本文详细介绍2024年诺贝尔物理学奖获奖成果的来龙去脉，阐述多个相关领域的科学背景、历史、现状和未来，强调神经网络研究的物理学意义和生物学源泉，展示鲜为人知的关联，包括学科之间的关联和科学家之间的关联，反映了学科发展的多维度因素. 本文指出，获奖成果标志了理解智能的物理学成就，是统计物理和层展论的主动实践和胜利. 物理学未来将以各种新的方式更广泛地存在.

达朗贝尔佯谬和斯托克斯佯谬是流体力学经典内容之一，也是实际教学中较易混淆的知识点. 本文以无界均匀流场中圆球绕流为例，以对比的方式给出有势流动和低雷诺数流动的核心假设、方程的导出、流场速度和压强分布的解析解等，并以云图量化两种流动的区别，厘清问题的假设如何导致了达朗贝尔佯谬和斯托克斯佯谬的产生. 将生动的佯谬与繁多的公式推导紧密结合，有助于学生激发追本溯源的好奇心、进而深化对理论及其局限性的理解.

利用倒易点阵性质可以推导出计算晶面间距的通用公式，并可在计算一些具有特殊点阵参数晶体的晶面间距时进行简化. 但这一公式并不能直接用来计算复杂晶胞的晶面间距. 使用倒易点阵性质导出的通用公式计算复杂晶胞的晶面间距时，要么考虑该晶面位向上符合出现倒易点约束条件的代表晶面，要么找到复杂晶胞对应的原胞，使用其原胞的三条晶棱构建新基矢并求得倒易点阵的基矢，进而利用同名倒易基矢模长的倒数获取原复杂晶胞的晶面间距. 但在新基矢体系中，原晶胞标记晶面的指数也常常相应改变，而这一点在学生计算晶面间距时常常被忽略而得不到正确结果. 本文先对复杂晶胞晶面出现倒易点的约束条件进行简单描述，然后结合一个体心立方晶胞的具体示例给出利用代表晶面或构建新基矢计算晶面间距的过程，以期通过具体计算加深学生对这些知识点的理解并在实践环节中采用．

本文用本征函数展开法和分离变量法严格求解了水平放置的均匀杆在重力作用下一端保持水平且作垂直小振幅简谐振动，另一端自由时的竖向振动的解析解，并求出了杆作稳态简谐振动时所有的固有频率(容许频率). 进一步得到当振动端垂直振动的频率趋向于杆的固有频率时，随着时间的增加,杆将出现波节和波腹的共振现象，且共振时的频率及波节和波腹位置分布与一端固支、一端自由时杆的固有频率及波节和波腹位置分布一致，与重力的作用无关. 这表明当共振发生时，杆的振动端由于振幅够小，可以看作是波节，与实验相符. 本文最后用拉普拉斯变换对求解过程中的初值问题进行了验证. 

本文从斐波那契数列的通项公式出发，得到光滑的斐波那契振荡函数.再经过解析延拓至复平面，发现函数的零点排列在一条直线上.斐波那契函数将复平面上的直线映射为黄金螺旋线，呈现出自相似的特点.我们进一步由金属分割数定义金属函数,对其性质进行了初步的探讨.

通过对电路中电感和电容的对偶性质进行分析，介绍了一种用于电容耦合回路耦合系数的新定义方法，该方法与传统方法相比，可以方便地计算耦合系数.同样利用对偶的方法，分析了两类耦合电路的传输函数，得到了完美的对偶形式.为耦合振荡电路的研究和教学提供了一种新的方法.

学生在中学已经学习了动量守恒定律的相关内容.如何在大学物理授课中体现相关内容的高阶性、创新性和挑战度，如何让学生感受到更多的新鲜感和深层次认知，是授课教师需要深思的问题.本文尝试将光学牵引力研究融入动量守恒定律的教学中，通过产生光学牵引力的物理机制的探讨，展示如何将前沿科学研究引入到大学物理教学中，以提高授课内容的高阶性、创新性和挑战度，激发学生的学习兴趣和对基础知识的深入理解.

