大学物理

引力波与广义相对论

赵峥,刘文彪,张轩中

2016, 35(10): 1-10. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.2016.0139

摘要 ( 1716 )

PDF (6120KB) ( 2106 )

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介绍了引力波的广义相对论理论基础.介绍如何通过双星周期的时间改变间接检测引力辐射，如何利用引力波的偏振效应直接检测引力波.

力场与时间有关系统的功能定理及其应用

朱如曾

2016, 35(10): 11-16. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.2016.0140

摘要 ( 1275 )

PDF (789KB) ( 591 )

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与时间有关的有势力场与其他力共同作用系统的功能定理具有比普通的功能定理更为强大的应用价值，本文介绍这一功能定理，并应用于不同参考系观察同一系统的机械能如何变化的两个简单实例：在地面上和升降机中观察地面附近同一质点的机械能变化，在地面上和在运动车厢里看一端固定于车厢壁的弹簧振子的机械能变化.指出了有些文献的有关错误.

大学物理中流体力学问题的计算机模拟研究

马增威，汪志勇，韦建卫，刘改琴，胡　南，李锐峰

2016, 35(10): 17-19. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.2016.0141

摘要 ( 1502 )

PDF (1421KB) ( 814 )

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格子玻尔兹曼模拟方法(Lattice Boltzmann Method，LBM)被广泛应用于流体力学问题的研究中，本文采用LBM 方法对牛顿流体和非牛顿流体的泊肃叶流动进行了模拟，还通过模拟圆柱绕流问题演示了层流和湍流现象并阐明了雷诺数的概念. 将LBM 模拟结果与大学物理的相关流体力学知识相联系，不仅可以直观地解释抽象的流体力学概念，而且能够培养学生采用计算物理学手段解决实际问题的思维方式.

粗粒化模型中的Gay-Berne 相互作用势

毛英臣，张德鹏，刘佳慧，孙　甍，王诗佳

2016, 35(10): 20-22. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.2016.0142

摘要 ( 1421 )

PDF (1209KB) ( 517 )

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合理描述非球形粗粒化粒子间的相互作用是提高粗粒化分子动力学模拟速度的关键.为此本文介绍了Gay-Berne势.将之应用于两种有机小分子体系，在合理选择构象集后，由遗传算法得到了粗粒化粒子的GB 参数，并通过对粗粒化模型和全原子模型得到的范德瓦耳斯相互作用的对比检验了GB 力场参数.最后，指出如何处理作用位点是粗粒化模型发展的一个关键问题.

弹簧静变形和重力加速度从固有频率表达式中消失的条件

陈奎孚,蔡　春

2016, 35(10): 23-27. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.2016.0143

摘要 ( 1537 )

PDF (1100KB) ( 817 )

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教学经常使用固有频率表达式不显含弹簧静变形和重力加速度的振子;但也能找到相反的情形.本研究探讨前者的充要条件.分析发现如果弹簧轴线在质点通过静平衡位置时沿其轨迹的切向，则弹簧静变形从固有频率表达式中消失.在满足这一前提下，进一步要求质点轨迹在静平衡位置的曲率为0，或沿铅垂方向，则重力也无回复力的效果，从而重力加速度在固有频率表达式中不出现.该结论不仅有助于理解重力与固有频率之间的关系，也可指导振动例题编制和选用.

利用气体分子相对速度的各向同性导出平均相对速率

郑　勇

2016, 35(10): 28. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.2016.0144

摘要 ( 1483 )

PDF (721KB) ( 948 )

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首先通过类比发现理想气体分子相对速度分布与速度分布具有相同的函数形式，但是困难在于确定前者的常数因子.我们发现一个常用的公式恰好可以帮助确定这个常数.最终通过类比平均速率的推导直接得到了平均相对速率公式.

带电螺线管磁场的数值研究

向　茜,王世庆,李自成,李兴红,候景景

2016, 35(10): 29-34. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.2016.0145

摘要 ( 1107 )

PDF (2330KB) ( 513 )

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从毕奥-萨伐尔的基本定律出发，引入有效半径、有效空间位置和有效空间取向等概念，通过比较电流环和磁偶极场的远场近似计算与严格的带电螺线管磁场的计算结果，采用优化螺线管结构和构建计算模型，可以有效地克服螺线管本身带来的空间磁场有限长度效应. 在有效空间范围内进行数值模拟的结果表明，磁偶极场的远场近似不仅可以满足磁场计算的精度要求，而且具有极高的计算速度. 可以实时地实现具有多带电螺线管复杂结构的电磁计算，满足电磁空间定位和电磁导　　航的要求.

测节仪测量透镜组基点的讨论

刘秋武

2016, 35(10): 35-38. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.2016.0146

摘要 ( 1162 )

PDF (822KB) ( 689 )

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透镜组的基点在几何光学中占有重要的地位.对平行光束中不同的入射光线经过透镜组后的出射情况进行分析，讨论了透镜组像方节点到测节仪转轴不同距离时的成像规律和用测节仪测量透镜组基点的方法，以加深对透镜组基点的理解和用测节仪测量透镜组基点的认识.

