大学物理

刘全慧

2026, 45(5): 1. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250354

摘要 ( 10 )

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2006年，朱如曾在本刊上发表文章认为 “从能斯特定理导不出绝对零度下热容量的零极限”；2024年，本刊上发表文章(2024, 43(6):3)反对这一结论，认为“能斯特定理和绝对零度时的热容量表述是等价的”.本文论证为什么朱如曾的文章是正确的，讨论了为什么热容量随温度趋于零时为零不能作为热力学第三定律的一个表述.

对“热容量随温度趋于零时为零不能作为热力学第三定律的一个表述”一文的答复

苏山河, 陈金灿

2026, 45(5): 4. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250753

摘要 ( 11 )

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本文指出显含和隐含在“热容量随温度趋于零时为零不能作为热力学第三定律的一个表述”一文中的一些主要错误，进而简洁地证明能斯特表述和热容量表述是可互推的，可作为热力学第三定律的两种等效表述.

Mattis热容量模型的解及其意义

肖世发

2026, 45(5): 7. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250391

摘要 ( 7 )

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著名统计物理学家Mattis在2003年构造了一个低温下的热容量模型，用来反证“热容量随温度趋于零时为零”推不出热力学第三定律的普朗克表述.本文求出了这个模型的明显解，并讨论了这个解的意义, 特别强调了Mattis模型不违背热力学的原理，因此是物理上可以接受的系统.

从热力学出发探讨反应过程与动力学参数解析

钟苗

2026, 45(5): 9. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250377

摘要 ( 1 )

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熵、焓与吉布斯自由能是热力学与统计物理中的核心概念，在理解化学反应和能源转换的关键过程方面具有重要意义.然而，当前本科教学中，这些概念常被孤立呈现，缺乏与微观机制的系统联结，导致学生难以在分子尺度建立对宏观能量变化的深入理解.本文提出以“宏观概念—微观图像—精准测量”为教学主线，融会热力学、反应动力学与过渡态理论之间的知识体系.以CO2甲烷化反应为例，结合实验设计与热力学参数测量，揭示焓-熵协同调控提升催化效率的机制，特别是局域电场诱导活化熵(ΔS)增，增加中间体表面构型，结合电子态调控降低活化焓(ΔH)，从而降低活化能垒(ΔG)，加速反应.本教学设计有助于学生理解分子运动状态与反应中间体演化中的“结构—能量—速率”关系.教学实践表明，上述方法深化了学生对热力学本质的理解，提升了实验研究中的定量分析能力，为物理、化学与材料类课程中复杂概念的教学提供了可行思路.

磁场规范势与转动参考系中惯性势的等效类比

李圣文, 李军刚

2026, 45(5): 17. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250370

摘要 ( 1 )

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在量子力学和电动力学的学习中，带电粒子与磁场的相互作用是一个十分重要的内容.不同于常见的保守势形式，带电粒子与磁场规范势的相互作用在哈密顿量中主要体现为对正则动量的修正，这使初学者不容易对这一问题获得直观的理解.本文通过将磁场规范势与转动参考系中的离心势做类比，提供一种较为直观的理解磁场规范势的视角.我们注意到，带电粒子在静磁场中运动的问题，粒子在转动参考系中运动的问题，两者的哈密顿量、正则动量分别具有相同的数学形式，而磁感应强度则可以类比为转动参考系的角速度.通过这种等效类比，我们看到，在转动参考系中的原子，会像磁场中原子的Zeeman效应一样发生能级劈裂.