本文分别在本科物理教学与核物理科研方面讨论了质点质量与夸克的有效质量的变质量问题.在本科教学方面，我们从最初的力与元功的推导出发，分别讨论了链条下落、相对论质量等问题；在核物理教学与致密星体物理科研方面，我们着重讨论了构成致密星物质的夸克的有效质量，发现有效质量的变化会影响夸克物质的物态方程与致密星体的质量. 

气体的输运性质与分子间的碰撞过程有密切的关联，特别是碰撞截面对气体的自扩散、黏度和热导率有着重要的影响. 本文采用分子动力学模拟方法系统研究了常压下单原子气体He、Ar，双原子气体N2和多原子气体CH4的 自扩散系数及其温度依赖行为. 基于简单气体的经典散射模型并结合模拟结果探讨了气体分子自扩散碰撞截面与温度之间的关系. 本文结果对气体输运性质的教学与研究具有一定的指导意义.

当空间发生旋转时，自旋算符沿某方向的投影和其本征态都会发生变换，但是变换后的自旋态应该还是变换后的相应算符的本征态. 本文利用这一原理讨论了空间旋转引起的自旋态的变换，得到了与轨道波函数类似的变换公式. 最后还讨论了空间旋转引起的一般角动量的变换公式.

本文通过对三线摆法测量转动惯量装置进行改进，在原来三线摆测量转动惯量装置的基础上,再安装一个横梁，用来放置一个新设计的三线摆，其下圆盘用3D打印质量分布均匀的薄半球壳替代，改进后装置可用于测量球对称的刚体转动惯量，尤其是应用于测量各种体育用球的转动惯量.实验测量了半薄球壳和实心球体的转动惯量，与理论值吻合很好. 实验测量了篮球、足球、排球绕轴线的转动惯量，并且与把它们看成薄球壳的转动惯量理论值进行了比较分析. 通过实验测定一定厚度均匀的球壳的转动惯量，可计算出质量均匀分布球壳的内半径，达到很高的测量精度.改进后的测量装置可在今后的实验中广泛推广.

“猫有九命”这一谚语源自古代，充满幽默、想象力和神秘感，实际上却蕴含一定的力学原理．本文将整理和探讨历史上关于这一问题的各种力学解释，并将其归结为：四肢开合论、转尾巴论、绕双轴转动论和弯脊柱论.尽管这些解释各有缺陷，但它们都基于角动量守恒定律，为这个古老的谚语赋予了更科学的依据，也为人们提供一种深入思考和探讨自然现象的科学方式，期待着人们对自然规律的更深层次理解和探索． 

知识图谱是人工智能技术赋能现代教育的重要途径，课程知识图谱将教学内容拆解和系统梳理，构建知识点之间的相互关系并优化知识表达，对课程建设和人才培养具有划时代的意义. 本文以2023年出版的《理工科类大学物理课程教学基本要求》为依据构建了大学物理课程图谱，设计提出并实践了三种问题牵引式教学策略，完成了课程知识图谱的教学探索，能够为新工科视域下的数智化数理基础课程建设提供有益启示.

在数字化建设背景下，本文通过大学物理课程，将信息技术与教育教学深度融合，持续探索并实践线上线下混合教学模式．教学团队贯彻“以学生为中心”的教学理念，在自主打造大学物理MOOC的基础上，结合知识图谱、数字化教材和线上智能考试系统等多种方式，从课程资源、教学模式和教学评价等多维度构建混合教学改革，形成“线上引导性自学+课堂实践+泛在学习”的教学体系，有效促进学生个性化和深度学习，推动师生共同发展．

开放式教学是以关注学生的发展为核心，通过创造开放的教学环境，引导学生自主探索学习，培养学生创新思维的一种教学方式.本文将开放式教学方法应用于二维物理的前沿课程中，针对课程内容、授课方式、课程实验、考察方式四个方面开展了开放式教学的尝试与探索.课程探索了多元化的课程内容，将本科专业课程和学科前沿进展互相融合，并穿插前沿实验教学，尝试了多维度培养学生综合能力的课程教学新模式.这一教学尝试充分发挥国家重点实验室办学的优势，获得了良好的初步结果，为前沿课程的开放式教学提供了一种可行的思路.

