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. 测量不确定度分析在大学物理实验中的应用——单摆测重力加速度

张竺立, 陈鑫磊, 逯美红

大学物理 2022, 41 (2): 31-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.200521

摘要（9533）

PDF（pc）（826KB）（2316）

重力加速度是物理学中一个重要的力学常量，其测定方法有很多，在大学物理实验中常用到的测量方法是单摆法. 但实验原理仅研究了单摆摆球的运动，忽略了摆球大小、浮力、摆线质量等因素的影响，因此测量结果不够精确. 通过对引起单摆法测定重力加速度的相关系统误差进行修正，得到相对精确的重力加速度公式和相应的合成标准不确定度公式. 最后对测得的数据进行合理地分析和计算，最终得出较为精确的实验结果.

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3. 光由光密介质射向光疏介质时半波损失的条件

邱慧斌, 吴俊杰, 肖东华, 胡天一, 钟乘杰, 李晓彬

大学物理 2022, 41 (6): 40-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.210465

摘要（4384）

PDF（pc）（475KB）（2280）

本文通过对反射波和入射波振幅的比值关系进行详细解析推导、作图呈现和分析讨论，给出反射光和入射光相位差在折射率-入射角空间的详细分布图，并指明半波损失发生的各种条件，其中包括光由光密介质射向光疏介质时反射光发生半波损失的条件. 研究表明当光束由光密介质射向光疏介质时反射波也可能发生半波损失，而当光束由光疏介质射向光密介质时反射波也不是一定会发生半波损失. 澄清和补充了一些现有教科书中不很明确的结论.

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4. 基于电磁感应原理的单摆法测量重力加速度

魏杰, 易家乐, 喻慧琴, 杨帆, 田勇, 何小风, 里霖, 胡晓军

大学物理 2022, 41 (5): 52-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.210435

摘要（789）

PDF（pc）（265KB）（2141）

本文将单摆法与电磁感应原理相结合，用永磁球体作为摆球，并且在其正下方放置多匝线圈.当摆球做简谐运动时，线圈内部磁通量对应地发生周期性变化，从而产生周期性的感应电动势. 使用滤波器模块过滤噪声，并利用示波器采集周期性信号. 通过判读电动势信号即可准确获取单摆的周期信息. 进一步通过改变摆球和线圈之间的相对高度衡量电磁阻尼对于测量的影响，发现测量的周期与相对高度无关，说明电磁阻尼是可以忽略的，这与半定量分析结果是一致的.本文测量的重力加速度实验值与本地参考值有很好的一致性.

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5. “韦氏摆”振动规律研究

姜付锦, 韩灿

大学物理 2021, 40 (11): 15-. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.210083

摘要（2506）

PDF（pc）（685KB）（1598）

本文先根据韦氏摆振动特点猜想其一种可能的振动模型，再由这种模型写出韦氏摆的动力学微分方程组，然后求解出振动的简正频率和振动的解析解，最后对解析解进行数值模拟并与实验数据进行比对，证明了猜想的合理性.

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6. 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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7. 钠原子 s、p 能级量子缺的普通物理实验粗测法

丁又也, 张三军, 尹亚玲

大学物理 2021, 40 (12): 62-. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.210080

摘要（1313）

PDF（pc）（241KB）（1464）

“分光计的调节与三棱镜折射率的测量”是普通物理实验课程中的一个经典实验.在该实验中，学生在进行三棱镜折射率测量时可以观测到汞灯光谱，直观形象，但是未深入探究原子谱线的产生机理.“钠原子光谱实验”是近代物理实验中的经典实验，学生通过计算量子缺、绘制能级图，认识谱线和原子性质.本实验将二者的思想和方法结合，并贯通拓展，使用学生熟悉的分光计直接观测钠原子光谱，再利用内插法计算钠原子 s、p 能级的量子缺，从而深入认识谱线和原子性质. 根据分光计实验，s、p能级量子缺的最终计算结果为 1.348、0.882，和精确计算值相符，证实本实验方案切实可行.

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8. 低成本改进一种简易测定水的汽化热实验装置

李金英, 刘霜, 王萌, 杨雨馨

大学物理 2022, 41 (3): 23-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.210215

摘要（607）

PDF（pc）（803KB）（1460）

针对大学物理实验手动测定水的汽化热装置存在蒸汽冷凝严重、冷凝水混入量热器、蒸汽温度测量不准确从而导致较大系统误差、影响实验教学效果的问题，本文对实验装置结构进行了适当改进，通过自制四口瓶蒸汽过滤器代替传统简易蒸汽过滤器，对实际蒸汽温度进行了测定，从而降低了系统误差；通过在蒸汽输气管上加装可调温电热加热套，减少了水蒸气冷凝对实验结果的影响. 实验结果表明，该改进装置稳定可靠、成本低且测定精度高，可以使测量结果与公认值的相对偏差从未改进前的10.4%降低到3％以内.