两种介质界面处折射光的偏振特性分析

代秀红, 李政委, 丁文革, 贾鹏英, 张荣香, 冉俊霞

2026, 45(5): 21. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250410

摘要 ( 4 )

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本文基于垂直振动分解与合成的基础理论，结合菲涅尔折射公式、斯涅尔定律，利用MATLAB软件对光强、能流透射率变化关系进行模拟，并分析自然光和部分偏振光入射到两种各向同性介质界面处折射光的偏振特性. 研究结果表明，自然光入射时，折射光偏振度随入射角增大单调增加，但总小于1，所以折射光一般为部分偏振光. 如果入射光是部分偏振光，当Is<Ip（k<1）时，偏振度随入射角增大单调增加，但总小于1，所以折射光一般仍是部分偏振光；当Is>Ip（k>1）时，k值较大时折射光偏振度随入射角增大单调下降，当k值较小时偏振度随入射角变化关系曲线中会出现零拐点位置，意味着折射光会有自然光特例情况出现. 这些定量模拟结果可以帮助读者更好的理解光强、能流透射率之间的关系，以及界面处折射光偏振态变化规律，为偏振态的调控设计和实际应用提供更多数据支持.

高斯基函数数值求解一维谐振子问题

吕璇, 高昂

2026, 45(5): 26. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250349

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本文采用高斯函数作为基函数,通过数值方法求解了一维谐振子的本征值和本征波函数,并将结果与解析解进行了对比.我们将该方法与快速傅里叶变换方法进行比较,验证了其在求解一维谐振子能量本征值问题中具有更优的计算精度.此外,本文还探讨了基函数数量及高斯参数对计算精度和效率的影响.本文有助于加深物理专业学生对量子力学基本概念的理解.具体而言,本文通过应用数值方法求解一维谐振子的能量本征值问题,可以帮助学生理解解析解之外的实际计算手段和基函数展开等数值方法的基本思想.

一类多参数的2×n Fan电路网络的两个新公式

解霞, 周欣怡, 邹兴悦, 王娇, 林小燕

2026, 45(5): 30. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250380

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考虑一类多参数的2×n Fan电路网络模型，该网络水平轴线的下边界为一条导线，其余水平与竖直轴线上的电阻为3种独立的元件，这是一个之前没有研究过的新问题.本文采用基于节点电压为参数的递推-变换方法(RT-V)开展研究，通过严格的理论计算推导出了水平轴线上任意节点的等效电阻解析式.文章进一步讨论了特殊情形下的结论，验证了理论结果的正确性.本文的研究结论可以为相关的应用研究及其它跨学科的仿真研究提供新的理论依据，其研究工作对培养大学生的创新实践活动具有积极意义.

辐射阻尼问题：从经典电动力学到量子场论

吴宥伸, 李宏荣, 陈晓林

2026, 45(5): 36. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250367

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本文系统回顾了辐射阻尼问题从经典电动力学到量子场论的发展历程.文章首先介绍了物理系统响应理论的数学基础，特别是格林函数方法和因果性原理；随后分析了经典辐射阻尼理论的核心困难：Abraham-Lorentz方程作为三阶微分方程导致"逃逸解"和"预加速"等违反物理直觉的病态行为，并讨论了经典框架内的多种解决尝试，包括Landau-Lifshitz近似、扩展电荷模型和随机电动力学等方法.经典方法在特定条件下取得了部分成功，但均存在不足.量子电动力学(QED)的建立标志着范式转换，QED框架下辐射过程被理解为离散光子的量子跃迁，自能发散通过重整化程序得到系统处理，因果性通过场算符的对易关系得到严格保证.最后，介绍了强场QED的现代实验进展，展望了该领域的未来发展方向.

利用代入法求解最概然分布

侯吉旋

2026, 45(5): 41. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250475

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本文探讨了在统计物理教学中利用代入法求解最概然分布的方法，作为一种辅助教学手段，以补充传统的拉格朗日乘数法.通过将约束条件显式代入，消元后对热力学概率取极值，推导出经典粒子、玻色子和费米子系统的平衡分布.该方法虽计算上稍显繁琐，但能更直观地展示约束条件的几何意义和物理细节，有助于学生理解极值问题的数学本质与统计分布之间的内在联系.文章还验证了所得分布对应熵极大值的二阶条件，强调了该方法在教学中的基础性与启发性价值.

