大学物理

一维束缚态粒子无简并定理的证明

高思杰

2022, 41(4): 1. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.210493

摘要 ( 1851 )

PDF (614KB) ( 825 )

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本文对量子力学中的一维束缚态无简并定理进行了讨论，指出一般教材中对该定理的证明适用于波函数不存在节点的情况. 通过分析波函数在节点附近的行为，我们证明了该定理在波函数存在节点时仍然成立.

晶体结构教学中两个易困惑处的研究与探讨

杨军

2022, 41(4): 2. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.210346

摘要 ( 523 )

PDF (851KB) ( 121 )

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本文针对晶体结构教学过程中易于混淆和当前教材中模糊不清的知识点予以澄清和阐释，明确指出通过点阵变换来说明某个点阵不是新布拉菲点阵时，需要在同一晶系内进行，对称性不能改变，变换后成为另一晶系的点阵则不能否定该点阵的存在. 本文还给出了四轴指数标记晶面时附加条件的三种证明方法，简单直观，可以加深学生对这些知识点的理解，适合在教学实践中采用．

如何在“电动力学”课程中统一描述光的传输模型

陈培锋

2022, 41(4): 7. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.210396

摘要 ( 482 )

PDF (669KB) ( 279 )

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本文结合光电信息科学与工程专业的特点，以“光线”和“高斯光束”的推导为例，探索关于自由空间中光传输理论模型的内在联系的教学，实践证明这种方法对于学生理解关于光传输的后续课程非常必要，为工科专业基础理论课的课程教学提供一定参考.

量子芝诺效应的物理诠释探讨

杨朝辉

2022, 41(4): 11. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.210482

摘要 ( 651 )

PDF (680KB) ( 322 )

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本文试图从基本的量子力学规律出发，对测量问题中的量子芝诺现象进行分析和讨论，并分别结合一些经典实验和某些学派的解释，着重于动力学退相干模型，对其本身作出物理层面的诠释．

极坐标下椭圆环和椭圆盘刚体的转动惯量

黎磊, 蔡粤, 李文军, 刘婷婷, 万慧军

2022, 41(4): 14. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.210273

摘要 ( 830 )

PDF (1140KB) ( 486 )

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本文在平面极坐标下计算了匀质椭圆环和椭圆盘刚体对过焦点和过中心且垂直于环、盘平面的转轴的转动惯量，并研究了转动惯量随椭圆离心率的变化关系．

静磁外部球谐多极矩展开

余天, 林方, 姚欣, 齐建起, 张志友, 聂娅, 王磊, 朱建华

2022, 41(4): 17. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.210266

摘要 ( 601 )

PDF (456KB) ( 494 )

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本文讨论静磁球谐多极矩展开，包括静磁标势和静磁矢势的外部球谐多极矩展开.在磁矢势外部球谐多极矩分析中介绍了两种不同的方法，方法一基于磁标势外部球谐多极矩展开求惯用磁矢势外部球谐多极矩展开，方法二从电流对远源场点磁矢势场贡献出发借助德拜势直接求得静磁矢势外部球谐多极矩展开的惯用表示.

测量液体折射率的一种新方法——液芯柱透镜散焦宽度法

王艳, 王瑞仙, 赵庆好, 孟伟东, 普小云

2022, 41(4): 21. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.210313

摘要 ( 573 )

PDF (768KB) ( 470 )

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本文提出了一种基于消球差复合液芯柱透镜快速、准确测量液体折射率的新方法——液芯柱透镜散焦宽度法．该方法利用消球差复合液芯柱透镜在较宽折射率范围内系统球差小、成像准确的特点，基于不同折射率在成像系统上呈现一一对应的散焦图像，仅需采集一幅散焦图像即可得到待测液体的折射率．用该方法测量了室温( 20 ℃)下21组不同液体的折射率，测量结果与用阿贝折射仪测量结果一致，用ZEMAX和光线追迹逐面成像法仿真的散焦宽度图像与实验图像一致．用该方法测量液体折射率具有系统简单、稳定性好、操作简便、测量速度快等特点．

根据基础分班教学改革实践

安宇, 张斌, 李列明, 马万云, 张留碗, 王佳平, 张定, 刘永椿, 杨乐仙

2022, 41(4): 27. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.210418

摘要 ( 458 )

PDF (948KB) ( 230 )

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本文针对大学生物理基础参差不齐的问题，进行了根据物理基础分班上课的教学改革，其中对基础差的班级增加课时. 两年多的实践表明此改革方案获得了明显的效果.

“新工科”背景下专业基础课程混合式教学模式构建与实施

张健平

2022, 41(4): 32. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.210309

摘要 ( 632 )

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在“新工科”教育要求的推动下，专业基础课程混合式教学模式得到了广泛应用，但线上互动性差、线下参与度不强等问题显著地影响其可持续发展. 本文结合工科专业基础课程的特点，提出了“4+3+1”线上线下混合式教学模式，构建了教学内容、教学方法、教学实施及教学评价. 通过“热工基础及流体力学”课程的教学实施，发现大约92%的学生认为该教学模式能够促进知识的深入学习和技能的熟练掌握，提高了自主学习能力和分析能力，有效地激发了学生的学习动机和兴趣.

力学课程中的思政教学设计与实践 ——以“流体力学初步”为例

彭政, 潘江陵, 吴迪

2022, 41(4): 39. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.210338

摘要 ( 966 )

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物理学作为科学的典范，在弘扬科学精神、塑造价值取向等课程思政教育方面有着重要的作用. 而力学作为物理学中的第一个成功范例，是学生接触最多的物理学知识，因此在力学课程上合理设计的思政点最能唤起学生的兴趣和共鸣，发挥塑造三观、立德树人的作用. 本文介绍了在力学课程中引入课程思政的设计思路，以“流体力学初步”的教学内容为例，用案例的形式详细介绍了一堂课的课程设计与实践过程，并对教学效果进行了总结与反思.

