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当期目录

    2020年 第39卷 第05期 刊出日期:2020-05-20
      
    教学研究
    分析力学中加速度的去魅
    张小兵
    2020, 39(05):  1-3.  doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.190442
    摘要 ( 1127 )   PDF (167KB) ( 549 )  
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    利用经典力学的拉格朗日方法,分别讨论了静平衡的条件和连续介质动力学.利用哈密顿方法,介绍了相空间中独

    特的平衡点以及适用于统计力学的稳定系综分布.这些例子表明: 在分析力学的框架内,加速度概念已经去魅,所谓的“平衡

    态”也具有不同于牛顿方法的实现方式.

    磁超精细相互作用引起的原子能级分裂及能级图
    孙振东, 田玉峰
    2020, 39(05):  4-9.  doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.190371
    摘要 ( 2154 )   PDF (627KB) ( 1008 )  
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    超精细相互作用是“原子物理学”课程中的重要内容之一. 目前在国内外的教材中,著者只给出了有无外磁场时原

    子核磁偶极超精细相互作用引起的原子能级分裂的表达式和列举了一些原子能级分裂的研究实例. 本文详细导出和讨论了

    无外磁场和有强弱磁场时磁超精细相互作用引起的原子能级分裂的公式,并举例说明如何判断和在能级图上标注这些能级

    的高低顺序. 该文将有助于师生学习理解和真正掌握本部分的课程内容.

    教学讨论
    相对论中的若干“勾股定理”
    周国全
    2020, 39(05):  10-13.  doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.190395
    摘要 ( 2207 )   PDF (214KB) ( 642 )  
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    本文总结了作者讲授电动力学与狭义相对论的若干心得与体会; 运用四维闵可夫斯基空间张量的性质及其缩并运

    算法则,介绍了用各阶四维张量构造相对论不变量即四维标量的方法,进而在所得四维标量为负定的类时标量时,推导出若

    干典型的勾股关系,并应用或验证于若干简单情形.

    半无界空间上函数的傅里叶-贝塞尔积分展开
    姜向前, 侯春风, 孟庆鑫, 张宇
    2020, 39(05):  14-15.  doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.190248
    摘要 ( 2138 )   PDF (147KB) ( 595 )  
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    柱坐标系中,本征函数族贝塞尔函数构成完备正交系,因此可作为广义傅里叶级数展开的基. 本文从定义在有限区间[0,ρ0 ]上函数的广义傅里叶级数展开出发,利用贝塞尔函数的渐近展开公式以及贝塞尔函数零点的近似公式,讨论了半无 界空间上函数的傅里叶-贝塞尔积分展开问题,得到了本征函数模方的近似表达式. 当ρ0 趋于无穷时,不连续参量变成连续参量,得到了函数的傅里叶-贝塞尔积分及其展开系数公式.
    双子佯谬与星际航行
    秦立, 林冉曦, 甘小龙, 朱虎
    2020, 39(05):  16-19.  doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.190225
    摘要 ( 1052 )   PDF (286KB) ( 361 )  
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    计算了在两个假想的星际航行方案中,与“双子佯谬”相关的时间差别.这种差别体现了惯性与非惯性参考系经历的时间有绝对差异,而不再是“相对”效应.
    物理实验
    驻波声场中悬浮临界密度及稳定性研究
    金硕, 严琪琪, 李成翊, 张兆航, 黄安平
    2020, 39(05):  20-26.  doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.190546
    摘要 ( 953 )   PDF (1378KB) ( 655 )  
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    本文以声场中物体为研究对象,理论上得到行波和驻波场中的声辐射压力方程.在驻波声场中引入临界悬浮密度概念,可作为物体能否在非线性声场中悬浮的判据,同时给出谐振腔移动速度的最大范围.更进一步,以实验参数作为数值计算的输入来指导实验,并结合实验结果讨论了驻波声场中样品密度和大小、发射面和反射面形状以及两者之间的距离、反射面的尺寸等因素对物体悬浮稳定性的影响,发现当物体尺寸和密度确定时,调控好谐振腔的长度,增加波腹处的声压是提升声悬浮稳定性的有效手段.
    静电场模拟实验的教学研究
    李立, 张皓晶, 张雄, 邱龙斌, 吴杨峰
    2020, 39(05):  27-30.  doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.190545
    摘要 ( 1493 )   PDF (195KB) ( 520 )  
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    用稳恒电流场模拟静电场是理工科大学生的必修物理实验. 在传统的物理实验教学中,一般使用等臂记录法获取

    实验数据,然后根据等势电压与等势圆半径的对数的线性关系,进而求出内圆柱电极半径和外环电极内半径. 本文根据实验

    数据的特点,分别使用指数拟合法、二元线性回归法和A 类不确定度法同时处理用稳恒电流场模拟静电场中得出的实验数

    据,给出稳恒电流场模拟静电场实验的误差分析.通过对比,对数据处理方法在实验教学中的应用进行了相关分析和研究.

