大学物理

秦思学

2026, 45(1): 1. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250502

摘要 ( 59 )

PDF (742KB) ( 69 )

相关文章 | 多维度评价

传统的所谓“四大力学”物理教学体系注重“拆分”而忽视“整合”.特别是，理论力学和电动力学长期处于几乎割裂并且低存在感的状态.一方面，理论力学注重力学运动规律和力学原理，缺乏对力的本质问题的讨论，而电动力学恰好用场的语言揭示力的本质；另一方面，电动力学注重电磁场的实验规律和运动方程，缺乏对电磁场的本质问题的讨论，而理论力学恰好从基本自由度的角度揭示电磁场的本质.从这两方面出发，我们尝试建立一个贯通理论力学和电动力学的“经典物理”体系：课程基础、拉格朗日力学、哈密顿力学、经典力学应用、力与场的对应、电磁场的规律、静态电磁场、动态电磁场、相对论简介.该体系削弱具体力学和电磁学问题的求解，而着重展示经典物理中深刻的原理、美妙的结构、广泛的联系.

锁相放大器的交流霍尔效应系统搭建与测试

岳贯通, 孙士家, 李强, 陈栋, 曹德让

2026, 45(1): 6. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250270

摘要 ( 35 )

PDF (888KB) ( 16 )

相关文章 | 多维度评价

本文基于锁相放大器构建了一套高精度霍尔效应测试系统并进行性能优化，利用标准霍尔效应样品验证系统的测量性能，并通过直流与交流测试对比分析测量精度.实验中选取了三个标准样品，直流测试结果显示，霍尔灵敏度的测量值拟合误差约为0.45%~1.0%.交流测试中，通过改变锁相放大器的频率和电压参数，研究了频率和电流对测试结果的影响，结果表明在低频频率范围内，交流测试的霍尔灵敏度拟合误差低至0.18%.实验结果表明，交流霍尔效应测试方法相较于直流测试具有更高的抗噪声能力和灵敏度，能够更稳定、准确地提取微弱信号.本研究为霍尔效应测量技术的优化提供了系统性参考，同时验证了交流测试方法在高精度信号检测中的潜力.

基于倏逝波全反射与双光路补偿的U型传感器及其高精度液体浓度检测研究

刘东杰, 莫东晓, 曹鼎, 王孙军, 刘向, 贺卓然

2026, 45(1): 13. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250190

摘要 ( 29 )

PDF (914KB) ( 12 )

相关文章 | 多维度评价

本文基于全反射原理设计了一种U型亚克力器件，并提出基于双光路补偿的液体浓度检测方法.针对传统折射率测量法在不透明液体检测中的局限性，本研究通过设计U型亚克力器件，利用待测液体与亚克力器件界面发生的倏逝波全反射效应，建立透射光强衰减与液体折射率的定量关系.创新性地采用分光同步检测系统，通过实验组与对照组光强信号的实时比对，有效消除了半导体激光器输出功率波动带来的系统误差.实验结果表明，该方法对NaCl和蔗糖溶液的浓度检测绝对误差小于2%，相对误差控制在5%左右，建立的浓度-相对折射率(Ir)标定曲线决定系数R2达0.9967.特别值得注意的是，该装置在不透明液体检测中展现出与传统透明液体相当的测量精度.本系统兼具操作简单、原理易懂和成本低廉等优势，有望为物理实验室的液体浓度检测提供一种成本低廉的方案.

扇形截面柱状谐振腔和波导的通解分析

孙琦, 马子寅, 梅中磊

2026, 45(1): 19. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250187

摘要 ( 26 )

PDF (851KB) ( 13 )

相关文章 | 多维度评价

本文详细研究了扇形截面柱状谐振腔与波导的亥姆霍兹方程求解问题．通过分离变量法，对电磁波在这类谐振腔及波导中的谐振与传播模式进行了系统分析，详细探讨了各种边界条件下电磁场的分布，并通过理论推导及数值仿真验证了分析的正确性和实用性．本文的研究对扇形截面柱状谐振腔与波导的设计和制造提供了理论基础．

稳恒外磁场下磁偶极子的势函数

李志兵

2026, 45(1): 23. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250096

摘要 ( 21 )

PDF (821KB) ( 23 )

相关文章 | 多维度评价

电动力学通过让磁场下磁偶极子受到的作用力等于势函数的负梯度，定义稳恒磁场下磁偶极子的势函数.从这个定义并不能知道该势函数的物理意义.本文从场的角度分析势函数的意义，指出磁场下宏观磁偶极子的势函数和原子磁偶极矩的相应能量虽然具有相同的表达式，但是物理意义却不同，后者实际上是原子内能的一部分.

