大学物理

刘洁

2025, 44(9): 1. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712. 250359

摘要 ( 119 )

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本文以历史文献资料为基础，系统考察了理论物理学家陈式刚在复旦大学求学期间的成长历程．研究聚焦其1954~1958年就读于复旦大学物理系期间的学习生活，从入学背景、求学过程、学术兴趣培养及实践应用四个维度展开．研究发现，在复旦大学浓厚的学术氛围和多位名师的指导下，陈式刚逐步形成了独特的科研方法体系，其显著特征表现为超强的自主学习能力、开放的探索精神以及善于开展思想实验的研究特质．本研究为理解新中国早期物理学人才培养模式提供了典型案例．

陈式刚老师和他的办公室

傅立斌

2025, 44(9): 9. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250357

摘要 ( 69 )

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本文简要回顾了作者与陈式刚老师的交往及受其指导的经历.陈式刚老师理论功底深厚，其对作者的学术指导极具启发性，如针对双阱中玻色 — 爱因斯坦凝聚体临界行为及大自旋隧穿研究，提出关键思路，引导作者完善研究.陈式刚善于应用线性化、微扰等方法研究复杂物理过程，对作者影响深远.文中亦展现了陈老师安静专注、热爱科学的生活态度，表达了对其九十华诞的祝福.

师从陈式刚老师是我一生的荣耀

刘宗华

2025, 44(9): 12. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250358

摘要 ( 47 )

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本文简要回顾了笔者当年考入陈老师门下的过程，并以具体例子分享了一些求学体会，包括多问多得、条件李雅普诺夫指数、保守系统的混沌控制与同步、投影算符的构造、庞加莱截面上的微扰表示、及陈老师的关怀等．这些内容从一个侧面反映了陈老师等老一辈物理学家的育人思想与高风亮节，对今天的青年教师与学生仍有参考价值．

陈式刚院士的学术生命路径研究

吕文娟, 岳影, 刘洁, 黄烁, 刘杰

2025, 44(9): 15. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250362

摘要 ( 53 )

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本文在收集陈式刚从1960年到2013年跨越半个多世纪的学术论文及著作的基础上，对相关论著按照研究方向与领域进行了分类．结合历史背景，翔实分析了陈式刚的科研兴趣及研究方向在不同时期的转变，并展现了他五十余年学术研究的主要科学成就与贡献．通过分析陈式刚承担完成的科研基金项目、担任过的科技期刊编委情况及其学术交流足迹等，勾勒出其一生构筑的学术生命的整体景观，清晰地展示出他的个人学术体系与风格．

感恩陈式刚老师：博士求学散记

谢柏松

2025, 44(9): 21. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712. 250361

摘要 ( 47 )

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本文回顾和记述了作者1994年到1997年师从陈式刚院士读博士期间所发生的一些事情．这些学习、科研和生活中令作者印象深刻的事情不仅使其当时得到了健康的成长，对后来从事科研和教育工作也颇具长远的启发意义和指导性作用．

师者陈式刚：从混沌到强场的学术引路人

刘杰

2025, 44(9): 24. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712. 250360

摘要 ( 48 )

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本文以作者与陈式刚先生自1993年相识以来的学术交往历程为线索，展现了陈式刚作为理论物理学者深厚的学术造诣与独特的指导风格．文章通过两人初见时对“三维映象”问题的讨论，到作者在陈式刚的建议下转向强场物理的探索，再到陈式刚对作者论文写作与研究方法的指导等典型事例，突出陈式刚始终坚持从第一性原理出发、直击问题本质的科研理念，以及他在“兴趣驱动”与“需求驱动”之间切换的学术智慧．陈式刚不仅引导作者在科研上不断突破，更以其“教学相长”“因材施教”的教育思想深刻影响了作者的学术道路和人才培养方式．

电磁场量子化理论的工科教学与探讨

王智勇, 汪相如, 吴双红

2025, 44(9): 28. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.240593

摘要 ( 89 )

