大学物理

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1. 《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（198）

PDF（pc）（1102KB）（2640）

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2. 朗道《普通物理学》评介

鞠国兴

大学物理 2024, 43 (01): 82-.

摘要（190）

PDF（pc）（672KB）（1512）

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3. 平方反比有心力作用下质点椭圆轨道运动的若干均值关系

周国全, 唐宇轩, 祁宁

大学物理 2023, 42 (8): 6-. DOI: 10.16854/j.cnki.10000712.220359

摘要（1416）

PDF（pc）（498KB）（1395）

基于平方反比有心力作用下的质点的束缚态椭圆轨道运动的开普勒运动规律，以及机械能守恒律与角动量守恒定律，计算了质点的椭圆轨道运动的一些特征参量（速率、极半径、转动惯量、角速度、动能、势能等）的周期平均值，并证明了若干均值关系，讨论了2个典型的均值特征点. 根据计算所得的椭圆轨道的动能、势能等特征量的周期平均值，直接证实了位力定理，最后讨论和强调了这些均值关系之于物理教学的参考意义.

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4. 应用张量分析推导柱坐标系和球坐标系中弹性力学几何方程和平衡微分方程

周正峰

大学物理 2022, 41 (11): 4-. DOI: 10.16854 /j.cnki.1000-0712.220043

摘要（2898）

PDF（pc）（226KB）（1343）

利用正交曲线坐标系与笛卡儿坐标系单位矢量的关系，以及笛卡儿坐标系单位矢量为常矢量的特性，从单位矢量变换的角度，推导柱坐标系和球坐标系中的梯度算子，以及单位矢量对坐标的偏导数. 并根据张量的场论基础，通过微分运算，推导出位移矢量的梯度和应力张量的散度. 再根据几何方程和平衡微分方程的张量表达形式，推导出柱坐标系和球坐标系中的应变几何方程和应力平衡微分方程.

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5. 从点电荷到场的升华——大学物理中关于电磁学教学的思考

秦吉红, 邱红梅, 许军军, 梁颖

大学物理 2023, 42 (11): 14-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.230021

摘要（469）

PDF（pc）（731KB）（1340）

电磁学是工科大学物理课程的重要内容之一，其中如麦克斯韦方程组等诸多抽象公式对于初学大学物理的一年级新生有一定的难度.本文围绕“场”这一核心内容，通过“实验规律→场的性质→场与物质的相互作用”这条线索将整个电磁学的内容贯穿起来，讨论如何实现从点电荷到场的升华，最终得到关于场的统一理论.并以变速运动点电荷为例，说明场描述下的麦克斯韦方程组的解如何超越静电场的高斯定理，以问题为导向，引导学生在探究和思考中深入理解电磁学的核心内容.

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6. 轨道角动量算符与矢量算符及标量算符对易关系的严格证明

秦绪明, 康东彪, 郝红军, 赵冬秋, 张希威

大学物理 2022, 41 (12): 12-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.220022

摘要（1491）

PDF（pc）（275KB）（1290）

本文利用矢量算符和标量算符在空间发生旋转时的变换特性，证明了轨道角动量算符与矢量算符及标量算符的对易关系，并构造了几个具体的标量算符和矢量算符，对此对易关系进行验证. 最后还讨论了矢量算符和标量算符的定义.

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7. 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（358）

PDF（pc）（1113KB）（1287）

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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8. “创新驱动、优体强翼”的大学物理课程体系构建

闫珉, 史顺平, 张传瑜, 陈小凤, 雷丹, 宋永

大学物理 2023, 42 (3): 27-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.220276

摘要（504）

PDF（pc）（979KB）（1262）

本文介绍了成都理工大学数理学院大学物理教学部“大学物理”课程体系的构建与实践，本大学物理课程依托中国大学慕课、超星学习通等在线平台，构建了以教师教学引导、学生自主学习、人才培养为核心的线上线下教学模式. 本文以育人创新为核心驱动力，优化了大学物理课程教学体系，强化了创新教学内容、创新教学模式、创新课程考核机制和创新能力培养方式，并对创新效果和存在的“痛点”问题进行了分析总结，探索并构建了“创新驱动、优体强翼”的大学物理课程体系.