方程析理，物用为功——一元三次方程在物理问题解决中的应用探析

吴寿宠, 肖飞

2026, 45(1): 25. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250139

摘要 ( 32 )

PDF (1034KB) ( 27 )

相关文章 | 多维度评价

本文系统探讨了一元三次方程在高中物理问题解决中的建模应用及其简化求解策略.通过对重力场中的抛物线轨迹交点判定和滑块脱离半球临界条件分析、静电场中点电荷的平衡位置求解与电磁场中带电粒子的运动轨迹优化等典型物理问题的讨论，揭示了一元三次方程与物理模型的关联性，并基于有理根定理进行因式分解降阶求解，有效规避繁琐的求根公式，展示了代数工具解决物理问题的独特优势.研究既体现了数学解析的严谨性，又注重物理意义的诠释，具有学科交叉的前沿价值.此外，文章还探讨了生成式人工智能技术在方程参数合理设计中的辅助作用，为试题命制提供数据设置优化思路.本研究为高中物理教学中数学工具的应用及科学思维培养提供了实践参考，具有一定教学启示与命题指导价值.

基于OBE理念的光纤课程实验设计与开发——以分布式光纤损耗测量实验为例

党云丽, 赵志勇, 赵灿

2026, 45(1): 30. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250115

摘要 ( 21 )

PDF (1237KB) ( 18 )

相关文章 | 多维度评价

本文基于OBE(Outcome-based Education)教育理念，摒弃传统的以教师为中心、学生被动执行实验步骤的教学模式，创新性地构建了“学生主导、教师负责”的实验教学体系.具体而言，通过让学生自主设计实验方案，教师进行审定、反馈和全程指导，有效激发学生的主体性和创造性.以光纤损耗的测量为主题，构建了一个基于“器件—系统”知识图谱的实验教学体系，整合已有分立验证性实验项目，开发出具有前沿技术特征的分布式光纤损耗测量探究性实验.该实验教学模式注重学生的多知识点综合运用能力培养，形成了“方案自主化、过程系统化、结果多样化、成绩综合化”的实验教学理念，不仅提升了学生的自主探究能力，更有效地培养了学生的创新思维和实践能力，为培养高质量创新人才提供了有力支撑.

基于LabVIEW的牛顿环仪虚拟仿真实验研究

郑文礼, 赵小曼, 李印仓, 孙宇航, 王文录, 刘喆

2026, 45(1): 37. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250216

摘要 ( 31 )

PDF (1176KB) ( 19 )

相关文章 | 多维度评价

本文基于LabVIEW软件开发了一个牛顿环干涉实验的虚拟仿真平台，可以对真实的牛顿环干涉实验进行模拟仿真，并允许用户进行参数调整以实时可视化仿真结果.分别在真实的牛顿环仪和虚拟仿真平台上开展测量液体折射率实验，对二者实验结果进行对比分析，验证了虚拟仿真实验平台的准确性.同时，采用该平台模拟研究介质折射率N、入射光波长 λ、曲率半径R对牛顿环干涉条纹特征变化的影响，也可以观察条纹分布情况和光强分布特点.在牛顿环干涉理论和实验教学中，可以直接用该平台进行教学演示，构建虚实结合的实验教学新模式，极大提升了教学效果.

半导体材料电性能综合测量设备研制与教学应用

罗裕波, 罗阿拉担孙布尔

2026, 45(1): 44. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712. 240574

摘要 ( 28 )

PDF (1082KB) ( 12 )

相关文章 | 多维度评价

针对半导体材料霍尔系数、塞贝克系数和电阻率三个重要物理量无法在同一台设备、同一个样品完成测试的现状，本文将范德堡法测试霍尔系数和电阻率与准稳态法测试塞贝克系数集成在一起，设计了半导体材料从室温至573 K温度范围内的霍尔、塞贝克系数和电阻综合测量实验平台.在此基础上，以N型InSb和P型MnTe两种典型半导体材料的霍尔系数、电导率和塞贝克系数测量为教学内容开展了实验教学，有效提高了学生对固体物理基础知识的理解和运用，实现了理论教学与实验教学的有机结合.