牛顿引力定律的教学解析与数值演示

范宝路, 林毅, 范媛媛, 刘阳

2026, 45(5): 44. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.250341

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牛顿万有引力定律不仅是经典力学的核心内容，也是连接天体运动与地面物理现象的重要桥梁.本文基于牛顿运动定律与开普勒三定律，推导出引力平方反比关系，并构建数值模型模拟行星在引力作用下的二维轨道演化.通过位置、速度、加速度随时间的变化曲线及其相图，清晰展示了万有引力导致的周期性轨道行为和向心加速度特性.进一步，本文将物理建模与可视化图像结合，强调了引力定律的动力学本质和教学推广价值，旨在帮助学生深化对牛顿引力机制与守恒规律的理解.

相对论性运动电子康普顿散射的波长移动特性

陈琳, 麻银金, 黄帅, 胡强林, 金慧, 肖晴予

2026, 45(5): 49. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250462

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康普顿散射是电子与电磁场相互作用中一种比较重要的物理现象，本文应用经典量子论和量子电动力学计算了光子被相对论性运动电子散射后的波长移动，选择一种波长的X射线作为例子，利用数值计算方法直观显示波长移动与电子初动量以及散射角的关系.并进一步讨论了出现相干散射、逆康普顿散射的原因，以及发生这些现象的必需条件.

高等教育物理学科教师发展研究

曹德让, 徐洁, 陈栋, 王汝林

2026, 45(5): 53. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250508

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本研究围绕高校物理教师高质量发展，基于问卷与多维交叉，构建“画像—痛点—教研关系—满意—政策”框架．样本以博士、中高职称、45岁以下教师为主．结果显示：制度与政策为首要约束（严格口径37.5%，宽口径含个人叠加63.2%）；课程—科研相近且互促显著提升满意度（满意44.4%，不满意3.7%），而“不同且独立/耽误科研”显著降低满意；在投入与类型上，“教研相当”（30.2%/14.0%）与“教研并重型”（31.6%/17.7%）更优．建议实施多轨岗位+动态评价、学期—假期节律化与科研封闭时段、课程—项目互嵌与跨校资源共享，并配套导师制与成长缓冲．

基于问题驱动的科里奥利力教学重构

高琨, 王东瑞, 秦伟, 司宗国

2026, 45(5): 62. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250412

摘要 ( 5 )

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科里奥利力作为转动参考系中的典型惯性力，其物理本质的理解和相关现象的量化分析是大学物理专业力学教学中的重要环节．本文基于建构主义学习理论，针对传统科里奥利力教学中存在的过度依赖数学推导、物理图像不清晰、学生知算不识理等教学难点，系统性地提出“问题驱动-物理建模-数值模拟”三位一体的教学重构方案．通过精心设计阶梯式问题链，首先引导学生借助物理模型完成从现象观察到理论建构的认知过程，然后结合Matlab数值模拟，实现科里奥利力效应的可视化，帮助学生有效突破从理论推导到物理直观的认知障碍．

以思政为纲的自组惠斯通电桥测电阻实验设计

李廷顺, 吕佳峻, 王子涵, 雷杰, 张美娜, 徐舫舟

2026, 45(5): 67. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250447

摘要 ( 1 )

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基于第十届全国大学生物理实验竞赛(讲课类)的背景，本文以“自组惠斯通电桥测电阻”实验为例，探索了如何在教学比赛中挖掘思政元素并有效融入比赛环节，以及如何将思政元素渗透至物理实验课程中.针对该实验的起源、功能、应用等方面，我们挖掘出4个思政切入点，涵盖实验背景、实验原理、实验内容及延伸拓展等方面.在思政元素的提炼过程中，我们始终坚持“源于内容，高于知识传授”的原则，实现物理学知识与社会主义核心价值观深度融合，体现“立德树人”的教育根本宗旨.

