大学物理

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1. 关于磁荷及其磁场性质的教学拓展讨论

付春娥, 魏少文

大学物理 2024, 43 (8): 7-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.230355

摘要（995）

在物理学中，因为电与磁的对称性，物理学家们一直坚信磁荷(或磁单极)也如电荷一样存在于自然界中.虽然在实验上尚未发现磁荷存在的证据，但对于它的讨论和探索一直没有停止过.本文初始出发点试图研究含磁荷的Maxwell方程组的协变形式.为此，我们假设磁荷产生的磁场Bh与变化的电场及传导电流所产生的磁场Bt是两种不同性质的场.针对磁荷存在时的Maxwell方程组，我们发现通过对Bh引入一定的约束条件，可以将此时的Maxwell方程组分解成无磁荷时的Maxwell方程组及Bh所满足的3个约束方程. 无磁荷存在时的Maxwell方程组已经被证实天然地满足狭义相对论的协变性,本文将不再详细讨论. 我们将利用所得到的关于Bh的3个方程分析磁荷及其磁场的相关性质.

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2. 声速测量实验原理讨论

宿德志, 张纪磊, 孙晓伟, 段金鹏, 马帅奇

大学物理 2024, 43 (01): 16-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.230031

摘要（1233）

PDF（pc）（1113KB）（3940）

本文针对声速测量实验中接收端声压变化的理论推导还不够完善，尤其是对相位比较法的原理解释不清楚的问题，从振幅与声压的关系出发，建立了基于声压方程的多次反射模型. 该模型利用平面简谐波函数、声压反射系数公式和波的叠加原理，推导出了接收端的声压振幅和相位随距离的变化公式，并利用该公式解释了驻波法和相位比较法测量的原理. 仿真结果表明接收端的声压振幅和相位并不是严格的周期函数，其测量的精度与声吸收系数和声压反射系数等因素有关. 最后进行了实验验证，实验测量结果与本文模型的计算结果吻合较好. 本文的研究为正确理解该实验的物理本质提供理论指导.

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3. 《大学物理》——我曾为之工作的期刊

曹惠贤

大学物理 2023, 42 (12): 43-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.230420

摘要（448）

PDF（pc）（1102KB）（3667）

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4. 朗道《普通物理学》评介

鞠国兴

大学物理 2024, 43 (01): 82-.

摘要（453）

PDF（pc）（672KB）（2547）

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5. 将第一性原理计算方法引入大学物理仿真实验教学

周梦, 陶应奇, 程才

大学物理 2024, 43 (04): 40-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.230058

摘要（549）

PDF（pc）（816KB）（1987）

本文通过探究，给出了适合于大学物理仿真实验教学的第一性原理计算相关的内容，即在导体、半导体以及绝缘体材料中各选取一种典型物质，分析其在零温零压下的最优结构，并在此基础上计算分析能带结构，找到导电性的微观机理. 将计算物理知识引入教学，不仅可以引导学生探究物质微观结构，也可通过对高新技术的了解拓宽视野,有助于培养创新型人才.

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6. d带中心理论探究MoS2电催化氢气析出反应机理的发展

刘世平, 黄晓晓

大学物理 2024, 43 (02): 71-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712. 230220

摘要（1064）

PDF（pc）（674KB）（1915）

二硫化钼(MoS2)纳米片是一种典型的二维材料，因其独特可调的电子结构和优异的氢气析出反应(HER)电催化活性受到研究者的广泛关注.为了进一步提高其电催化性能，科学家深入研究反应的微观机理，以期阐明材料电子结构中影响电催化性能的关键因素，构建合理的电子描述符.本文综述了近年来d带中心理论探究MoS2电催化HER机理的起源、发展和现状，以期为该类催化剂的进一步发展提供指导.

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7. 半导体中肖特基异质结的热电子发射机制的不同维度探讨

曾树明, 倪佳宜, 王伟, 杨金彭

大学物理 2024, 43 (7): 22-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.230326

摘要（671）

PDF（pc）（615KB）（1729）

本文利用经典的热电子发射模型，探讨了在三维、二维和一维情况下半导体肖特基结中热电子发射电流推导的公式及其表达式的演变关系. 这些拓展的公式可以广泛应用于当前研究热点——低维半导体中的界面势垒提取和分析，并有助于促进学生对半导体知识的理解以及对相关科学研究和分析手段的融合运用.

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8. 阿秒脉冲激光与电子动力学——解读2023年诺贝尔物理学奖

魏博宁, 汪礼锋

大学物理 2024, 43 (11): 7-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.240349

摘要（1165）

PDF（pc）（1056KB）（1650）

2023年诺贝尔物理学奖授予了三位实验物理学家，以表彰他们在“产生用于研究物质中电子动力学的阿秒光脉冲实验方法”中所做的突出贡献. 针对阿秒脉冲激光的重要意义及应用，本文在简述人类探索超快过程发展的基础上，解读了阿秒脉冲激光的产生原理与测量方法，阐述了阿秒脉冲激光的典型应用，最后展望了未来的发展.

