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（912）

PDF（pc）（475KB）（3504）

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. 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（1777）

PDF（pc）（1056KB）（2068）

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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3. 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（1192）

PDF（pc）（1267KB）（1960）

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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4. 竞赛，通识”双融合，新工科背景下大学物理实验教学模式设计

陈舞辉, 张霆, 刘彩霞, 景佳

大学物理 2024, 43 (9): 63-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.230393

摘要（1274）

PDF（pc）（709KB）（1753）

针对大学物理实验课程中教学内容相对单一、学习方式单一、考核方式单一等问题，基于2020-2023年的物理类学科竞赛的竞赛成果，将2020-2023年中国大学生物理学术竞赛、全国大学生物理实验竞赛与大学生物理实验课程有机融合，对新工科背景下的大学物理实验教学模式进行设计，包括案例教学、创新选题、方案设计、实践操作、多维考核五个部分，帮助学生深入理解物理学概念，提升学生动手能力、科学思维和创新意识，为学生在新兴工科领域的发展奠定坚实的基础.

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5. 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（1354）

PDF（pc）（1307KB）（1710）

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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6. 《大学物理》2024总目次

大学物理 2024, 43 (12): 81-.

摘要（555）

PDF（pc）（773KB）（1493）

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7. 量子材料的自旋动力学虚拟仿真实验介绍

房爱芳, 弓文平, 鲁兴业, 何琛娟, 王引书

大学物理 2024, 43 (9): 1-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.230347

摘要（997）

PDF（pc）（998KB）（1455）

量子材料的自旋动力学虚拟仿真实验以北京师范大学凝聚态物理二级学科的研究内容为依托，结合本科生固体物理和量子力学课程的教学内容，将前沿研究中的新内容、新技术及时引入实验教学，激发本科生对前沿新物理现象、理论及技术的敏锐感知和探索意识.利用三维仿真技术高度仿真还原了极低温中子散射实验的全过程.首先通过两个固体物理实验掌握中子弹性和非弹性散射实验研究问题的方法，理解固体中微观粒子的相互作用机理；通过三个前沿研究实验的学习，掌握量子材料微观机理的研究方法和思路；通过自主设置实验条件，完成数据的采集，并对实验数据进行分析，提高学生的专业实践能力.本实验课程将数字化优质资源与本科生实验教学项目结合，具有高阶性、创新性和挑战性。课程入选“第二批国家级一流本科课程”.

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8. 半导体物理中各类接触的能带弯曲统一判断方法

宋建军, 唐艾兰, 刘伟峰

大学物理 2024, 43 (10): 44-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.230473

摘要（1697）

PDF（pc）（563KB）（1352）

半导体物理课程中PN结、金半接触与MIS结构为常见的几种接触情况，但学生在学习这些接触类型时，常常难以将这几种不同的接触类型做同质化的统一对比分析，不能形成统一的知识体系，造成了理解上的混乱．本文提出一种适用于各类接触情况的能带弯曲统一判断方法，从内建电场的建立会影响载流子的电势能从而产生能带弯曲的角度，为各类接触的能带弯曲提供了统一说法，并从能带中载流子流动的微观角度解释内建电场的形成．此判断方法可帮助学生梳理半导体物理各类接触的知识，从而在能带分析学习中达到举一反三的效果．

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9. 普朗克常数 h 的四个来处

曹则贤

大学物理 2024, 43 (11): 1-.

摘要（2336）

PDF（pc）（1040KB）（1249）

普朗克常数 h 是普适物理常数之一，是量子理论的标签。普朗克常数 h的来处包括普朗克推导黑体辐射谱分布、爱因斯坦诠释光电效应、普朗克 (包括玻尔、玻色)的相空间量子化以及薛定谔挽救外尔的引力-电磁理论的努力，其角色包括仅作为常数因子使得 hν 具有能量量纲进而使得 hν/kT 是无量纲量，自身作为作用量子、相空间体积单元或者角动量单元 ( 以 ℏ=h/2π 的面目作为作用-角共轭变量对中的作用的单位，或者角动量算符的单位) ，以 hν 的面目作为光能量量子，以及以ih 或 iℏ 的面目出现在波动理论中。不同来处的普朗克常数 h间的关联恰恰反映了它的普适性。顺便说一句，普朗克、爱因斯坦在使用 hν 时都没伴随有革命性的观念

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10. 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（1193）

PDF（pc）（1258KB）（1228）

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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11. 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（687）

PDF（pc）（790KB）（1221）

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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12. 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（646）