利用低频RLC电路测量材料的电导率与磁导率

陈真, 姜禹廷, 胡彪, 杨晓洲, 姚真瑜, 陈婷

2026, 45(1): 54. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.240592.240592

摘要 ( 27 )

PDF (1127KB) ( 14 )

相关文章 | 多维度评价

在工程领域，材料电导率与磁导率的测量具有极为重要的应用价值.本文将长直圆柱体棒放置于低频RLC电路的电感线圈内，通过分析电路功率以及圆柱体棒磁化过程中所消耗的功率，推导出插入圆柱体棒前后，电感线圈阻抗变化与磁导率、电导率之间的关系式.借助锁相放大器精确测量电感电压，随后运用所得到的关系式计算出圆柱体棒的电导率与磁导率.经过多种材料的实验验证，充分证实了该计算模型的准确性.此研究为材料电磁学性能的快速测量提供了新的思路.

基于落球法的重力加速度智能测量实验装置及其应用

陈晶, 杨晓华, 朱巧萍

2026, 45(1): 54. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712. 240576

摘要 ( 25 )

PDF (1178KB) ( 11 )

相关文章 | 多维度评价

针对传统重力加速度测量实验装置存在的不足，本研究开发了一套基于落球法原理的高精度自动化测量装置，用于实验教学.该装置采用高精度霍尔传感器和ESP32主控板，对模拟信号进行算法处理.经过多次仪器优化和算法调试，该装置能够精确测定重力加速度.实验结果表明，与银川市的重力加速度参考值相比，该系统的测量误差小于2.5%.该装置有效降低了实验误差，克服了传统实验中因使用秒表、光电门或打点计时器而引入的视觉误差和操作者反应时间偏差,对激发学生对物理实验的学习兴趣具有重要意义。

数字化转型背景下大学物理实验教学的实践路径探索——基于典型案例的质性研究

郭树青, 赵改清

2026, 45(1): 58. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712. 250027

摘要 ( 28 )

PDF (1263KB) ( 17 )

相关文章 | 多维度评价

随着信息技术的迅猛发展，数字化转型成为大学物理实验教学改革的重要趋势.本文从传统实验教学模式的局限性出发，分析了数字化技术在提升数据采集效率、现象可视化、精准度、资源共享性和教学方式灵活性等方面的优势，并探讨了数字化转型在我校大学物理实验教学中的实践应用.通过引入智能化实验设备、实施分层次与个性化实验设计、结合竞赛与科研训练、采用多元化教学模式等举措，有效提升了我校大学物理实验教学的效率与质量，激发了学生的学习兴趣和创新能力.

弹簧两体问题“等效”法赋能科学思维培养

江静, 包小军, 刘自然

2026, 45(1): 63. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250173

摘要 ( 23 )

PDF (1157KB) ( 16 )

相关文章 | 多维度评价

本文针对弹簧两体相互作用体系，创新性地提出了折合劲度系数方法.该方法通过建立等效参数(折合劲度系数），简化了多体问题的处理流程，让物理过程的呈现更为清晰.在学生能力培养方面，该方法借助“复杂系统”向“等效单体”的转化训练，助力学生掌握等效思维与问题重构能力；同时，通过公式推导启发学生领悟科学研究中的思维范式和强化等效思想的育人价值.

大学物理热学概念测评工具的适用性与质量检验——基于Rasch模型的实证分析

汤莉, 方伟, 肖越

2026, 45(1): 67. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250134

摘要 ( 21 )

PDF (1407KB) ( 8 )

相关文章 | 多维度评价

本文基于Rasch模型，以573名大学生为被试，对四份热学概念测评量表(TCE、HTCE、TCS和STPFaSL)进行质量检验，以评估其测量特性及在不同文化背景下的适用性.研究结果表明，四份量表整体质量较好，能较好反映出学生对相关热学概念的理解水平，但极个别题目难度未完全覆盖所有被试能力水平，还需优化.国内受试者的平均得分普遍高于国外受试者，但两者在四份量表中各题目的得分趋势保持一致，表明两者在热学概念理解方面具有一定共通性.