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9. 基于磁共振弛豫时间实现加权像和压脂技术

尹朝阳, 孙骏力, 姚红英

大学物理 2024, 43 (01): 70-. DOI: 10.16854 /j.cnki.1000-0712.230025

摘要（504）

PDF（pc）（949KB）（1647）

磁共振成像是根据生物磁性核在磁场中表现的共振特性进行成像的新技术，其中弛豫时间是实现和控制成像的重要物理量. 本文使用磁共振成像实验仪，对相关样品的纵向弛豫时间T1、横向弛豫时间T2进行测量，并且基于不同弛豫时间采用自旋回波序列实现T1、T2加权像，用反转恢复成像序列实现磁共振成像对脂肪的抑制.

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10. 固体物理学中的贝里曲率

袁喆, 周仕明

大学物理 2024, 43 (5): 1-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.230289

摘要（1723）

PDF（pc）（808KB）（1620）

固体中周期性势场和布洛赫定理赋予贝里曲率新的内涵，对于布里渊区k点处第n个能带，其布洛赫函数的调幅因子为unk(r)，则相应贝里曲率Ωnk=×Ank，其中贝里联络Ank=〈unk|ik|unk〉.如果晶体同时存在中心反演和时间反演对称性，贝里曲率在倒空间处处为零.若上述对称性被打破，或者存在自旋轨道耦合，或者存在能带交叉，则存在非零的贝里曲率.贝里曲率的存在使布洛赫电子产生与外电场垂直方向的反常速度，由此产生本征反常霍尔效应和自旋霍尔效应以及非线性霍尔效应.本文有助于加深对布洛赫波函数以及玻尔兹曼输运方程的理解.

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11. 再谈半波损失和薄膜干涉

刘家明

大学物理 2024, 43 (02): 16-. DOI: 10.16854 /j.cnki.1000-0712.230052

摘要（1929）

PDF（pc）（627KB）（1586）

本文的主要内容有四点.一是对近期本刊发表的《光由光密介质射向光疏介质时半波损失的条件》作补充讨论，给出一些数学公式上的解释和相应的物理情景. 二是讨论该文中谈到的一些关于半波损失的看法，并指出当偏振平行于入射面的光从光密介质入射到光疏介质、且光密介质折射率远大于光疏介质折射率时，一般不会有半波损失. 三是给出薄膜干涉的定量计算结果，展示了在通常情况下，教科书上的薄膜干涉公式结果与按菲涅耳公式计算的结果是非常接近的. 四是指出，教科书上的薄膜干涉公式所指示的暗纹条件恰好是正确的，但对于亮纹条件，在某些情况下，该公式会得出完全错误的结果.

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12. 3D Max建模在医学物理学课程中的应用案例分析

黄翠莺, 李发波, 陈晓青, 郑海波

大学物理 2024, 43 (01): 26-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.230130

摘要（534）

PDF（pc）（962KB）（1572）

医学物理学课程中的抽象概念模型和复杂数学公式推导向来是教学过程中的重点和难点．如何将其空间结构和动态过程进行直观的呈现是提升授课效果的关键．本研究通过调查问卷筛选了杨氏双缝干涉、简谐振动方程、眼睛屈光不正和矫正三个案例，运用3D Max构建其三维动态模型，并对相应的课堂教学进行设计．以此辅助虚拟实验教学，可丰富抽象物理过程的表现形式，创新课堂知识呈现方式，为更新医学物理学教学模式、深化课程改革提供参考．

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13. 利用微小电阻测量法测量金属丝的杨氏模量

汤洁阳, 吕美昱, 王一凡, 杨嘉旭, 周留柱

大学物理 2024, 43 (02): 68-. DOI: 10.16854 /j.cnki.1000-0712.230086

摘要（1073）

PDF（pc）（516KB）（1505）

根据弹性模量与金属丝电阻微小变化量之间的关系式以及微小电阻测量原理，本文设计了可以测量并实时在线显示金属丝杨氏模量的实验装置. 当金属丝被拉伸而引起电阻微小变化时，经过两级集成运算放大电路放大、模/数转换、单片机采集、计算后，在显示屏上就可以实时显示杨氏模量的大小. 利用本装置测量了直径为0.201 mm的钢丝和直径为0.269 mm的康铜丝，其测量数据和数据处理结果表明，此杨氏模量仪测得的金属丝杨氏模量具有不大于0.3% 的相对误差，精度高，且操作简单、测量时间短，为快速测量金属丝杨氏模量提供了一个可行的方法.