    利用智能手机磁传感器测量亥姆霍兹线圈磁场
    刘炜, 程敏熙
    2020, 39(05):  31-32.  doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.190402
    摘要 ( 1226 )   PDF (986KB) ( 780 )  
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    通过预实验确定智能手机磁传感器的位置后,用其测量亥姆霍兹线圈轴线的磁场分布,验证毕奥-萨伐尔定律及磁场的叠加原理,提供一种较为精确而简便的测量磁场的新方法.
    教学经验交流
    熵的一种通俗教法
    董占海
    2020, 39(05):  33-37.  doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.190409
    摘要 ( 1155 )   PDF (435KB) ( 556 )  
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    熵如力、能量和动量一样是物理学中一个重要概念,若能用一种通俗易懂的方法设计熵的教学,对文科物理的教学

    有重要意义. 为此本文提出了一种通俗的熵的教法,这一教法不需要学生学习热力学第二定律也可以建立熵的概念. 具体教

    学设计如下: 通过日常生活例子引入熵的概念( 也就是玻尔兹曼熵) ,设计两个例子让学生会计算熵,通过具体问题的讨论让

    学生充分理解熵的意义,通过一个实例由玻尔兹曼熵引入克劳修斯熵公式,设计一个演示实验强化教学效果,将熵与环境保

    护联系起来融入人文情怀,最后还强调了熵计算的不同层次. 教学设计完全采用基于问题学习( PBL) 的教学模式.

    教学改革
    翻转课堂模式下泊松方程的教学改革与探索
    常俊丽, 董宁, 周春琼, 张华
    2020, 39(05):  38-43.  doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.190354
    摘要 ( 904 )   PDF (592KB) ( 331 )  
    相关文章 | 多维度评价
    笔者在多年教学实践中发现,一些本科生在学习泊松方程时经常面临知识难度大、教学进度快、自学无从着手等困

    境. 针对这一现状,笔者尝试在泊松方程教学中引入翻转课堂模式,进行教学改革. 本文重在探究这种模式下泊松方程的教学

    设计,以求达到更好的教学效果.

    物理.自然.技术.社会
    利用反射太赫兹时域强度分布定量检测沙粒中的微量原油
    李新宇, 詹洪磊, 张燕, 任泽伟, 赵昆, 矫玉秋
    2020, 39(05):  44-46.  doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712. 190303
    摘要 ( 713 )   PDF (1066KB) ( 260 )  
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    原油污染是海洋生物和环境安全的主要威胁之一,检测近海沙粒中的微量原油对于环境保护和原油勘探有着重要

    意义.本文采用反射式太赫兹时域波形对近海沙粒中的原油进行定量检测,详细地分析了延迟时间与沙粒中的原油浓度的关

    系.结果表明,原油浓度与延迟时间呈线性递减关系,反射式太赫兹时域波形是一种具有潜力的污染定量检测方法.

    物理人眼中的《千里江山图》———探索物理教学的跨学科融合
    魏然
    2020, 39(05):  47-51.  doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.190493
    摘要 ( 1876 )   PDF (737KB) ( 482 )  
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    故宫博物院馆藏的北宋名画《千里江山图》通过央视《国家宝藏》栏目为普通观众所熟知. 该画作被视为青绿山水

    画中的巨制杰构,虽历经近千年依然璀璨如初,秘密就在于其颜料全部由宝石矿物制成. 本文根据物理化学原理将这些颜料

    的呈色机理一一揭示. 这种跨界思考不仅能激发学生的学习兴趣,更能实现现代科技教育与传统文化的完美融合.