基于线上线下混合式教学的大学物理教学改革与实践

向晖, 任先培, 潘保才, 袁玉全

2026, 45(1): 74. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250152

摘要 ( 43 )

PDF (1218KB) ( 55 )

相关文章 | 多维度评价

在地方应用型本科院校人才培养模式转型的大背景下，大学物理课程面临教学内容与专业脱节、教学方式落后、考核评价体系单一、学生基础参差不齐等突出问题．本文以四川轻化工大学为例，以专业认证为契机，以素质教育为主线，构建基础理论、课程思政、物理前沿、实践教学、学科专业有机融合的“一线五元”大学物理课程体系，基于“互联网+教育”建立线上线下混合式教学平台，开展大学物理差异化教学．这次改革实践在提升教师教学质量和学生学习能力方面做出了有益的尝试，为同类型院校开展大学物理混合式教学提供参考和借鉴．

量子力学理论体系的演化

吴宥伸

2026, 45(1): 80. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712. 250177

摘要 ( 8 )

PDF (1294KB) ( 0 )

相关文章 | 多维度评价

量子力学自20世纪初诞生以来，深刻改变了微观世界认知. 本文将量子力学理论体系分为核心理论、物理诠释和扩展工具三类，系统回顾从1925年矩阵力学到21世纪贝叶斯量子力学的十四种代表性框架，按历史脉络分析其起源、核心概念、数学表达及应用场景，通过类比阐释物理内涵，揭示量子力学从单粒子到多体系统、从具体运算到抽象代数的演化轨迹，探讨其对数学、哲学及量子信息领域的深远影响.

旋转参考系中的刚性问题与粒子的动力学分析

戴齐宇, 房熊俊

2026, 45(1): 86. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250411

摘要 ( 23 )

PDF (1293KB) ( 2 )

相关文章 | 多维度评价

本文研究了旋转参考系的刚性问题，并对这一参考系中粒子的运动作了讨论.从Born相对论性刚性条件出发，证明了爱因斯坦转盘满足刚性条件的前提为该转盘满足匀速旋转条件.在匀速旋转参考系中，分析了粒子的测地线方程，讨论了旋转参考系中粒子的运动存在与运动常数相关的禁区.在变速旋转参考系中，通过定义能量常数分析了不同旋转函数下粒子的测地线.对匀速或变速旋转参考系中粒子的受力方程进行分析，建立了旋转参考系加速度与实验室静止系加速度之间的关系，发现它们在低速近似下与经典力学中的关系相对应.本文的讨论可以进一步加深对旋转参考系的刚性和旋转参考系中粒子的运动等问题的理解.

拉脱法表面张力测量装置的模块优化及温度特性研究

徐正宇, 陈鑫, 杨晨, 邢瑞, 王树卓, 刘向, 彭小牛

2026, 45(1): 92. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250165

摘要 ( 6 )

PDF (1298KB) ( 0 )

相关文章 | 多维度评价

本研究针对传统拉脱法在液体表面张力系数测量实验中误差较大的问题.该装置在保留拉脱法操作简便、结构简单等优点的基础上，创新性地集成了水平调节装置、蠕动泵装置和水浴控温装置.实验结果表明，改进后的装置将测量相对误差降低至0.5%，提高了测量精度，为普通物理实验教学提供了一种更为精确、可靠的液体表面张力系数测量方法，对提高普通物理实验教学质量具有重要意义.

超声纵波在不同介质界面的半波损失分析与验证

张沐璟, 王亚平, 杨昊霖, 王思贺, 滕永平, 韩京谕

2026, 45(1): 96. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250170

摘要 ( 4 )

PDF (1364KB) ( 0 )

相关文章 | 多维度评价

本文由波动方程推导出超声纵波在不同介质界面的入射波与反射波的振幅关系，振幅与两介质的波阻抗和入射角有关.利用COMSOL建立超声纵波探伤模型，对界面处的纵波传播特性进行有限元仿真，并设计实验验证.在不考虑掠入射的情况下，超声纵波由波阻抗高的波密介质入射至波阻抗低的波疏介质，反射波相对于入射波在界面处发生了π的相位突变，出现半波损失现象.反之，界面处反射波与入射波相位一致，无半波损失.本文从理论、仿真和实验三个方面讨论了超声纵波在不同介质界面处的半波损失现象，为超声纵波在无损检测领域的应用提供了重要的理论支持和实验依据，同时也为相关教材及工业应用中的教学案例提供了有益的补充.

