下，二维势箱模型下的粒子的简并度是不确定的;但对于二维正方势箱函数模型，其箱内微观粒子的能级简并度分为特殊和一般两种情况. 三维势箱函数的简并度为 nₓ +ny +nz . 最后，首次借助 MATLAB软件的色彩实现了四维表现，得到了三维势箱函数的四维空间切片图. 这种可视化的结果与理论结果完全一致，这对于抽象性概念的理解具有重要意义. 相关文章 | 多维度评价

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32. 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）    可视化    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. 相关文章 | 多维度评价

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33. 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）    可视化    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. 相关文章 | 多维度评价

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34. “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 （1403）      PDF （1283KB）（641）    可视化    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. 相关文章 | 多维度评价

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35. 再谈“流浪地球” ———让地球脱离太阳系最少需要做多大的功? 于凤军, 田俊龙, 汤振杰, 鞠林 大学物理    2021, 40 (01): 12-16.   DOI: 10.16854 /j.cnki.1000-0712.200049 摘要 （1151）      PDF （901KB）（629）    可视化    从一部国产科幻大片《流浪地球》的一项宏大计划出发，针对该计划第二步———让地球脱离太阳系，利用动量守恒定律、动能定理和逃逸速度、有效反冲喷射速度概念，计算了在地球质量能够满足生命存在的需要的条件下，让它脱离太阳系所需的最少做功为2.72×1032焦耳，并从能源角度讨论让地球脱离太阳系的可能性问题. 相关文章 | 多维度评价

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36. 电偶极子与单摆 景雨薇, 吴普训 大学物理    2021, 40 (3): 69-71.   DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.200396 摘要 （876）      PDF （643KB）（608）    可视化    电偶极子是电磁学基本模型之一，其电场强度分布颇有特点.通常教材要么给出电势然后做梯度计算，要么通过矢量叠加直接给出场强，推导比较数学化，学生难以对偶极子场强特点和物理图像获得直观理解.本文把熟知的力学单摆和偶极子联系起来，通过力电类比给出偶极子电场的两种形式，特别是不依赖坐标的场强形式，清楚阐明了各分量特点，还给出类比方法的应用实例.这种方法有助于初学者从不同角度体会知识点联系，深入理解偶极子物理图像，强化类比思维. 相关文章 | 多维度评价

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37. 一维j原子链晶格振动的色散关系 郑世燕, 袁怡圃, 常斗亮 大学物理    2022, 41 (5): 13-.   DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.210340 摘要 （605）      PDF （454KB）（601）    可视化    本文以一维j原子链晶格振动为理论计算模型，在简谐近似和最近邻近似下获得其晶格振动方程组，并分别令j=1, 2, 3得到了一维单原子、双原子以及三原子链晶格振动的色散关系，获得了与现有教材及文献中已有的相同结论. 结果表明，本文所获得的一维j原子链晶格振动方程组具有一般性. 紧接着以该组晶格振动方程组为出发点，通过数值模拟法分析原子间距、恢复力系数及原子质量等晶体结构参数对一维四原子链晶格振动色散关系的影响，进而加深了对固体物理学晶格振动相关内容的理解，并可为工程上带通滤波器的研发提供一定的参考. 相关文章 | 多维度评价

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38. 二维材料的前沿进展在固体物理教学中的渗透 黄桂芹 大学物理    2021, 40 (9): 1-.   DOI: 10.16854 / j.cnki.1000- 0712.210011 摘要 （548）      PDF （616KB）（593）    可视化    固体物理是一门紧贴科学前沿发展的课程. 本文探讨了将二维材料研究前沿融入固体物理教学，使得教学内容富有时代气息，并有利于激发学生的学习热情和科研兴趣. 相关文章 | 多维度评价

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39. Monte-Carlo 法模拟二维 Ising 模型———Metropolis、Swendsen-Wang 与 Wolff 算法的对比 徐 琳, 陈雨泽, 刘家昊 大学物理    2022, 41 (1): 79-.   DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.210101 摘要 （1371）      PDF （336KB）（589）    可视化    Ising 模型是一种应用广泛的磁自旋相互作用模型，其二维情况严格求解极为复杂，实际应用中通常利用 Wolff 算法进行模拟.Wolff 算法目前被认为是最好的聚类翻转Monte-Carlo 算法. Metropolis 和 Swendsen-Wang 算法同 Wolff 算法类似，理论上也适用于Ising 模型的模拟，却未有文章将三者系统对比来说明 Wolff算法的优越性，本科课程对于 Monte-Carlo 算法的介绍也较少.本文分别利用三种算法模拟了二维 Ising模型，介绍了其算法原理、参数选择及实现方式，分析对比了三种算法的模拟效果和适用范围，从而总结说明在二维 Ising 模型的模拟中 Wolff 算法效果更好的原因. 相关文章 | 多维度评价

