大学物理

磁单极和电磁对偶性

邓文基

2014, 33(11): 1-1.

摘要 ( 885 )

PDF (439KB) ( 1193 )

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根据狄拉克-麦克斯韦方程组和推广的洛伦兹力公式,讨论了磁单极和电磁对偶性的基本概念和物理意义.麦克斯韦方程组和洛伦兹力公式可以通过对偶变化转化为电荷与磁荷并存的形式;但是狄拉克磁单极假设改变了麦克斯韦方程组的结构,任何对偶变换都不能将狄拉克-麦克斯韦方程组简化为只有电荷而没有磁荷的原始形式.采用推广的洛伦兹力公式,还证明了狄拉克-麦克斯韦电磁场的能量密度和玻印亭矢量,以及动量密度和动量流张量形式不变.最后,我们还将狄拉克-麦克斯韦方程组分解为仅仅分别包含电荷与磁荷的两组麦克斯韦方程,传统的电动力学理论可以直接推广应用于磁单极问题.

竖直面内光滑任意曲线单侧约束解除点的一般公式及其应用

李力

2014, 33(11): 5-5.

摘要 ( 871 )

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利用直角坐标系中的质点运动微分方程和机械能守恒定律,推导出质点沿竖直面内任意的光滑曲线运动过程中单侧约束解除点的一般公式,并用它研究了约束曲线是二次曲线、立方抛物线、正弦曲线、双曲正弦线和普通摆线的情况.

线电荷与带有半椭圆柱凸起的接地平板系统的电势

郭浩陈钢

2014, 33(11): 9-9.

摘要 ( 687 )

PDF (344KB) ( 525 )

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利用儒可夫斯基变换,求解线电荷与带有半椭圆柱凸起的接地平板导体的电势分布,并用Matlab软件绘出电势分布图.

带有低脊的接地大导体板对均匀电场的影响及其数值模拟

王福谦

2014, 33(11): 12-12.

摘要 ( 743 )

PDF (264KB) ( 489 )

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利用复数坐标系z上根式变换,讨论带有低脊的平面导体板对均匀电场的影响,给出其电势和场强分布,利用软件MATLAB绘制出电场线图,从而定性地研究低脊对均匀电场影响的程度和范围.

对星形-多角形电路等效变换的研究

刘松山

2014, 33(11): 15-15.

摘要 ( 866 )

PDF (435KB) ( 842 )

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运用简便方法推导得出无源星形电路与多角形电路相互等效变换的公式,证明一个多角形（或不完备多角形）电路存在唯一的等效星形电路.举例说明了星形-多角形电路等效变换的应用.介绍了不完备多角形与星形电路的等效变换方法,以及把含源星形电路、多角形电路中的等效电源与无源星形电路、多角形电路分开的方法.

Murrell-Sorbie势分子体系振-转能级结构

李重石陈永红

2014, 33(11): 20-20.

摘要 ( 672 )

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对双原子分子体系内部相互作用势作了物理分析与比较,引用Murrell-Sorbie势.然后应用泰勒微扰理论.将M-S势函数泰勒展开,并取至4次方项,建立了相应的定态薛定谔方程.然后用三维谐振子势能量表象的径向矩阵对角元的简要形式,简易有效地求得一级微扰能量,进而获得双原子分子体系振-转能级的解析形式.其某些低能级和光谱的理论值与实验结果相符.

悉尼大学两种不同形式的大学物理辅导课程的比较

张静[;] 郭玉英[] 李多[]

2014, 33(11): 23-23.

摘要 ( 919 )

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从课程目的、理论基础、教学策略、课程形式和教学效果等方面比较了澳大利亚悉尼大学物理学院开设的两种不同形式的大学物理辅导课程Workshop Tutorials和Map Meetings.比较结果表明,两者均有明确的目的定位,都以建构主义学习理论为基础,Map Meetings还体现了认知负荷理论和多媒体学习理论的思想,两者课程形式各具特色,Map Meetings更受学生喜爱,且对于物理基础较差的学生有更大帮助,Workshop Tutorials则更突出学生间的互动.

浅谈广义相对论的创立之一等效原理的发现与应用

向义和

2014, 33(11): 28-28.

摘要 ( 785 )

PDF (721KB) ( 886 )

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简述了惯性质量同引力质量相等的经典实验;介绍了爱因斯坦发现等效原理的思路历程;说明了等效原理在分析引力场中时间延缓,星光谱线的引力红移和光线偏转等问题上的应用.