    大学生园地
    弹簧振子在光滑水平面内的运动规律
    徐世浩, 张雄
    2020, 39(05):  52-57.  doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.190309
    摘要 ( 1543 )   PDF (980KB) ( 980 )  
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    在非线性双自由度运动的弹簧振子中,光滑水平面内运动的模型具有运动微分方程简单、变量可分离的特点.本文

      通过极坐标描述法,建立了弹簧振子在光滑水平面内的运动微分方程.将与径向运动有关的变量分离出来,建立了径向运动微

      分方程,并基于其非线性的特点进行了定性分析和近似求解.使用MATLAB 数值求解,模拟弹簧振子的运动轨迹,验证了本文

      的定性分析结论和两种特殊情形下的近似解的精度.

    倾角和摩擦系数的不均匀性对伽利略斜面实验核心结果的影响
    张润, 张杨瑜莹, 熊刚
    2020, 39(05):  58-61.  doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.190368
    摘要 ( 1135 )   PDF (624KB) ( 398 )  
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    伽利略斜面实验的核心结果是小球走过的路程正比于时间的平方,但倾角和摩擦系数的局部不均匀性会导致局部

    加速度的不均匀性. 本文用一个简化模型计入倾角和摩擦系数的不均匀性,数值计算发现这些不均匀性不仅引入随机误差,

    而且导致路程与时间偏离平方关系. 如果保持倾角情况不变,减小摩擦系数使球从无滑滚动变为有滑滚动,路程与时间对于

    平方关系的偏离程度会增大而不是减小.这个结论虽然与直觉相反,但却与物理学史的相关研究得到的结论相符. 为了排除小

    球被释放时的随机因素的影响,本文在实验中设计了零初速度释放小球的装置,还设计了一个更方便的测量摩擦系数的方法.

    考虑绳及圆盘质量时对Atwood 机运动的影响
    王婕, 贺西平
    2020, 39(05):  62-65.  doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.190258
    摘要 ( 755 )   PDF (348KB) ( 391 )  
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    求解Atwood 机动力学问题,教材中通常把绳子及滑轮当做理想模型( 不考虑它们的质量) .本文利用动力学的方法,

    考虑了Atwood 机中滑轮、绳的质量,对其实际情况下的运动进行了求解,分析了两者质量及重物的初位移对系统运动的影响,

    指出了与理想模型之间的差异.

    转动惯量平行轴定理验证实验的改进方案
    闫敏, 戴语琴, 袁俊, 王晓雄
    2020, 39(05):  66-69.  doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.190392
    摘要 ( 2578 )   PDF (733KB) ( 1466 )  
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    本文介绍了一种刚体转动惯量平行轴定理验证实验的改进方案. 该方案通过调节对称放置在承物台上的两个钢柱

    到仪器转轴的距离来改变系统的转动惯量,使得总转动惯量可以在较大的范围内改变,并且始终保持了系统质量的对称性分

    布,从而有效地减小了实验的相对误差,提高了实验结果的可信度.

    液体电阻率测量装置的设计与制作
    王术光, 孙丽媛, 柏竞昭, 任博, 宋洋
    2020, 39(05):  70-73.  doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.190245
    摘要 ( 1000 )   PDF (667KB) ( 438 )  
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    针对液体本身物理性质复杂、电阻率难以测量的问题,本文设计了一种新型液体电阻率测量装置. 为有效采集被测

    对象的信息,对容器结构进行了巧妙设计,创新性地实现了石墨电极与容器一体化,提高了测量精度; 利用传感技术采集电

    压、电流信号并将数据传入单片机,经单片机运算后通过液晶屏实时显示电阻率,具有快捷、准确测量的优点,在教学科研方

    面有一定实用价值.

    基于横向莫尔条纹的自准直测角方法
    朱超逸, 陆炜鑫, 高红, 王玫
    2020, 39(05):  74-77.  doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.190264
    摘要 ( 886 )   PDF (731KB) ( 287 )  
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    本文提出了基于横向莫尔条纹的自准直测角方法,用遮光原理分析了莫尔条纹的位移放大作用. 并基于该方法搭

    建了原理光路,得到的莫尔条纹信号稳定且能够满足测量需求. 在此基础上对系统进行了定量标定,简化了数据处理步骤,实

    现了动态测量,系统分辨率达到10″,进一步明确将该方法应用到自准直仪中可以有效提高仪器分辨率.

    信息与动态
    封面说明
    陈晓林
    2020, 39(05):  78. 
    摘要 ( 487 )   PDF (59KB) ( 124 )  
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    今年是奥斯特、安培、毕奥和萨伐尔各自发现以他们的名字命名的定律的200 周年.本刊以他们的事迹

    作为今年的封面,致以敬意.