拓展太阳能光伏电池特性综合实验的教学探索

肖文波，颜　超，张华明，王　庆

2016, 35(10): 39-41. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.2016.0147

摘要 ( 1425 )

PDF (2673KB) ( 824 )

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太阳能电池基本特性测定是目前大学开设的常规实验，其主要是对电池的伏安特性作初步的分析和研究.为了拓展实验内容，进一步培养学生的综合知识能力，本文借助光伏效应实验仪，设计并开展了评价光伏电池内部性能的串联电阻等5 个特征参数提取实验.结果表明，温度变化对电池电流影响小，而对电压影响大;此外，还发现温度变化对电池串联电阻影响最小，而对反向饱和电流影响剧烈.该实验不仅可以帮助学生掌握光伏电池的I-V 特性及I-V 特性对温度的依赖关系，更重要是通过实验数据分析与处理学习，帮助学生理解光伏电池内部本征参数随温度的变化规律，培养学生分析问题和解决问题的能力.

共焦球面扫描干涉仪精细常数测量研究

杨晓冬，余铨宝，吕润佳

2016, 35(10): 42-45. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.2016.0148

摘要 ( 1269 )

PDF (956KB) ( 703 )

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提出了测量共焦球面扫描干涉仪精细常数实验方案.该方案利用示波器测量共焦球面扫描干涉仪扫描两相邻透射峰时间Δt2π 及扫描单个透射峰相位半宽度所需时间Δtφ ，共焦球面扫描干涉仪的精细常数为Δt2π 与Δtφ 比值.利用该方案，在不同扫描频率及不同电压下，测量了共焦球面扫描干涉仪精细常数.测量结果表明，在不同锯齿波扫描频率及不同驱动电压下，实验所测得精细常数与厂家所提供理论值趋于一致，实验结果证明该测量方案可靠可行.同时本文对测量数据中，Δt2π 及　　Δtφ 与扫描频率及扫描电压成反比这一实验现象进行了理论分析.

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2016, 35(10): 45.

摘要 ( 679 )

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医药专业物理实验课程教学改革的思考与实践

喀蔚波，孙大公，苑桂红，李　辉，邓德宁

2016, 35(10): 46-51. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.2016.0149

摘要 ( 1182 )

PDF (756KB) ( 499 )

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在分析国内医药专业物理实验课程教学情况的基础上，介绍了北京大学医学部物理实验课程的教学改革实践.在“坚持物理基础、增加现代内容、结合医学应用”的思想指导下，经过十几年的建设，使现在的物理实验课程基本做到了“医学应用与物理基础并重、现代技术与动手操作并重”.学生对物理实验的兴趣明显增加.最后，结合我们的教学实践对医药专业物理课程的建设和改革提出了要注重物理基础的建议.

水波色散关系测量方法探讨

杨　泓，谯楷耀，阮承宗

2016, 35(10): 52-55. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.2016.0150

摘要 ( 1568 )

PDF (2244KB) ( 681 )

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介绍了一种自制的水波测量装置. 该装置使用LabVIEW 控制，可以用3 种方法(驻波法、行波相位法和多普勒效应法)测量水波色散关系. 实验比较了3 种方法的优劣，并对改进提出了建议.

强脉冲离子束横截面分布的测量

李东彧,喻　晓,沈　杰,屈　苗,钟昊玟,张　洁,张高龙,颜　莎,乐小云

2016, 35(10): 56-60. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.2016.0151

摘要 ( 1134 )

PDF (3017KB) ( 472 )

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强脉冲离子束在靶上的横截面能量密度分布和束流焦点位置是束流分析和辐照效应研究中重要的技术参数.利用　　红外成像诊断技术，可以以较高的空间分辨率和能量密度分辨率对束流的横截面分布进行测量，并可以实现对束流焦点的测　　量和束流传输特性的分析.通过该实验，可以使学生掌握强脉冲加速器诊断的基本技能，加深对加速器原理及脉冲束流分布和　　传输特性的认识.

对玻恩及其学派的系列研究》连载——哪位物理学家首先提出了可观察性原则?

厚宇德

2016, 35(10): 61-65. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.2016.0152

摘要 ( 1190 )

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物理学家和科学史家都认为，可观察性原则对于量子力学的建立非常重要.1925 年海森伯的“一人文章”发表后，很多与量子力学史相关的著述都认为，可观察性原则由海森伯提出.事实上他不是第一个提出可观察性原则的物理学家.马克斯.玻恩在1920 年出版的著作中对这一思想即有描述，1919 至1920 年间在法兰克福大学任教授时，他还曾多次向朗德表述这一思想.很多文献证据表明，海森伯是在哥廷根，直接从玻恩这里了解到可观察性原则的.

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