PDF（pc）（635KB）（1219）

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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13. 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（1062）

PDF（pc）（383KB）（1144）

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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14. 新工科牵引下大学物理教学改革的探索与实践

蒋臣威, 方爱平, 张二虎, 刘丹东, 喻有理, 王兴, 张杨, 王瑞敏, 李宏荣, 徐忠锋, 王小力

大学物理 2024, 43 (11): 59-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.240098

摘要（1484）

PDF（pc）（968KB）（1117）

大学物理课程在“新工科”人才培养中具有不可替代的重要作用.在“新工科”建设的需求牵引下，西安交通大学持续推进大学物理课程教学改革与创新，取得了显著成效和丰硕成果.本文介绍了西安交通大学在“立德树人、教书育人、质量为王”的教育理念下，在教学观念、模式、内容、方法、手段和考评上进行的改革创新举措，以及所构建的系统完备、特色鲜明、效果优良的课程体系和三基本、两综合和一拓展的教学体系，以期与同行分享改革经验，共同为国家人才培养做出积极贡献.

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15. 姆潘巴效应的研究进展

陈炫清, 罗奕晨, 田壮壮, 周铁翔, 侯宜栋

大学物理 2025, 44 (8): 50-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.240508

摘要（962）

PDF（pc）（1011KB）（1059）

水是自然界中最常见的物质之一，是地球碳基生命体赖以生存的基础. 尽管水分子及其相关的物化效应已经获得广泛研究，然而由水产生的许多奇异现象依然无法得到科学解释. 姆潘巴效应就是其中一个典型例子. 1969年，姆潘巴与丹尼斯·奥斯波恩博士在英国杂志《物理教师》上，报道了在相同质量和相同的冷却环境中，初始温度较高的水比初始温度较低的水先结冰的现象. 由于这种现象似乎违背了热力学常识，而受到长期而广泛的关注. 然而，由于此现象研究的复杂性，到目前为止学界一直无法给出一个科学严谨的解释. 鉴于姆潘巴效应对于日常生产生活的广泛影响，本文基于已经报导的研究成果，总结可能的原因和影响因素，以期给读者呈现系统的研究进展，增进读者对姆潘巴效应的了解.

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16. 基于拔尖人才培养的大学物理实验教学改革与实践

翟立朋, 常凯歌, 张俊武, 王小力

大学物理 2024, 43 (11): 32-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.230422

摘要（1225）

PDF（pc）（1787KB）（1056）

拔尖人才培养计划对大学物理实验的设计和开展提出了新的要求. 本文详细介绍了在拔尖计划2.0的背景下，对西安交通大学钱学森班大学物理实验课的课程体系、教学模式、课程内容、课后反馈和教学成果等方面的设计与调整，以具体的实验项目举例介绍了课程的开展情况，在完成拔尖人才培养的同时丰富和完善了课程资源建设.

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17. 掺镱光纤激光放大器的虚拟仿真设计

苏鑫杨, 田朝杨, 魏然, 胡建国, 冯建辉, 聂子坤, 池鸿翔, 徐天佳, 祝睿雪

大学物理 2024, 43 (9): 40-.

摘要（796）

PDF（pc）（1632KB）（1050）

本文利用Python编程语言，设计并制作了一款掺镱光纤激光放大器的虚拟仿真软件.通过调节虚拟仿真软件中的输入种子信号光、泵浦光、泵浦方式、光纤长度以及光纤种类等初始数据，可输出放大后的信号光、泵浦光、ASE的二维光谱图、三维光谱图、曲线图等，用户可通过该虚拟仿真程序观察放大器的输出结果.该软件能够在放大器相关实验中节省试错成本，提高实验效率，起到良好的教学效果.

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18. 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（787）

PDF（pc）（951KB）（1037）

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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19. 动力学矩阵方程法求解一维至三维晶格声子色散关系

鲁勇

大学物理 2024, 43 (9): 15-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.230447

摘要（1217）

PDF（pc）（758KB）（1018）

本文通过动力学矩阵方程求解了一维到三维晶格振动的声子色散关系.与传统的本科生固体物理课程中通过哈密顿正则方程方法求解一维原子链经典模型相比，构建动力学矩阵,使得从一维拓展到三维晶格声子色散关系的求解方程在形式上更具有统一性和普适性，有助于从思维方式上建立一维到三维晶格振动的连续的物理图像.在数值求解三维晶格振动以及考虑非谐效应的影响时，该方法亦提供了更好的便利性.

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20. 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（1184）

PDF（pc）（1146KB）（997）

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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