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一些工科领域的学生需要在一定程度上熟悉电磁场的量子化理论，但这些工科学生往往不具备学习正统电磁场量子化理论的数理基础，例如不具备四维时空张量等知识. 本文介绍一种适合于给工科学生（包括本科生和硕士生）讲授的电磁场量子化理论模型，该模型不从电磁场的一般解出发，而是从真空中的无源场出发，可以跳过关于规范条件和Gupta-Bleuler方法的讨论．这种简化版的电磁场量子化理论，在不损失核心内容的前提下，无需涉及与静态电磁场相关的纵光子和标光子等不具备可观测意义的物理对象，对于只需关注辐射场（实的横光子）和真空态的工科学生而言是足够的．

准精确可解周期势的研究进展

曲飞阳, 石佳轩

2025, 44(9): 32. doi:10.16854/j.cnki.1000-712.240476

摘要 ( 76 )

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准精确可解（Quasi-Exactly Solvable, QES）系统是一类部分能谱和本征态可通过解析方法求解的量子力学模型．本文以QES周期势为中心，回顾了QES问题的定义、发展历程及其在物理学中的重要性．通过分析Kronig-Penney模型、Lamé势、PT对称周期势和Mathieu势的能带结构，揭示了这些模型在周期性晶格中电子行为的描述中所扮演的关键角色．本文结合李代数、多项式不变子空间及超对称量子力学等理论工具，系统探讨了QES周期势的能带特性及其解析解．结果表明，不同的QES周期势展现了丰富的能带结构，可用于调控晶体材料的带隙．QES系统在解决复杂量子体系中具有重要意义，并为新型材料和非厄米系统的研究提供了理论指导和前瞻性思路．

有限长直导线在非匀强磁场中的运动

鲁海鹏

2025, 44(9): 39. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250003

摘要 ( 43 )

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在一定近似条件下，利用大学物理力学知识分析求解了长为L通有电流I的导线在长直电流激发的非匀强磁场中受到的合外力和合外力矩，通过数值方法求解得到了导线质心C的运动轨迹和导线转动角度的变化，进一步研究了导线在一个转动周期内的运动轨迹，并从速度参量和加速度参量的变化分析原因．

利用往返矩阵的特征谱分析光学谐振腔的稳定性

李涵, 王旭东, 王春生, 王颖, 张素恒

2025, 44(9): 44. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.240506

摘要 ( 22 )

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光学谐振腔是现代光学系统中的核心器件，其稳定性研究具有重要的理论意义和实用价值.本文利用往返矩阵的特征谱来分析光学谐振腔的稳定性，揭示了光学谐振稳定性与其往返矩阵特征值分布和特征向量数目之间的内在联系.借助于腔的g参数和稳区图，给出了清晰明确的稳定性判据.进一步将稳定性分析方法从空腔推广到非空谐振腔，拓展了判据的适用范围.这种分析方法不仅在数学推导上严密完整，而且能够直观地揭示光腔稳定性的物理本质，为光学谐振腔的设计优化和教学实践提供了清晰的理论指导.

锥体上滚实验的原理分析及教学思考

王鹏鹰, 周丽娜, 周航宇, 孔丽娟

2025, 44(9): 49. doi:10.16854/j.cnki.1000-712.240573

摘要 ( 23 )

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锥体上滚实验是一种常见的科普演示实验，然而对其原理的分析多停留在定性或半定量阶段．建立基于实物的模型并分析其原理，是物理学科的关键能力和核心素养．本文以“锥体上滚”实验为例，结合《大学物理》及《理论力学》课程内容，通过建立坐标系，求解质心运动轨迹方程，深入分析锥体上滚的条件．同时，进一步推导出锥体在“上滚”过程中质心的速度，并探讨了锥体“只滚不滑”的条件以及锥体与倾斜轨道接触点的位置．通过运用理论知识解决实际问题，旨在提升学生的物理学科关键能力．