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14. 思政背景下大学物理课程翻转课堂教学模式的探索与实践——以光学仪器分辨本领为例

张颖, 刘文泼, 刘鸿鹏, 杨雄

大学物理 2024, 43 (06): 46-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712. 230342

摘要（965）

PDF（pc）（1216KB）（1502）

本文针对翻转课堂教学模式，结合三段式教学手段，围绕课前学习、课中讨论、课后拓展开展教学设计，对课前学习线上内容设计思路以及与实体课堂对接方式进行了深入探讨．通过传统文化、生活案例和热点事件将思政元素有机地融入到课程中，将抽象的物理概念变得更加鲜活直观、贴近实践．采取这套方案，课堂抬头率、学生参与度、问题答对率均有较大改善，通过调查问卷的形式，从教学模式可行性、教学方式可行性、内容可行性三个方面对学生认可度进行调研，发现学生认可度极高，此方案对教学质量的提高具有一定的参考价值．

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15. 北京师范大学物理学术竞赛的发展及在拔尖创新人才培养中的作用

李佳泓, 梁颖, 马宇翰

大学物理 2023, 42 (12): 37-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.230168

摘要（720）

PDF（pc）（885KB）（1470）

中国大学生物理学术竞赛(CUPT)自2010年发起以来已经历了13年，目前是我国物理学领域影响力最大的本科生竞赛，每年有近200所高校的师生参与其中. 北京师范大学是最早参与CUPT的高校之一，并于2011年起发起了校级物理学术竞赛(BNUPT). 本文系统回顾PT系列竞赛在北京师范大学的发展历程及其在物理学系拔尖创新人才培养中的作用. 在此基础上，本文给出未来PT系列竞赛在北京师范大学的可能发展方向，包括：1) 从校内走向校际交流；2) 利用自媒体平台进行关于竞赛模式优化、竞赛课题解决以及相关教学研究的推广与交流；3) 结合北京师范大学的人才培养理念，搭建大学-中学阶段基于物理学术竞赛(PT)模式的创新人才培养桥梁，在培养卓越教师的过程中实践并推广PT育人模式.

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16. 基于Mathematica的天体运动模拟

于巾荔, 丛亚轩, 李嘉懿, 周兴玉, 洪许海

大学物理 2024, 43 (3): 67-. DOI: 10.16854 /j.cnki.1000-0712.230062

摘要（889）

PDF（pc）（873KB）（1451）

天体运动是力学和理论力学课程的基本内容之一. 本文借助数学软件Mathematica，基于经典力学相关公式和定律，对行星、周期彗星和双星系统的运动做了精确的动态模拟，所得动态效果图形象生动，有助于学习者建立清晰的物理图像，增加对行星、周期彗星和双星系统的直观认识，增进对天体运动规律的深入理解. 本研究通过Mathematica编程将教材上的理论知识可视化，开发了新的物理教学资源，同时也展现了Mathematica软件巨大的物理教学资源开发潜力.

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17. 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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18. 宇宙线相关的诺贝尔物理学奖

杨瑞, 宁长春, 李泽琴, 冯有亮

大学物理 2024, 43 (06): 25-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.230371

摘要（481）

PDF（pc）（770KB）（1427）

20 世纪初，物理学家在对大气导电性的研究中发现了宇宙线，时至今日，宇宙线的发现已过百年.宇宙线是指来自宇宙空间的高能粒子，是人类能够获得的来自太阳系以外的唯一物质样品，包括原子核、电子、光子和中微子，以及其它目前尚未被探测到的未知粒子，它们主要来自宇宙空间中的宇宙线源或者是宇宙线在传播时与空间物质相互作用的产物．在现代物理学发展史中，宇宙线的研究占有重要地位，许多新粒子都是首先在宇宙线研究中发现的，且目前人类已知的最高能量的粒子也来自于宇宙线的观测.作为联系微观粒子和宏观宇宙的桥梁，宇宙线研究既对粒子物理也对天体物理做出了重要贡献．本文重点梳理了在宇宙线研究过程中，荣获的诺贝尔物理学奖，详细介绍了其实验原理、实验仪器和实验成果．

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19. 塑料闪烁体探测器测量宇宙射线μ子寿命实验

何韦杰, 李波

大学物理 2024, 43 (3): 60-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.230197

摘要（797）

PDF（pc）（1004KB）（1414）

本文设计了基于快时间响应的塑料闪烁体和光电倍增管组成的宇宙射线μ子探测器. 带电粒子在探测器中产生的电脉冲信号波形由数字化仪读出并记录在计算机. 通过离线数据分析完成μ子衰变事例选择、脉冲信号定时和寿命拟合等步骤. 实验中脉冲信号上升时间小于20 ns，噪声小于3 mV，经估算使用前沿定时方法得到的探测器时间分辨率可达到纳秒量级.μ子平均寿命测量值为2.188±0.045 μs，与粒子数据表(PDG)给出的μ子寿命测量值在误差范围内是符合的.

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20. 《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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