狭义相对论时空观中“课程思政”的探索与实践

刘淑静, 储信炜, 罗明艳, 吉强, 巨丹丹, 刘峻宇, 王大珅, 谢明念

2022, 41(4): 44.

摘要 ( 868 )

PDF (1752KB) ( 364 )

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本文提出了“狭义相对论时空观”实施“课程思政”的具体方案. 从狭义相对论时空观的知识出发，深入挖掘课程思政元素，通过多种教学方式将其恰当、自然地融入课堂，潜移默化地将正确的价值追求和理想信念传达给学生，达到提高学生思想政治水平、完善学生人格的目的. 以问卷调查的方式对“课程思政”教学效果进行评价和反馈，及时改进教学设计，提升教师自身“课程思政”的能力和素养. 本文实现了狭义相对论中“课程思政”的“备”“教”“学”“评”的全部教学环节，立足“思政元素”与专业知识的契合点，探索了有机互融的教学方式，促进了学生知识技能上的“成长”和精神上的“成人”同向同行. 期望本次教学实践能对“课程思政”建设提供一点思路和参考.

Magnus力对球类空中运动的影响

黄明煊, 陆爱江

2022, 41(4): 52. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.210248

摘要 ( 606 )

PDF (558KB) ( 341 )

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Magnus效应描述了黏性流体中物体的旋转造成的附近区域流体流速不同，在与旋转角速度矢量和平动速度矢量组成的平面相垂直方向上产生一个横向Magnus力的现象.Magnus力是影响球体运动轨迹很重要的因素，在球类运动中往往是形成各种“曲线球”的原因.本文以足球和乒乓球为例，分析其受力情况，数值求解其运动方程，比较了不同角速度ω下球的运动轨迹和运动特征，系统研究了不同方向角速度ω产生的Magnus力对球体运动轨迹的影响，并据此分析了足球和乒乓球运动中几种技术动作的物理原理.

空气中声速随温度变化规律的简易实验

罗京, 郭中华

2022, 41(4): 56. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712. 210211

摘要 ( 993 )

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空气中的声速随着温度的变化而变化，本文利用生活中的器材(有限长直管)自制简易实验装置，借助手机APP作为声音发射器和频率接收器，在管内中部区域形成恒温条件，实现了驻波法对不同温度下声速的测量，在测量范围内相对误差不超过2%. 这种基于传统物理实验的拓展，在特殊居家环境下亦可进行，有利于物理实验线上自主学习模式的开展，促进学习者的综合素质和实践创新能力的提升.

分子动力学方法中速度标度因子的推导

齐楠, 王圣军

2022, 41(4): 61. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.210204

摘要 ( 570 )

PDF (816KB) ( 339 )

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在使用分子动力学方法对微正则系综进行模拟的情况下，以单原子粒子系统为例，给出了标度因子在国际单位制下的数学表达式.然后说明了如何把物理量重新标度得到无量纲公式，使得在模拟中计算更加方便.给出了无量纲化操作中时间单位的物理意义.最后，推导了趋衡过程的速度标度因子在教材中常用的数学表达式.

一维非定常流体力学数值模拟

付智豪, 余聪

2022, 41(4): 65. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.210199

摘要 ( 478 )

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非线性的流体偏微分方程中的激波间断解是物理中很有挑战的问题，其中的Riemann问题可采用解析的方法求出理论解，但采用近似解的方法进行流体动力学数值模拟也可以有效地追踪和捕捉激波.本文以一维激波管为例，对非定常流体基本方程组采用Roe通量差分裂格式，并进行数值模拟.通过与理论解对比，发现其符合度较好.

基于欠阻尼振动的液体黏度测量装置

谭畅, 张国兴, 卢盼功, 高剑飞, 盛桉笛, 蒙高庆

2022, 41(4): 71. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.210486

摘要 ( 459 )

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本文设计了一种用于测量液体黏度的阻尼振动装置.该装置以一个做欠阻尼振动的弹簧振子为核心，利用光电接近开关收集数据，并在数字示波器上显示图像，再将该图像数据传递到计算机上进行分析.该方法的适用范围广，便于收集与分析实验数据，避免了实验中的多种干扰因素，消除了传统落球法实验的弊端，提高了实验测量的准确度.

固体物理教学中电子态密度的计算

杜林, 田宏玉, 任重丹

2022, 41(4): 77. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.210438

摘要 ( 2156 )

PDF (887KB) ( 851 )

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电子态密度是指单位能量范围内的状态数，是与电子能带结构密切相关的一个物理量.为了计算电子的比热和晶体的输运性质，必须用较精确的方法计算出晶体的电子态密度.大多数教材中对该部分的处理通常采用简化模型，并不能反映一般情况下态密度的计算思路.本文从电子态密度的公式出发，详细说明了二维石墨烯和三维面心立方晶格态密度的计算步骤，并且对其中细节给出了基于数值计算的详细解释.

均匀磁化永磁棒的磁场

陈伊涵, 张译文, 张艳芳, 黄飞

2022, 41(4): 81. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.210462

摘要 ( 624 )

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本文综合运用分子电流观点及磁荷观点，系统地计算了沿轴向、横向及其它任意方向均匀磁化的有限长永磁棒在轴线上的磁场以及无限长永磁棒在全空间的磁场.

封面说明

陈晓林, 田光善

2022, 41(4): 86.

摘要 ( 243 )

PDF (79KB) ( 217 )

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