在教学中体现方法论——以连带勒让德方程本征值问题的求解为例#br#

杜双

2025, 44(9): 54. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250052

摘要 ( 29 )

PDF (551KB) ( 18 )

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以连带勒让德方程本征值问题的求解为例展示“简单问题的解往往是复杂问题求解的基础，复杂的问题往往可以转化为简单的问题来解决”这一朴素的科学思想.在较为简单的勒让德方程本征值问题的基础上构造出连带勒让德方程本征值问题的本征解—连带勒让德多项式，回避了可能超纲的知识点.呼吁在未来的教材编写中尽量展示尝试求解问题时的思辨过程，这应当有益于培养学生从基本的方法论入手解决问题的能力.

耦合振子的电磁感应透明现象

王彩榕, 张林

2025, 44(9): 56. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.240460

摘要 ( 22 )

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本文通过简单的经典耦合谐振子模型，广泛地解释了电磁感应透明(EIT)现象．通过类比原子系统中的三能级结构与耦合谐振子系统，首先展示了如何利用经典物理模型来模拟量子干涉所导致的透明现象．然后结合理论分析与数值模拟探讨耦合谐振子与EIT的相似性，发展了用经典力学的耦合模型去掌握量子相干效应核心机制的普遍方法．最后，根据该方法进一步探讨了光力学系统中的感应透明，即光力学感应透明(OMIT)，展示了经典力学模型对大学物理教学渗透前沿物理进展和理解现代相关科研成果具有重要的理论意义．

自旋塞贝克效应研究进展

郑晓丽, 蔡建旺

2025, 44(9): 61. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.240484

摘要 ( 22 )

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自旋塞贝克效应（spin Seebeck effect，SSE）表明热流可以与自旋流产生相互作用，这导致了新的领域——自旋热电子学（spin caloritronics）的产生，在这一领域，人们主要探究自旋、电荷与热流之间的相互作用及其演化，并期待可以进一步开发出具有应用价值的相关器件.本文将自旋塞贝克效应与大学物理知识相融合，从热电效应基础出发，详细阐述自旋塞贝克效应在材料体系中的表现、测量方式及其机制，展现其在自旋热电子学领域的重要意义，帮助大学师生更好地理解这一前沿物理现象.

基于QuanEstimation软件的量子参数估计教学方法研究

刘京, 秦金凤

2025, 44(9): 69. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.240492

摘要 ( 22 )

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本文主要介绍了基于开源计算软件QuanEstimation的量子参数估计教学方法研究.QuanEstimation为作者团队自主研发的量子参数估计领域内首款通用计算和方案设计软件.利用该软件，量子参数估计中多种精度评估工具，如量子Cramér-Rao下界、Holevo 型量子Cramér-Rao下界等，均可在多媒体教学中轻松完成课堂演示计算.这一教学方法解决了传统量子参数估计教学中数学推导过多，无法直观展示计算结果的问题，因而大幅提高了教学的可视化程度.

物理师范生学习成果的测评研究

丁格曼, 范兵, 郭子锴, 林思妍

2025, 44(9): 74. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.240528

摘要 ( 23 )

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物理师范生学习成果的评估是师范生培养和持续改进的重要依据，评估工具的选择尤为重要.本文以物理师范生为测评对象，构建了师范生学习成果评估模型，开发出信效度可靠的测评工具.调查结果表明被试师范生在师德践行能力方面表现较为突出，性别差异显示女生整体表现优于男生，城市学生在教育情怀和交流合作方面也显著优于农村学生；年级差异则表明随着年级提升，师德践行能力和综合育人能力逐渐增强，高年级学生的表现明显优于低年级学生.