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9. 大学物理中力学部分课程思政的研究与实践

石国芳, 杨超, 李静玲

大学物理 2023, 42 (10): 38-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.220600

摘要（519）

PDF（pc）（906KB）（1248）

课程思政是高校实现立德树人根本任务的战略性举措，本文分析了大学物理课程思政的现状，以力学部分为例从4个切入点挖掘探索了一系列思政元素，指出课程思政在实施中把握的原则和技巧. 实践表明大学物理课程思政有益于学生的品格塑造和全面发展，受到学生广泛认可.

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10. 弦、杆、环的横振动理论与实验研究

方奕忠, 崔新图, 沈韩, 黄臻成, 冯饶慧, 廖德驹, 庞晓宁

大学物理 2023, 42 (6): 32-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.220466

摘要（491）

PDF（pc）（886KB）（1203）

本文对弦的横振动方程进行了严格推导，得出波速的解析解,并在共振时测量了波长和共振频率的实验值,理论与实验相吻合. 本文对杆的横振动方程亦进行了严格推导,对一端卡住、另一端自由时进行了数值求解,得出共振时容许的前几个本征频率的表达式及相应共振波节位置,给出通解,实验中测出了不同长度时不锈钢薄细长条的基频及前几阶泛音共振频率,测出的波节位置与理论值一致,并求出不锈钢长条的杨氏模量,与标准值相符. 进一步推广到圆形钢丝环的小振动情形,实验上测出了圆环共振时的频率及波长,求出截面为圆形的细钢丝的杨氏模量,与现有值基本符合.

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11. 一维均匀势场中含时薛定谔方程的求解

任喜军, 刘祥瑞

大学物理 2023, 42 (7): 3-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.220552

摘要（550）

PDF（pc）（661KB）（1178）

本文详细讨论了一维均匀势场中含时薛定谔方程的求解．求解的思想是以均匀势场中经典粒子的运动作为参考，从经典粒子的运动轨迹出发，构建出量子情形下描述粒子运动的高斯波包形式的演化波函数，进而借助含时薛定谔方程确定波函数的具体形式．在上述思想指导下，推导得出了坐标表象和动量表象下均匀势场内一维粒子的传播子函数．同时，作为比较，狄拉克态矢量符号提供了另一种得到上述传播子函数的途径．

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12. 等势条件下两带电导体球的电荷分布

吴志勇, 曹秀凤

大学物理 2023, 42 (7): 61-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.220454

摘要（473）

PDF（pc）（713KB）（1114）

本文通过多重镜像法求解了等势条件下两个带电导体球的电荷分布问题，主要关注两球的电荷量以及平均面电荷密度随两球半径和两球间距的关系. 通过选择合适的坐标，给出两导体球接触时，n级镜像电荷电量和位置的通式，及总电量的解析表达式. 研究发现，当两导体球直接接触时，两球所带的电荷量可以严格求解，并给出了两球的电荷量之比表达式. 随着两等势导体球间距的增大，两球所带的电荷量之比趋于半径之比. 本文还讨论了一个导体球的半径趋于0的极限情况，小球与大球的电荷量之比趋于0，平均面电荷密度之比在两球不直接接触时趋于无穷大，而在两球直接接触时趋于π2/6.

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13. 碰撞问题中的动量和角动量守恒辨析

邱红梅, 秦吉红, 徐美, 刘丽华

大学物理 2023, 42 (10): 2-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.230039

摘要（896）

PDF（pc）（772KB）（1110）

本文以刚体力学中最典型的物体与直杆的碰撞问题为例，从分析受力的角度，对动量守恒和角动量守恒定律的应用条件进行了讨论，以加深对两个守恒定律的理解，希望对教师教学或学生自学起到一定的借鉴作用.

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14. 以科学认知能力培养为核心的大学物理课程思政探索——以光的偏振为例

张伶莉, 王晓鸥, 黄喜强, 刘志国, 曹永印, 王先杰

大学物理 2023, 42 (3): 33-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.220179

摘要（1174）

PDF（pc）（978KB）（1107）

本文以光的偏振为例介绍基于物理过程的研讨式大学物理课堂教学和课程思政模式，探索以科学认知能力培养为核心的大学物理课程思政策略. 以偏振现象为引线探究其物理原理，进而给出光的偏振相关理论知识，最后拓展偏振器件、偏振光天文罗盘等方面的应用，以及中国天眼对偏振光的观测等科技前沿. 整个教学过程符合科学认知的顺序，在潜移默化中培养学生科学思维和科学研究的能力，体现出理工类大学物理课程思政的核心.