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40. 探究撒克逊碗的下沉: 对简谐振动的修正 王 幸, 黎秋航, 侯吉旋, 陈 乾 大学物理    2021, 40 (11): 80-.   DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.210095 摘要 （849）      PDF （654KB）（586）    可视化    本文从简谐振动的修正出发，对 2020 年青年物理学家锦标赛( IYPT2020) 的第六个课题“撒克逊碗( Saxon Bowl) ”进行了理论分析和实验探究.该课题描述了古代撒克逊人利用底部有孔的碗计时这一史实，且这样一个碗下沉的模型可以作为生动案例，增强学生对简谐振动、阻尼振动的理解.本文的研究方式避免了冗杂的公式推导，得到了简洁方程，利用计算机求解微分方程，并用实验结果验证，证实了理论的可行性，并定性研究了若干因素对下沉时间的影响. 相关文章 | 多维度评价

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41. 无限深势阱问题的可视化研究 肖光延, 陈凤翔, 汪礼胜 大学物理    2021, 40 (2): 75-79.   DOI: 10.16854 /j.cnki.1000-0712.200289 摘要 （1018）      PDF （2895KB）（571）    可视化    基于计算软件对一些常见的无限深势阱进行了可视化研究，并设计了GUI 界面实现对势阱的选择.在选定势阱后， 设置好相应的势阱参数和量子数，便可依次绘制出低维势阱的波函数、概率密度函数和三维势阱中的电子云图像.文中分析了 二维和三维势阱中能级的简并度问题，并重点讨论了不同势阱波函数和概率密度函数随量子数的变化规律.将势阱问题可视 化可以方便分析不同条件下波函数的物理图像，有助于量子力学课程中的教师教学与学生学习. 相关文章 | 多维度评价

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42. 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 （779）      PDF （271KB）（566）    可视化    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. 相关文章 | 多维度评价

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43. 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 （1209）      PDF （1533KB）（565）    可视化    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. 相关文章 | 多维度评价

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44. 钠原子 s、p 能级量子缺的普通物理实验粗测法 丁又也, 张三军, 尹亚玲 大学物理    2021, 40 (12): 62-.   DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.210080 摘要 （905）      PDF （241KB）（560）    可视化    “分光计的调节与三棱镜折射率的测量”是普通物理实验课程中的一个经典实验.在该实验中，学生在进行三棱镜折射率测量时可以观测到汞灯光谱，直观形象，但是未深入探究原子谱线的产生机理.“钠原子光谱实验”是近代物理实验中的经典实验，学生通过计算量子缺、绘制能级图，认识谱线和原子性质.本实验将二者的思想和方法结合，并贯通拓展，使用学生熟悉的分光计直接观测钠原子光谱，再利用内插法计算钠原子 s、p 能级的量子缺，从而深入认识谱线和原子性质. 根据分光计实验，s、p能级量子缺的最终计算结果为 1.348、0.882，和精确计算值相符，证实本实验方案切实可行. 相关文章 | 多维度评价

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45. 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 （1167）      PDF （482KB）（559）    可视化    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. 相关文章 | 多维度评价

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46. 矩形薄膜受迫横振动问题的求解及可视化 周纪晨, 郭琴 大学物理    2022, 41 (3): 56-.   DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.210203 摘要 （626）      PDF （1039KB）（558）    可视化    膜的横振动分析在乐器膜、耳膜以及植物细胞膜中有着广泛的应用价值．相比自由振动，受迫膜振动问题的研究更符合应用实际．本文采用数学物理定解问题的傅里叶级数法与冲量定理法，对四周固定的均匀矩形薄膜振动问题进行了研究，得到了此类问题在受迫振动下的解析解，并对其振动状态进行了可视化分析． 研究发现：一维弦振动解法同样可为二维有界膜振动问题提供简便的求解途径，且膜振动将呈现更加丰富的特点．本文的二维非齐次振动问题的冲量定理解法还可推广到二维有源(汇)输运问题中去．  相关文章 | 多维度评价

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47. 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 （774）      PDF （244KB）（555）    可视化    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. 相关文章 | 多维度评价

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48. 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）    可视化    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. 相关文章 | 多维度评价

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49. 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）    可视化    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. 相关文章 | 多维度评价

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50. 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）    可视化    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. 相关文章 | 多维度评价