非公式化框架下的科里奥利力作用机制分析——基于定性与类比的案例教学方法

黄沙, 张森

2026, 45(5): 71. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250371

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科里奥利力在航空航天、气候学、远程炮弹与导弹、工程等领域中具有重要应用，也是《大学物理》中的一个重要知识点.但科里奥利力在人类日常生活场景中经常被忽略，且《大学物理》中推导科里奥利力的常用方法比较抽象，这些都对学生学习与应用科里奥利力造成了阻碍.本文使用案例演示与类比的方法，由惯性离心力推导出科里奥利力公式.并利用定性分析的方式，分析物体沿经度线、纬度线与径向方向运动时，不同纬度角的科里奥利力的方向.对比定性分析与公式推导的结论，两者基本吻合.该方法将课本中生硬的公式与真实物理世界联系起来，帮助学生深入理解科里奥利力，为后续课程的学习以及工程中的应用奠定基础.

大学物理课程中践行课程思政的途径与方法——以哈尔滨工业大学威海校区大学物理教学为例

李艳华, 周可雅, 韩艳华, 任守田, 毛晓芹, 郭帅, 王新顺

2026, 45(5): 75. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250314

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大学物理课程是高等院校理工科学生重要的通识基础课，具有知识广博、逻辑严谨、体系科学，文化底蕴深厚的特点，课程思政教育优势显著．本文以哈尔滨工业大学威海校区大学物理课程思政建设为例，探析大学物理课程思政元素挖掘的教学策略及教育途径．课程团队遵循“德育为首，学生为主、能力为重、持续改进”的教学理念，以聚焦生产、生活应用为引线，以大学物理与初、高中物理知识衔接为切入点，并重德育智育，促进文理交融，拓展前沿应用，构建“有乐、有趣、有用”的课程内容框架；借鉴深度学习“5E”教学模式，建构“以学生为中心”、“导、讲、固、拓、评”五位一体的思路开展教学工作，实现有感有悟的课程思政．

特定课程思政元素贯穿大学物理教学全过程的教研模式探究

巨丹丹, 储信炜, 谢明念, 杨久敏, 张丽芙, 杨佳心, 刘淑静

2026, 45(5): 83. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250335

摘要 ( 5 )

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基于大学物理知识与思政元素的有机融合，确立以学生为中心，方法论与价值观相互支撑的课程思政教学理念，对落实“立德树人”根本任务具有重要意义.目前大学物理中的课程思政通常为针对各章节不同的教学内容和环节，引入不同思政元素的教学案例模式，但整个物理知识结构中的思政元素呈现零散化、跳跃性出现的现象，无法实现全方位、全过程的系统性融入途径，降低了育人实效.本论文试图梳理一个创新课程思政教学模式和框架，用“同一类型思政元素多频次系统性融合”式的融入途径，串联起来对应的物理知识点网络结构，多层次、多角度和多频次地贯通于大学物理的整个教学过程中，逐层深化这一思政元素，与学生心灵多次碰撞共振，实现思政元素的入心入脑入行.为实现这一目标，以个体和集体关系激励学生勇往直前、精益求精和实现自我价值这一思政元素为主线，详细展示教研模式的实施过程.通过本校的教学实践和学生反馈信息，表明这一初步探索和研究，可以突破散点式融入模式局限，能够推动大学物理课程思政教学的创新发展，引导学生认识物理规律对人生的启迪和对心理的影响，形成正确的世界观，价值观和人生观，增强社会责任感.

融合“GAI”的大学物理实验教学探索与实践

居乐乐, 肖婷, 郑远, 陈水桥, 李妍雅, 王业伍

2026, 45(5): 89. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250374

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本研究基于生成式人工智能技术，构建了一套大学物理实验课程答疑系统，并对试点班级学生的对话数据进行了统计分析．此系统结合了DeepSeek-V3大语言模型与动态课程知识库，优化了通用模型在教学场景下的适配性；通过双重角色设计和作答溯源机制，增强了学生的兴趣并提高了作答规范性；后台数据库完整记录下学生对话内容，可以非介入性观察的方式了解学情．该系统可助力个性化答疑和分层次教学，为破解面上实验教学的规模化与个性化之间的矛盾提供了一种解决方案，长期收集的对话语料也将为“智数驱动”教学评价和教学改革提供有力支持．

电场力：驱动DNA生命进程的物理引擎

宋姝豫, 徐锡凯, 尚楠, 王学进, 刘玉颖

2026, 45(5): 94. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250399

摘要 ( 5 )