拉脱法测量液体表面张力系数实验装置的改进

李超然, 张红霞, 许瑞, 程志海, 刘娟娟

2026, 45(1): 101. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.250257

摘要 ( 4 )

PDF (1397KB) ( 0 )

相关文章 | 多维度评价

液体表面张力的测量是大学物理实验的基本实验之一，该实验由于系统误差较大，提高测量精度一直是人们高度关注的问题. 本文对现有吊环法液体表面张力系数测量装置进行改进，引入了测微升降台和螺旋高度调节架，控制拉膜平稳性的同时可以读出拉出液膜的高度，一定程度上保证了实验的重复性，并通过不同壁厚的吊环定量研究液膜重力对实验结果的影响，提升了液体表面张力系数测量的准确性.

稳态法测量导热系数实验的温度补偿优化

邢程亮, 宋飞 , 张留碗

2026, 45(1): 105. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250251

摘要 ( 2 )

PDF (1371KB) ( 1 )

相关文章 | 多维度评价

本文针对稳态法的加热和散热铜盘在稳态下的温度分布模型进行优化，经实验测得系统径向温度梯度以及纵向温度梯度，经过校正后计算得到纵向梯度为-0.221 ℃/cm，径向温度梯度为-0.0045 ℃/cm，基于温度线性分布的假设反演出热平衡时待测样品上下表面的温差以及散热盘总热量随时间的变化率，得出待测样品的导热系数为0.157 W/(m·K)，较传统方法数据精度实现了6.0%的相对数值优化.

γ型斯特林发动机在重力储能装置上的应用

张懿萌, 郭衍, 丁嘉豪, 马骏豪, 王怿, 翁雨燕, 方亮

2026, 45(1): 111. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250221

摘要 ( 2 )

PDF (1435KB) ( 1 )

相关文章 | 多维度评价

本实验设计并研究了γ型斯特林发动机在重力储能方面的应用.本实验优化了双缸γ型斯特林发动机的置换器，使其兼具回热功能，有效提高了热交换效率;并通过连接气体压力变送器与高速摄像仪，捕捉发动机运转过程中压强与体积的变化，绘制出实时的p-V图.实验结果表明，在178 K的温差条件下，斯特林发动机的转速为126 rpm，机械输出功率达到06 W，转换效率为0.17%.该装置虽效率不高，但是展示了斯特林发动机与重力储能的耦合联用，具有较高的教学演示价值;且为解决可再生能源并网难题提供了新思路.

消色差物镜的透镜折射率测定

李松冕, 宋飞, 刘滢滢, 张留碗

2026, 45(1): 117. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250258

摘要 ( 2 )

PDF (1312KB) ( 1 )

相关文章 | 多维度评价

本实验针对透射式望远镜的消色差物镜光学系统研究.通过平行光法测定凸透镜的焦距，通过厚透镜公式确定凸透镜的折射率.通过凹透镜和凸透镜所组成的复合透镜焦距测量，反演出凹透镜的焦距，进而完成凹透镜折射率测定.通过消色差公式，推演出透镜材料的材料及阿贝系数，验证消色差复合透镜的设计原理.

封面说明

田光善, 陈晓林

2026, 45(1): 121.

摘要 ( 5 )

PDF (1100KB) ( 2 )

相关文章 | 多维度评价

今年是欧文·薛定谔（Erwin Schrdinger）建立量子力学的波动方程形式，即薛定谔方程的100周年。这一工作导致玻恩进一步提出了波函数的几率解释，并对量子力学哥本哈根学派理论框架的最终建立发挥了极为重要的作用。本刊选取薛定谔的肖像与薛定谔方程等作为今年刊物的封面，以为纪念。

当期目录