大学物理

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1. 流体力学课程思政教学案例设计与实践——以都江堰水利工程为例

申峰, 张杰, 刘赵淼, 逄燕

大学物理 2025, 44 (3): 76-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.240361

摘要（329）

PDF（pc）（475KB）（1431）

流体力学作为物理学的一个重要分支，是高校广泛开设的专业基础课，在弘扬科学精神、塑造价值取向等思政教育方面具有重要作用.如何将思政元素融入课堂教学，以激发学生共鸣，成为教师们实践思政教育的关键.以都江堰水利工程作为思政案例，详细介绍如何设计并实践流体力学思政教学的全过程，包括：案例内容、教学设计、案例特色和教学反馈等，以达到让学生有感触、有共鸣的教学效果，旨在为专业基础课思政教学提供有益的借鉴和启发.

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2. 《大学物理》2024总目次

大学物理 2024, 43 (12): 81-.

摘要（391）

PDF（pc）（773KB）（1398）

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3. 第一性原理计算在半导体物理课程教学中的应用

凌发令, 李丽, 陈江山

大学物理 2025, 44 (3): 80-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712. 240377

摘要（397）

PDF（pc）（1258KB）（1036）

近年来，随着互联网的飞速发展和计算技术的不断突破，传统大学物理教学迎来了新的变革机遇.半导体物理作为大学物理课程的核心之一，其教学方法的现代化与创新显得尤为重要.本文以单晶硅材料为例，深入探讨了如何有效整合现代先进的第一性原理计算方法，以提升半导体物理课程的教学质量与效果.通过详细阐述第一性原理计算的理论基础及其在半导体晶体结构、电子结构、杂质与缺陷等教学领域的应用，本文旨在为半导体物理课程的教学改革提供实践指导与理论支持，进一步激发学生的学习兴趣与创新能力.

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4. 融入HTML5的数值仿真在光学教学中的应用研究

王希光, 傅林, 成禹, 潘硕明, 张洺浩

大学物理 2025, 44 (3): 64-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.240331

摘要（223）

PDF（pc）（790KB）（764）

本研究开发了交互式HTML5光学数值仿真程序，探讨了其在光学教学领域中的应用. 通过设计仿真界面，学生能够直观和动态地观察到光学参数的改变对仿真结果的影响. 设置了包含随机参数的光学仿真习题，提升了光学教学的个性化水平. 仿真程序利用了HTML5技术的跨平台特性和高度的互动性，让学生随时随地都能开展光学学习和实践. 以几何光学成像、杨氏双缝干涉和菲涅耳圆孔衍射三个典型光学问题为例，展示了HTML5光学数值仿真教学工具的设计思路和应用价值.

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5. 问题牵引式大学物理课程知识图谱探索与实践

周可雅, 孟庆鑫, 曹永印, 张伶莉, 丁卫强, 任延宇, 霍雷, 张宇

大学物理 2025, 44 (1): 66-. DOI: 10.16854 /j.cnki.1000-0712.240241

摘要（591）

PDF（pc）（1218KB）（734）

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.

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6. 数字化教育背景下的大学物理混合式教学模式探索与实践

雷丹, 史顺平, 赵晓凤, 李侠, 陈小凤, 刘双

大学物理 2025, 44 (1): 70-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.240281

摘要（512）

PDF（pc）（1146KB）（687）

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．

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7. 非理想气体等容摩尔热容计算的深入研究

丁社光

大学物理 2025, 44 (3): 14-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.240317

摘要（262）

PDF（pc）（635KB）（650）

等容摩尔热容的计算涉及到化工热力学、数值分析、计算机程序设计多门课程知识，对其深入研究有助于培养学生综合应用不同学科的知识的能力.研究发现，体积或压力对非理想气体等容摩尔热容有较大的影响.以非理想气体状态方程为基础，通过实验测量或查文献得到温度T、压力p1的CV的前提下，最终计算出温度T、压力p2下的等容摩尔热容CV.计算结果与文献值进行比较.结果表明，在低温(<400 K)、高压(>10 MPa)条件下，压力对CV的影响非常大，压力的影响不能忽略；而在高温或低压下，压力的影响非常小.

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8. 考虑空气阻力的斜抛运动

杨阳

大学物理 2024, 43 (12): 11-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.240086

摘要（1105）

PDF（pc）（902KB）（639）

在考虑空气阻力与浮力的情况下通过数值求解的方法研究了物体斜抛运动的规律，包括射程随出射角的关系、最优出射角随初速度的关系，另外研究了运动最大高度及运动时间随出射角变化的规律.