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15. 现代阿拉果圆盘实验在大学物理中设计与应用

郑洽好, 黄瑞轩, 校媛, 卢荣德

大学物理 2023, 42 (10): 44-. DOI: 10.16854 /j.cnki.1000-0712.220591

摘要（417）

PDF（pc）（906KB）（1097）

阿拉果圆盘是发现电磁感应中最非凡的实验，也是大学物理中优质的交叉学科案例.本文介绍了现代阿拉果圆盘实验的数学细节和实验装置简易搭建，在现代模式中使用转速表、转速调节器和电压表可快速地显示电磁阻尼与驱动效应，并选择了可置换不同金属材料圆盘或丝网的便捷模式，可促进其在课堂与实验教学中使用和推广.

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16. 弗兰克-赫兹实验条件的优化方法及定量评估

李潮锐

大学物理 2023, 42 (7): 28-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.220551

摘要（693）

PDF（pc）（1158KB）（1077）

弗兰克-赫兹实验的物理内容丰富，虽然过去已从不同角度对实验条件优化问题进行了广泛讨论. 本文系统地分析了实验优化方法及其评估依据，有助于深刻理解实验物理. 本文利用实验装置所附的默认参数，得到初步实验结果. 根据集电极电流的测量原理，选定集电极电位接近但小于激发电位实验值，进而根据灯丝温度对热电子发射密度的影响规律，调节合适灯丝电压(电流). 最后，改变并观察第一栅极电位影响，由峰处和谷处集电极电流均值及其标准偏差为指标，定量评估实验优化水平，寻找最佳实验条件，以期可得到更合理的实验结果.

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17. 二维、三维无限深环形势阱中波函数的求解与可视化

王玉凤, 付柯, 王跃超, 隋林泓, 姜梦媛, 范亚茜, 李喜彬

大学物理 2023, 42 (1): 55-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.220299

摘要（1226）

PDF（pc）（313KB）（1015）

利用分离变量法对二维以及三维无限深环形势阱的薛定谔方程求解，径向方向波函数的本征值由贝塞尔函数的交叉乘积组合零点确定. 对于三维的情况，可以求得基态波函数的解析解，而激发态的波函数则由数值方法给出其径向的概率密度分布. 对于二维的无限深环形势阱，基态以及激发态的径向概率密度分布均通过数值方法给出.

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18. 傅里叶变换、拉普拉斯变换和伽博变换的关系

曹贞斌

大学物理 2023, 42 (7): 21-. DOI: 10.16854 /j.cnki.1000-0712.220294

摘要（393）

PDF（pc）（469KB）（988）

傅里叶变换、拉普拉斯变换和伽博变换，作为三种常见的积分变换，无论在数学物理的理论研究中还是在各种工程应用中，都有着极重要的价值.本文以傅里叶变换为中心，从逐级修正的角度，详细阐明了三者的理论渊源.

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19. 动量在现代物理中的作用

王海军

大学物理 2023, 42 (6): 1-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.220463

摘要（598）

PDF（pc）（823KB）（964）

公众目前对经典动量的熟悉程度几乎可以和能量相媲美了，动量守恒定律深入人心，等质量小球的对心碰撞效果甚至应用在娱乐节目和舞蹈中.本文通过对量子理论中几个典型物理实例的估算来展示量子动量的应用，带领读者一步步揭露动量本质的同时，也同读者一起思考量子力学中波函数的物理内涵.

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20. 用COMSOL模拟网球拍效应

冯睿骐, 白翠琴

大学物理 2023, 42 (7): 36-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.220452

摘要（396）

PDF（pc）（848KB）（957）

网球拍效应(TRE)指刚体绕第二惯量主轴旋转时的不稳定现象，它作为生活中常见的现象，在物理教学中常被提及，但有关的定量实验较为缺乏. 本文中，我们在约化相空间中给出了TRE的直观解释，并利用COMSOL 软件对该现象进行了研究，研究了不同初始条件参数和刚体设置对翻转周期的影响. 我们发现“翻转耗时”对初始扰动不敏感，用它代替整个翻转周期可以减少测量和仿真模拟中误差的影响，从而在COMSOL仿真中实现了0.14%的测量误差. 此外我们利用手机进行实验，观察到了TRE且定量结果与理论预期一致. 本工作有助于学生形成关于TRE的物理图像，有助于TRE的物理教学定量实验设计.

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