从受迫振动到混沌的实验系统设计

程敏熙肖凤平李志为

2014, 33(11): 34-34.

摘要 ( 783 )

PDF (912KB) ( 630 )

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研究构建了一个由椭圆轨道方式驱动的弹簧振子混沌运动系统,它基于弹簧振子受迫振动的形式并符合混沌运动的条件.椭圆轨道长半轴a=20 mm,短半轴b=16 mm,驱动电机是由单片机模块控制的调频直流电机,角速度ω的范围是20~80 r/min,振子的位移x由朗威DisLab数字化实验系统测量.实验结果与理论模拟符合较好.

玻恩与玛利亚·戈佩特的师生情谊

厚宇德[] 张卓[] 赵诗华[]

2014, 33(11): 38-38.

摘要 ( 817 )

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玻恩与玛利亚·戈佩特都是诺贝尔物理奖获得者,玻恩是玛利亚的博士指导教师.两人之间一直保持着良好的师徒关系.玻恩关心自己的这位得意弟子,玛利亚一直理解和尊重自己的恩师,继承他的学术精神、传播他的学术思想.对科学世界美好情感的挖掘和描述有助于人们深入了解科学家,有助于科学文化建设.

创新能力培养的一个典型案例

张丙开李京颍倪致祥

2014, 33(11): 44-44.

摘要 ( 1829 )

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以历史上的行星轨道半径分布数据出发,利用现代科学计算工具和科学方法论思想,从再发现角度进行重新探究,得到了著名的提丢斯-波得法则.展示了如何根据原始观测数据进行分析,探寻其中所隐藏规律的整个过程,可以作为培养大学生创新思维能力的案例.

变力冲量的几种计算方法

邓苓芳江秋芬穆成富黄文华沈彩万

2014, 33(11): 47-47.

摘要 ( 4354 )

PDF (394KB) ( 887 )

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用几种不同方法计算了两种典型变力（向心力和摩擦力）的冲量,并进行了数值分析.

基于Mathematica求解任意摆角下的单摆周期近似公式

柳宏德

2014, 33(11): 52-52.

摘要 ( 1292 )

PDF (241KB) ( 592 )

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本文借助于Mathematica软件,利用曲线拟合的方法,通过对相关文献中无阻尼单摆周期公式中精确度最高的近似公式进行修正,得出了一个近似解析函数形式,并对其进行了分析和讨论.

一维无限深梯形势阱中微观粒子波函数和能级的数值解和变分解

罗强姜玉梅苏垣昌韩玖荣

2014, 33(11): 54-54.

摘要 ( 883 )

PDF (472KB) ( 595 )

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介绍了一种用来求解二阶常微分方程边值问题的算法,即著名的Numerov算法,并通过这种算法和打靶法得到了一维无限深梯形势阱中粒子波函数和能级的数值解.此外构造了幂函数和三种统计分布乘积形式的试探波函数,通过变分法得到了一维无限深梯形势阱的基态能.

固体中的极化子与双极化子

刘海亮张勇

2014, 33(11): 59-59.

摘要 ( 1367 )

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离子晶体通常具有较高的介电常数,带电粒子在晶体中会引起介电极化,其作用相当于一个可以束缚粒子的势阱.若粒子在势阱中的状态是稳定的,就有可能形成所谓的极化子与双极化子.本文采用一种简化的处理方法,将晶体材料当作各向同性的均匀介质,主要利用经典物理图像和三维量子谐振子模型,分别计算了介质中极化子与双极化子的基态能量,并进行了简要的理论分析.

《从零学相对论》连载（29）

梁灿彬[] 曹周键[]

2014, 33(11): 63-63.

摘要 ( 750 )

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9.3.2弑母悖论时间机器（又称时间隧道）一旦存在,就会导致一系列因果疑难.常见的一个质疑是：＂如果我通过时间隧道回到出生之前并杀死我娘,那么还有我吗？既然没有我,我又怎能回去杀死我娘？＂这可称为弑母悖论.由于这一悖论还涉及人的＂自由意志＂以及道德伦理等问题,讨论相当麻烦.美国德克萨斯大学的物理教授珀尔钦斯基（Polchinski）巧妙地提出了一个本质一样但大为简化的问题（图9-17）：一只台球（白色）以适当的位置和速度出发经洞口N进入虫洞并从洞口M复出（图中画成灰色），出洞时洞外时刻早于它的进洞时刻（例如早了半小时），它恰好击中进洞前的（较年轻的）自己并改变其运动方向，使之不能到达洞口N，因而不会有台球从洞口M飞出并击中自己．

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