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9. Matlab可视化课程辅助电动力学教学的实践与反思

李雅娟, 沈娇艳, 孙坚, 陈永强, 陈高远, 马春兰

大学物理 2025, 44 (3): 70-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.240339

摘要（278）

PDF（pc）（951KB）（565）

为了使学生更容易理解电动力学课程中抽象复杂的物理概念，激发学生自主学习和探索的兴趣，笔者团队通过占比40%的实践教学课程，教会学生运用Matlab实现电动力学基础知识及前沿科学应用的可视化.根据静电场、静磁场和电磁波传播等基础理论，设计物理意义鲜明且难易适中的绘图案例，帮助学生巩固传统课堂教学的理论推导，加深学生对电磁场规律理解的深度，同时培养学生结合电动力学知识和Matlab工具解决实际问题的能力，全方位提升教学质量.

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10. 数字化赋能物理实验教学——Tracker软件的应用探索

成立贤, 李明洋, 王佳, 杨紫江

大学物理 2025, 44 (5): 92-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.240270

摘要（225）

PDF（pc）（1267KB）（526）

Tracker是一款开源的视频分析和建模软件，在具体的物理实验教学中合理引入Tracker软件对实验进行优化设计，不仅可以加强实验课程的数字化建设，还能激发学生对实验的探索兴趣.本研究结合杨氏双缝干涉实验测激光波长、单摆测量重力加速度、探究单摆测量重力加速度实验中摆角θ对测量结果的影响这三个实验，探究了Tracker软件在物理实验中距离测定、轨迹追踪、角度测量三个方面的应用.实验结果表明：Tracker软件能够提高杨氏双缝干涉实验中相邻亮条纹间距Δx的测量精度、更精准地测出单摆测量重力加速度实验中单摆的周期，对于探究单摆测量重力加速度实验中摆角θ对测量结果的影响的实验中难以直接测量的摆角θ也有较好的测量结果.因此，将Tracker软件引入实验可以有效降低人眼观察所造成的视差以及实验中的测量误差，并且能精准测量角度等在实际场景中难以精确测得的物理量.

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11. 光学望远镜关键技术及台址发展简介

鲍华, 姜蔚, 李迎港

大学物理 2024, 43 (12): 28-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.240093

摘要（643）

PDF（pc）（526KB）（525）

随着光学望远镜的口径不断增大，新技术的不断发展，现代天文学科取得了许多重要进展.此外，良好的台址对于天文学地面观测也具有重要意义.本文对光学望远镜一些关键技术进行讨论，例如，光学拼接技术、自适应光学技术等.同时，对国内现有的光学台址和代表性望远镜进行了概述.

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12. 基于知识图谱的“大学物理”AI课程建设与实践

张红光, 李永涛, 杨志红, 陈伟, 毕岚, 董慧媛, 王允辉, 单俊豪

大学物理 2025, 44 (5): 41-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.240396

摘要（310）

PDF（pc）（1307KB）（520）

当前，人工智能（AI）正深刻变革教育.我校“大学物理”团队在智慧树平台创新推出知识图谱驱动的AI课程，构建“师/生/机”互动新教学模式.本文概述师-机-生协同教学体系的设计理念、AI课程的建设、实施、成效及反思情况.从实践效果看，基于知识图谱的学习者画像及自适应学习为学生提供个性化的学习能够有效提高自主学习性和学习成绩，为理工科基础课AI课程建设提供了经验参考.

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13. 我国中学物理教师队伍现状与职业发展调查

高健智, 杨洁, 于冰, 张旭, 李金环, 宋峰

大学物理 2025, 44 (2): 13-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.240188

摘要（762）

PDF（pc）（642KB）（504）

教师队伍建设是教育事业的基础性工程．教育部高等学校大学物理课程教学指导委员会师范类专业工作委会于2023年2月就“我国中学物理教师队伍的现状”启动了一项大规模调研．调研主要涉及教师队伍结构、对教师职业的认可度、对大学物理课程的评价以及中学物理教师目前遇到的最大困难等方面．调查覆盖了31个省份，回收了11851份有效问卷．调查结果显示：我国教师队伍的地域发展不均衡，西部与东部地区相比存在较大差异；部分教师对教师职业的认可度较低；部分大学物理教育缺乏启发性和对学生问题意识的培养；教师反映中学生物理基础不好、兴趣不高等问题较为突出．

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14. 神奇的磁性液体链状结构

刘嘉伟, 李德才

大学物理 2024, 43 (12): 33-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.240014

摘要（572）

PDF（pc）（934KB）（503）

在现代物理和材料学研究中，智能材料扮演者重要角色. 磁性液体是一种智能材料，具有高磁化强度、低粘度和长期稳定性等独特的性质，因此在工业上有重要的应用价值. 本文重点探讨了磁性液体的磁链结构形成机制及其对磁性液体性质的影响. 研究表明，磁链结构的形成不仅影响了磁性液体的磁性能和流变性能，还对其在磁性液体密封、减震和传感器的应用产生了重要影响. 本文的研究为深入理解磁性液体的磁链结构形成机制和性质提供了参考，未来的可以进一步探讨磁性液体的磁链结构的应用和如何避免链状结构带来的不便，以拓展其在不同领域中的应用.

