大学物理

北大物理教育发展报告

郭九苓, 朱守华

2020, 39(06): 1-13. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.190403

摘要 ( 1310 )

PDF (328KB) ( 432 )

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本文基于北京大学物理学院的教育教学传统，特别是近二、三十年教学体系改革与建设成果，以及与当前一线教师

的座谈意见，经过综合、整理、提炼而成，其中也融合了作者本人对教育的思考.本文试图对北大物理学院既有的优秀教学传

统、先进的教育思想、灵活高效的教学管理制度、成熟可靠的教学方法与模式等，进行总结，希望能对北大物理人才的培养以

及物理学科的发展有所裨益，也可供广大物理教育工作者及学习者参考.

均匀带电椭球的静电自能 ———“‘带电厚椭球壳空腔内的电场’一文的补充”续

于凤军, 汤振杰, 田俊龙, 鞠林

2020, 39(06): 14-17. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.190432

摘要 ( 1406 )

PDF (653KB) ( 910 )

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计算一般形状的均匀带电椭球的静电自能，该椭球是由非导体构成的. 方法是把该椭球分割成无限多个与其共轴的、等偏心率的薄椭球壳，通过考虑各个薄椭球壳的自能和它们之间的相互作用能，导出均匀带电椭球的静电自能公式.

盛满水的碗中斜插筷子的虚像位置研究

邵云

2020, 39(06): 18-24. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.190348

摘要 ( 1749 )

PDF (1933KB) ( 515 )

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文章利用已有的光学知识推导出，当从迎面、侧面俯视盛满水的碗中以30°斜插入的筷子时，筷子虚像点的坐标表

达式，并作出在多种典型的观察情形下筷子虚像的三维曲线图; 指出当人眼从侧面观察时，即使在视觉上筷子的虚像也应是

曲线; 在迎面和垂直侧面，将30 cm 视距与∞远视距俯视观察到的筷子虚像进行比较，指出当视角在60°附近时两者的差异最

大; 计算并作出迎面和垂直侧面30 cm 视距俯视时左、右眼分别看到的筷子虚像，指出两者的差异均随视角的增大而增大.

文末对本文筷子虚像点坐标表达式的由来进行了解释，指出该解析结果的优势所在.

薛定谔方程的教学探讨

黄永义

2020, 39(06): 25-26.

摘要 ( 845 )

PDF (117KB) ( 555 )

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从波动方程和德布罗意关系出发，引进了薛定谔方程，这种引进薛定谔方程的方法比现有教材的引进方法更自然.

不同条件下阻尼片对音叉受迫振动的影响

李朝刚, 羿世凡, 彭雪城, 黄万霞

2020, 39(06): 27-32. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.190435

摘要 ( 1296 )

PDF (1485KB) ( 534 )

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本文实验上研究了不同阻尼片的面积、形状、固定角度和相对位置对音叉受迫振动体系的影响，研究表明在相同形

状下、不同面积的阻尼片，周期的平方与阻尼片的面积成正比; 相同面积、不同形状的阻尼片对应的共振频率和灵敏度都不

同，长方形的灵敏度更大，三角形的灵敏度较小; 相同形状、相同面积的阻尼片，音叉受迫振动的共振频率与阻尼片固定位置

和固定角度都有关系. 本研究对音叉传感器的设计有一定的指导意义.

谐振式磁耦合无线电能传输系统传输特性及实验仪设计

陈国杰, 周有平, 严冬, 谢嘉宁, 李斌

2020, 39(06): 33-38. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.190324

摘要 ( 1282 )

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利用磁耦合理论，分析了谐振式磁耦合无线电能传输系统的传输特性，开发了一种谐振式双线圈磁耦合无线电能

传输实验仪.利用LED 负载直观定性地观测了系统的传输特性，实验测量了发射线圈高频等效电阻及系统输出功率与信号频

率、传输距离和负载的关系，获到了最大传输功率条件和频率分裂规律.实验表明，线圈在MHz 频率下趋肤效应明显，频率越

高，等效电阻越大; 磁耦合无线电能传输系统的谐振特性不仅与频率相关，还与耦合系数相关; 最佳全谐振时输出功率和传输

效率最大.本实验仪可拓展测量RLC 串联电路稳态特性，工作稳定，实验与理论吻合好.

霍耳效应实验中的对称性破缺研究

高茜, 朱亚敏, 喻纯旭, 朱江

2020, 39(06): 39-43. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.190344

摘要 ( 1204 )

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迄今为止，半导体材料的导电类型及很多参数的获得，仍需利用霍尔效应实验.然而，在霍尔效应发生的同时，有很

多副效应发生，这使得霍尔效应电压的测量值总与其真实值偏离，导致所测量的各种参数也存在一定的偏差.为了消除副效应

的影响，常常采用对称测量法，但对称测量法所测量的数据列仍然存在着对称性破缺.该文从载流子运动状态入手，逐步深入

分析得出，对称性破缺产生的根源是电场和磁场的共同作用，并发现磁场对于材料对称性的破坏作用大于电场.该文对于半导

体材料性能的深入研究，以及其各种功能的开发利用，具有一定的启发作用.