面向拔尖创新人才培养的大学物理课程思政教学评价定量分析研究#br#

郭巧能, 陈秋芳, 宋平新, 王宇航, 梁秋霞, 王杰芳, 单崇新

2025, 44(9): 80. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250019

摘要 ( 23 )

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从双一流高校拔尖创新人才培养出发，基于建构主义学习理论，结合科学美感素质培养，以学生为中心，确立课程思政教学评价关键因素．以基础理科类专业大学物理课程为例，构建课程思政多维评价指标体系．采用层次分析法计算各个指标的权重及层次权重总表，进行课程思政教学评价定量分析．本研究为高校对拔尖创新人才班课程思政教学设计提供参考借鉴和实践启示．

新能源专业课程思政育人路径探索与实证研究

唐敏, 何平

2025, 44(9): 87. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250062

摘要 ( 18 )

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本文从新能源专业教育视角出发，分析在专业课程中融合思政教育的重要性和必要性，强调应紧扣专业主线，深度挖掘其中的思政价值和精神内涵，以增强课堂“思政味”．以《能源科学与工程概论》为例，展示了如何结合课程内容，强化大学生的家国情怀、辩证思维能力、科学家精神及科技伦理道德意识．通过本研究的实践与探索，以期为其他理工科专业的课堂与实践教学提供有益的启发和示范，助力构建“大思政课”课程体系，培养德才兼备的高素质理工科人才．

魏格纳旋转定理的证明与推论

王子元

2025, 44(9): 93. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250051

摘要 ( 30 )

PDF (769KB) ( 17 )

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本文通过一种易于理解但严格的定量计算证明了魏格纳旋转定理，得到了狭义相对论运动学不同方向速度合成的性质，并讨论了物理量的单调性与几种特殊情况，以便于读者形象直观地理解.基于这个定理，本文继续论证了狭义相对论体系的自洽性，并独立证明了原子物理与量子力学中涉及到的托马斯进动的结论.在大学教材体系对魏格纳旋转定理介绍较少的现状下，本文对本科生狭义相对论及量子力学的学习起到了补充作用.

天体运动轨道方程及公转速度

王尧程, 孟军霞

2025, 44(9): 103. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.240542

摘要 ( 15 )

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目前，计算天体公转轨道及公转速度的过程涉及到许多高级数学概念和物理原理，对于青少年理解难度较大.为方便对天体运动的深入理解，本文利用更易理解的圆锥曲线及其性质展开对天体运动轨道方程及公转速度的讨论与计算，得出简洁的公转速度公式，且相较于非纯理论的计算方法，不仅对计算过程的描述更为精确，而且归纳了所有速度区间下的运动情况，体现了数学在物理学中的重要性，希望能激发青少年对于物理学的热爱．

基于全息实验的相衬显微拓展研究

陈亦安, 沈承霆, 张天慧, 庞又诚, 潘永华, 万建国

2025, 44(9): 107. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250061

摘要 ( 15 )

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本文基于大学物理实验中的全息照相实验，对装置进行改进，添加了显微光路，并在参考光路中引入旋转玻片进行连续定量相位调制，实现了相衬显微的功能，并借助改进后的装置对洋葱表皮细胞进行了相衬显微观察，与传统显微的观察结果对比可以清晰观察到液泡、细胞核等传统方式不经染色难以观察的微观结构. 改进后的装置可以直观地向学生展示全息技术在显微方面的应用，具有良好的教学效果.

基于法拉第效应的微弱磁场测量实验设计

关欣洲, 颜子顺, 章心禾, 罗云荣

2025, 44(9): 111.

摘要 ( 17 )

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本文基于法拉第效应及其非互易性原理，构建了一套能够全方位测量均匀与非均匀微弱磁场的实验装置. 该装置选用具有非互易性特征的 ZF6 重火石玻璃作为磁光介质，通过巧妙地设计光路使激光束多次经过该磁光介质，从而有效放大磁致旋光角的变化幅度. 利用光电二极管与I/V转换放大器，将磁致旋光角的变化转换为电压信号的变化，仅通过电压表或Arduino开发板采集电压数据，即可得到磁场强度. 实验结果表明，该装置测量精度高、响应快、成本低、操作简便.

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