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15. 用物理学思维点亮人工智能的未来——解读 2024 年诺贝尔物理学奖

吴迪, 马滟青

大学物理 2025, 44 (4): 1-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.250073

摘要（549）

PDF（pc）（383KB）（500）

2024年诺贝尔物理学奖授予了物理学家、生物学家霍普菲尔德(John J. Hopfield)和计算机科学家辛顿(Geoffrey E. Hinton)，以表彰他们在人工神经网络领域的基础性发现和发明.很多人对此感到惊讶，疑惑诺贝尔物理学奖为何授予人工智能方向，甚至有人发出 “物理学不存在了”的疑问.本文将深入剖析物理学与人工智能之间千丝万缕的联系，解读本次诺贝尔物理学奖颁发的原因，以及探讨其对未来产生的深远影响.

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16. 面心立方晶格紧束缚电子能带结构分析

王畅, 胡建民, 李林, 高峰, 王月媛

大学物理 2024, 43 (12): 15-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.240091

摘要（834）

PDF（pc）（1040KB）（486）

紧束缚电子模型是固体物理学能带理论的教学重点，面心立方晶格紧束缚电子能带结构分析则是教学难点. 本文通过数值拟合，提出图示法分析面心立方晶格紧束缚电子能谱的特征. 研究结果表明，面心立方晶格紧束缚电子能谱沿不同方向变化规律不同，能带底位于简约布里渊区中心，两个高能量极值点则分别位于简约布里渊区的四方面面心和六方面面心. 沿简约布里渊区中心分别到四方面面心和六方面面心轴线方向，能带宽度分别为16倍和12倍交叠积分. 本文的相关研究结果既可为晶体能带结构分析提供有效方法，也可为固体物理教学提供重要的理论指导.

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17. 基于迈克耳孙干涉光路测量涡旋光拓扑荷数

李墨轩, 王彦皓, 谢小娜, 曾梓蒙, 王兆娜

大学物理 2024, 43 (12): 67-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.240100

摘要（884）

PDF（pc）（656KB）（485）

涡旋光因其不同拓扑荷数光场之间的正交特性在光通信、光镊等领域展示出极为重要的应用价值.其中，拓扑荷数是描述涡旋光相位分布的重要参数，对其进行调控和探测是涡旋光通讯中信息加载和提取的基础.本研究基于迈克耳孙干涉光路获得花瓣状干涉图样，并根据干涉图样和参考光场逆向恢复涡旋光场的相位分布，探测涡旋光的拓扑荷数.并考虑空间光调制器像素尺度带来的系统误差对结果进行修正，测量结果和理论结果基本一致.在此基础上，展示了分数拓扑荷光场和双奇点涡旋光场的相位恢复结果，研究结果为复杂光场中相位恢复和信息提取提供了一种可行的方法.

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18. 基于玻耳兹曼方程的载流子迁移率和热导率研究

唐菊红, 杨凯科, 周光辉

大学物理 2025, 44 (3): 8-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.240179

摘要（361）

PDF（pc）（606KB）（482）

迁移率和热导率是表征半导体材料及器件导电与导热能力的重要物理量.本文基于玻耳兹曼方程，介绍求解电子和空穴迁移率及晶格热导率的方法，并将其用于模拟体材料硅(Si)和单层二硫化钼(MoS2)的输运性质.结合第一性原理计算，揭示了Si和单层MoS2的载流子迁移率和热导率均随温度升高而下降，与实验结果一致.另外发现当载流子浓度低于1018cm-3或1012cm-2时，Si和MoS2的迁移率基本保持不变；而当载流子浓度高于1018cm-3或1012cm-2时，二者的迁移率随载流子浓度升高迅速减小.本研究将玻耳兹曼方程应用到晶体材料计算，对促进教学与科研互惠协同发展有重要意义.

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19. 从斐波那契数列到黄金螺线

杨师杰

大学物理 2025, 44 (1): 34-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.240271

摘要（520）

PDF（pc）（788KB）（464）

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.

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20. 光子的量子隧穿新研究

王智勇, 贾志国, 汪相如, 吴双红

大学物理 2024, 43 (12): 5-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.240168

摘要（983）

PDF（pc）（506KB）（448）

对于光子的单势垒量子隧穿效应，传统中是将波导内或全内反射下电磁波的亥姆霍兹方程与实物粒子穿过单势垒时的定态方程进行形式类比，直接给出光子的量子隧穿概率公式，没有结合电磁场自身的物理特征，该结果既不严格也不完整.更为重要的是，到目前为止，关于导波光子的多势垒量子隧穿效应，尤其是其中的量子共振隧穿效应，尚未得到系统研究.本文结合电磁场自身的物理特征，为光子的单势垒量子隧穿建立一个严格理论，获得了一些新的结果.同时还研究了导波光子穿过多势垒时的量子隧穿行为，给出了此时的光子隧穿概率公式，着重研究了光子的量子共振隧穿效应及其物理特性，初步探讨光子的共振隧穿效应在光控制光技术中的应用.

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