太赫兹波衍射特性的研究

詹洪磊, 秦凡凯, 赵昆, 陈思同

2020, 39(06): 44-46. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.190328

摘要 ( 1189 )

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利用不同宽度的衍射屏对太赫兹波的衍射特性做了分析与探究.根据太赫兹波衍射特性，将衍射屏的宽度变化划分

为三个阶段.由太赫兹时域波形的时间延迟和峰值振幅参数可直观地反映出每一阶段中太赫兹波直边衍射后光程变化和光强

分布规律.本实验既可作为课堂内关于光的衍射知识的延伸，又可作为衍射理论与实际相结合的例子在物理教学中应用.

信息技术促进大学物理大容量混合式教学

于淑云, 葛美华, 王洪超, 刘建强

2020, 39(06): 47-51. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.190445

摘要 ( 1016 )

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本文介绍了近几年山东大学针对大容量大学物理课堂开展的基于SPOC 的线上线下混合式教学的改革与实践. 本

着学生为中心的教学理念，线上通过问题引领，多方位引导，激发学生的自主学习能动性; 线下采用雨课堂等信息化手段实施

互动启发式教学，鼓励学生参与课堂讨论，注重学生综合能力的培养. 多年的校内实践及在兄弟院校推广应用表明，对于大容

量课堂，借助多种信息技术精心设计的部分线上线下的混合式教学模式可取得较好的教学效果.

雨课堂:“多维度分层次”教学的实践与思考

朱纯, 陈国庆, 聂延光, 吴亚敏

2020, 39(06): 52-58. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.190364

摘要 ( 1748 )

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在移动互联网背景下，将“雨课堂”与“分层次教学模式”相结合，用于大学物理实验教学的实践中，在课前、课堂、课

后三个维度实现了对同一个教学自然班的分层次教学.“雨课堂”的引入，从根本上解决了“异层同班异法”教学模式中课堂

效率过低的问题，尤其是对高考没有选考物理的学生帮助非常大. 基于“雨课堂”的多维度分层次教学不仅激发了学生的学习

热情，满足了学生的学习需求，也实现了个性化有效教学，提升了教师的“成就感”.

大学生物理学术竞赛对本科生不同方面能力的提升作用

金康, 王晓辉, 贺庆丽, 郑新亮

2020, 39(06): 59-64. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.190535

摘要 ( 1499 )

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中国大学生物理学术竞赛自2010 年首次举办以来到今年已经举办了10 届. 现如今物理学术竞赛已成为物理专业

本科生重要的能力培养、科研训练与学术交流平台. 本文结合本校参赛学生对工具软件的使用情况、学术竞赛题目涉及的物

理分支学科和竞赛相关的成果，论证了大学生物理学术竞赛对学生在掌握各类应用工具软件、以解决问题为目的的拓展学

习、科研实践3 个方面的提升作用. 此外，文章还就大学生物理学术竞赛在西北大学的开展情况及对学生自主学习能力、科研

能力的提升作用进行了叙述.

卢瑟福的“炮弹”能弹回来吗?

刘智华, 罗成林

2020, 39(06): 65-67. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.190385

摘要 ( 1183 )

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原子物理学的核心概念是原子模型，在所有原子物理学教材中，原子的汤姆逊模型对α 粒子的散射均是最为基础

的内容.但在教学过程中，一般只从经典力学出发对α 粒子的散射进行理论推演，而少有对相关误差传递及数理统计知识的阐

述.本文从力学与数理统计的相关理论出发，对卢瑟福散射实验中α 粒子大角度散射概率进行估算，并以此结果说明在教学过

程中加强多学科知识融合能力的培养是提高学生科研能力的关键步骤.

基于快速傅里叶变换的可见光室内定位技术的研究

游盈萱, 陆哲睿, 王文玲

2020, 39(06): 68-73. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.190465

摘要 ( 1102 )

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针对传统室内定位方式系统复杂，响应时间不理想的问题，本文利用傅里叶变换处理经方波调制的光信号，用来降

低响应时间，并对光信号在传输过程中的反射影响进行了优化，建立了精度高，响应时间快的定位系统模型.基于光强和距离

的函数关系，我们给出对接收平面的倾角修正，从而解算出接收器坐标.将该理论构想应用于定位装置，最终实现了快速响应

和较高精度的可见光定位系统.

基于塞贝克效应的热电转换装置

吕楠, 刘佐濂, 揭海, 张成云

2020, 39(06): 74-77. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.190334

摘要 ( 1353 )

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温差发电是一种新式的环境友善型能源技术，可以将废热转换为电能. 本文设计了基于塞贝克效应的热电转换装

置，实现了温差发电. 基于单片机系统和OP07 芯片设计了有源I /V 变换电路，将温差发电输出的电压信号在LCD1602 液晶屏

上显示，并计算出不同温度差输出的电功率. 实验结果表明热电转换输出的电压随着温度差变大而增加，且呈线性关系，单片

发电片的热电转换效率达到0.11%，使用热电转换装置可以给用电量较小的设备供电.

封面说明

陈晓林

2020, 39(06): 78.

摘要 ( 538 )

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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.

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