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电场力作为物理学中的基本概念，在生物大分子的结构与功能中扮演着重要角色.本文探究了电场力在DNA分子稳定性、DNA复制、转录及翻译(蛋白质合成)等生命活动中的作用机制.本文通过分析电场力对DNA双螺旋结构稳定性的贡献，在DNA复制过程中碱基特异性配对的作用，在DNA转录过程中对碱基配对准确性的调控，以及蛋白质合成过程中对核糖体构象变化和tRNA-mRNA相互作用的影响，揭示了电场力在生命活动中的关键作用.研究结果表明，电场力是维持DNA结构稳定、确保遗传信息准确传递和蛋白质高效合成的重要因素.

有限深势阱的有限差分解法及与无限深势阱的比较#br#

周汀荣, 刘昊迪, 衣学喜

2026, 45(5): 100. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250398

摘要 ( 5 )

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本文采用有限差分法求解了有限深势阱中质量为m的粒子的定态薛定谔方程，通过Python数值计算得到能级与波函数，并分析收敛性和精确度.文中探究了能级与波函数对势阱深度和势阱宽度的依赖关系，讨论了有限深势阱近似为无限深势阱的条件，展示了隧穿效应随能级的变化规律.研究结合理论推导与数值计算，适合量子力学的课程教学.运用的方法可拓展至更复杂的体系，如δ势、谐振子势等.

F型单层石墨烯纳米带阵列的可协调非对称传输

张延珊, 李辉

2026, 45(5): 105. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250213

摘要 ( 3 )

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非对称性传输（Asymmetric Transport, AT）是光的偏振态之间的转换的重要概念之一. 如何实现可调谐AT效应是构建多功能信息复用的光子集成二极管的关键技术. 然而，目前本科阶段的光学教材中对该内容介绍较少，导致学生在学习过程中较难理解和掌握. 因此，作为一个教学拓展案例，本文设计了F形单层石墨烯纳米带阵列结构，应用基于有限元法的COMSOL Multiphysics软件数值模拟了该结构的AT效应. 发现，在右旋圆偏振和左旋圆偏振光的激发下，该结构表现出Bonding和Anti-Bonding共振模式，从而引发了AT效应. 分析了F型单层石墨烯纳米带结构的臂长和石墨烯费米能级等参数对AT效应的影响. 发现，随着结构的中间臂长p增大，位于13.6 μm波长附近的共振峰会发生红移，位于波长11.4 μm附近的共振峰的位置保持不动；随着石墨烯费米能级增大，共振峰都发生了蓝移，实现了对AT信号频率的精准选择和传感. 这些结果为设计和优化用于产生及调制AT效应的石墨烯纳米结构提供了依据.

对称式匀强电场能量分析器设计与仿真

廖应君, 赵玲

2026, 45(5): 111. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250492

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为解决传统能量分析器原理复杂、成本高昂且不适用于课堂演示的问题，本文专为教学场景优化设计了一种基于匀强电场抛物线运动模型的对称式能量分析器.通过COMSOL仿真验证，该分析器在保证1.29%能量分辨率的同时，具有宽阔电压扫描平台和较大发散半角容限±0.212°.该装置结构简单、能区可调、支持低电压工作模式，适配大中学电磁场与带电粒子运动的教学演示及基础测量.为低成本、高成功率的物理教学仪器开发提供了行之有效的解决方案.

2025年大学物理及大学物理实验课程教材建设交流会基于智慧课程建设数字教材的探索与实践 ——以《大学物理》教材为例

仇怀利, 林辉, 宋逢泉, 王春华, 李洪炬, 陈冰, 李中军

2026, 45(5): 117. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250441

摘要 ( 1 )

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随着人工智能技术和信息化技术的快速发展，新型教学模式、教学理念、教学方法对教材建设提出了新的要求.笔者结合大学物理数字教材的编写，从不同形态教材比较、数字教材建设规范及大学物理数字教材建设实践三个方面进行讨论.

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