本文针对军事院校大学物理授课过程中遇到的问题，将BOPPPS模型应用到大学物理课程设计中，以“冲量 动量定理”为例进行教学设计．体现了以学员为中心的教学过程，增强了学员学习的积极性和参与度，并能将物理理论知识用于解释实际问题，指导军事训练．

课程的“两性一度”，即高阶性、创新性和挑战度，是新时期本科课程的建设标准.大学物理是理工类各专业的核心课程，课程内容覆盖基础物理学的力、热、光和电等各个分支，旨在提高本科生的科学素养.以“两性一度”为基本要求进行大学物理课程建设，提升课程教学质量，将有助于满足新时期理工科专业人才培养的需求.本文基于大学物理热学教学的具体实践，探讨如何融入前沿研究内容，从而提升大学物理课程的“两性一度”，更好地培养学生的科学素养和创新意识.

如果在斜面上释放一个双接触点旋转对称的刚体，例如螺栓，当超过一定临界条件时会表现出有趣的非线性现象，即刚体在垂直于斜面方向的扭转幅度会逐渐增大；当不满足此临界条件时，螺栓振荡幅度会逐渐减小. 在两接触点处，刚体相对斜面只能滑动或滚动，根据两点滑动或滚动，能组合出四种模式. 每种模式下的运动约束和受力情况各不相同，用于数值计算的动力学微分方程也不同. 使用MATLAB进行数值仿真，编写数值计算程序，动态计算滑动和滚动状态之间的临界点，来控制程序切换到相应模式进行求解. 通过在一定范围内遍历计算初始参数，确定了释放时决定摆幅增大或减小的临界点，这一临界点与斜坡倾角、螺丝半顶角和初始释放角度有关. 对临界点数据采用二次曲面拟合的方式，得到临界点满足的经验函数，并进行了相关实验，实验结果与计算结果符合良好. 该研究可以作为一个教学案例，用来演示如何使用数值计算软件探究双接触点旋转对称刚体在干摩擦情况下的滑动-滚动转换.

本文利用静电感应效应实现了操控液滴的拖动与加速运动.通过研究液滴的位置随速度变化，得到液滴与基底间的摩擦系数为0.008，以及液滴与周围环境间的粘滞系数为0.028 kg/(m·s).利用数值模拟方法，计算了液滴受到的电场力以及液滴的运动过程.在400 V下，液滴先加速后减速，并在针尖电极正下方停止运动；在1000 V下，液滴加速运动，被针尖电极强烈吸引与针尖电极相触碰，模拟计算与实验结果均符合较好.

赫兹成功验证了电磁波与光的速度相同，这一重要实验结论使得电磁学和光学得以统一，成为电动力学的实验基础，也是大学物理中重要的实验之一. 本文利用手机无线网络，成功设计和制备开口谐振电路，利用驻波法，准确测量得到光速为(3.007±0.018)×108m/s,与光速的实际值2.998×108m/s较为吻合.本实验仅需利用手机和简单加工的开口谐振电路(电路板设计一并提供)，简单易行，利用与赫兹原实验完全相同的观测方法，可以在任何地方开展相关实验演示，为大、中学生的物理实验演示提供新的思路.

2023年大学生物理学术竞赛（以下文本中均简称为CUPT）中的第二题振荡球（Oscillating sphere）要求研究一个表面导电的导体球在磁场中的运动. 本文从麦克斯韦方程组出发，基于良导体的性质，利用级数展开和分离变量法，将问题转化为定边界的泊松方程，再利用张量表述下的球谐函数，研究了非铁磁导体球壳在均匀磁场和线性梯度磁场中受到的力和力矩，获得了完备的描述导体球壳在线性梯度场中运动模式的微分方程，求解并设计实验探究了动力学方程的若干特解，在大学物理实验条件下，证明了导体球模型平动与转动的衰减以及相互的耦合运动规律.

利用日光灯电感镇流器大自感系数特点和普通小自感线圈设计教学体验型实验，根据实验现象对自感问题进行比较深入的研究，给出实验电路在线性模型下的通电过程及断电过程的自感电动势和自感电流表达式.分析了线性理论结果与实验现象不完全吻合的原因，同时，纠正有关文献对自感电流和自感电动势的错误认识.