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9. 量子力学的数学基础

杨师杰

大学物理 2022, 41 (9): 4-. DOI: 10.16854/j.cnki.1000-0712.210619

摘要（1790）

PDF（pc）（2439KB）（1426）

本文系统地表述量子力学的数学基础，讨论了线性内积空间、希尔伯特空间完备性、函数空间以及连续基表示，以及自伴算符、施图姆-刘维尔系统的本征值问题和自然边界条件等，并以量子力学具体对象为例，讨论了非正规奇点情形下的自然边界条件.这些条件不是附加的，而是薛定谔方程本身所具备的.

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10. 旋转液面的光学性质探究及应用

刘天奇, 冯一辰, 张蒙玥, 李安

大学物理 2022, 41 (2): 77-. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.210038

摘要（701）

PDF（pc）（781KB）（1423）

匀速旋转的圆柱形容器带动其中盛放的液体围绕容器中心轴匀速旋转时，液体的表面在离心力与重力的综合作用下会形成一个抛物面. 该抛物面的光学焦距与重力加速度和转速有关，从而利用该装置测量了本地的重力加速度，并利用抛物面聚光的性质制成了一个简易的反射式牛顿焦点系统望远镜，还测定了望远镜的横向放大率与转速之间的关系.

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11. 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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12. 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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13. 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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14. 相位型光栅的衍射及分光功能

邹意蕴, 林佳丽, 卢悦媛, 阎晓娜

大学物理 2021, 40 (11): 64-. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.210104

摘要（3603）

PDF（pc）（407KB）（1331）

利用相干叠加思想推导了平面波通过相位型光栅的衍射表达式. 结果表明，相位光栅衍射可以实现将最大衍射光强集中在具有分光功能的±1 级，克服了振幅光栅衍射中具有最大衍射光强的 0 级无分光功能的缺陷. 讨论了相位层引入的相位、光栅占空比对±1 级衍射光强的影响. 利用相干叠加思想得到的衍射公式物理意义明确，便于掌握，并可应用于其他衍射结构.

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15. 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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16. 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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17. 《大学物理》2021 年总目次

大学物理 2021, 40 (12): 85-.

摘要（413）

PDF（pc）（170KB）（1279）

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18. “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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19. Monte-Carlo 法模拟二维 Ising 模型———Metropolis、Swendsen-Wang 与 Wolff 算法的对比

徐琳, 陈雨泽, 刘家昊

大学物理 2022, 41 (1): 79-. DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.210101

摘要（2288）

PDF（pc）（336KB）（1261）

Ising 模型是一种应用广泛的磁自旋相互作用模型，其二维情况严格求解极为复杂，实际应用中通常利用 Wolff 算法进行模拟.Wolff 算法目前被认为是最好的聚类翻转Monte-Carlo 算法. Metropolis 和 Swendsen-Wang 算法同 Wolff 算法类似，理论上也适用于Ising 模型的模拟，却未有文章将三者系统对比来说明 Wolff算法的优越性，本科课程对于 Monte-Carlo 算法的介绍也较少.本文分别利用三种算法模拟了二维 Ising模型，介绍了其算法原理、参数选择及实现方式，分析对比了三种算法的模拟效果和适用范围，从而总结说明在二维 Ising 模型的模拟中 Wolff 算法效果更好的原因.

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20. 固体物理教学中电子态密度的计算

杜林, 田宏玉, 任重丹

大学物理 2022, 41 (4): 77-. DOI: 10.16854 /j.cnki.1000-0712.210438

摘要（2614）

PDF（pc）（887KB）（1258）

电子态密度是指单位能量范围内的状态数，是与电子能带结构密切相关的一个物理量.为了计算电子的比热和晶体的输运性质，必须用较精确的方法计算出晶体的电子态密度.大多数教材中对该部分的处理通常采用简化模型，并不能反映一般情况下态密度的计算思路.本文从电子态密度的公式出发，详细说明了二维石墨烯和三维面心立方晶格态密度的计算步骤，并且对其中细节给出了基于数值计算的详细解释.

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