大学物理

赵峥

2015, 34(12): 1-1.

摘要 ( 1214 )

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11爱因斯坦与希尔伯特的合作与竞争在广义相对论诞生前后的几个月内,爱因斯坦与希尔伯特之间既进行了合作探讨,又产生了竞争（[14,15]）.在与爱因斯坦的讨论中,希尔伯特对爱因斯坦的新理论产生了兴趣,他也开始寻找场方程的正确形式.希尔伯特不愧是数学大师,他很快赶了上来.在爱因斯坦把自己的最终论文投给杂志社的同时,希尔伯特也投了稿.

“不确定原理”的一种新讲法——从一维无限深势阱中的粒子引入

顾学文张立云梁裕民

2015, 34(12): 6-6.

摘要 ( 1301 )

PDF (401KB) ( 790 )

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海森伯不确定原理是大学物理的教学难点之一,其严格证明方法超出了大学物理课程的教学范围,所以目前国内多数大学物理教材采取的讲法,都是以电子单缝衍射为例引出动量-坐标不确定关系,然后对此关系进行讨论说明和推广.这种讲法比较形象直观,其难度与一般非物理专业本科教学颇相适合,但其缺点在于没有指明不确定度的确切含义,而且由于叙述过程中仍然暗含着轨道概念,从而容易使学习者产生困惑,不利于学生扬弃经典轨道概念、深化对建立波粒二象性的理解.本文对此略加分析,并提出从一维无限深方势阱内定态粒子的动量-坐标不确定度出发的新讲法,或能在不加大教学难度的前提下,使学生对不确定度的意义有比较确切的理解,并帮助其进一步理解不确定关系的实质.

金属纳米球颗粒的非局域等效电磁参数

孙坚[] 黄杨[] 潘涛[] 徐国定[] 汤丽丽[]

2015, 34(12): 9-9.

摘要 ( 812 )

PDF (780KB) ( 867 )

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基于电磁散射理论,利用散射等效原理,将具有空间色散（非局域）介电特性的金属纳米球颗粒转换成无空间色散（局域）介电特性的颗粒,并得到其等效介电常量和等效磁导率.结合实例,发现由于金属纳米球颗粒内部纵模电场的存在,在这两种情况下的电磁参数存在差异,且在低频段现象尤为明显.

泊松方程格林函数的傅里叶积分求解

张宏浩

2015, 34(12): 14-14.

摘要 ( 1852 )

PDF (278KB) ( 1087 )

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泊松方程的格林函数通常是用高斯定理来求解的,本文给出了用傅里叶变换直接积分求解的方法.在积分时需要选取合适的正规化方法,指出了一种做法的错误,并给出了正确的另一种做法.

导体细线圈在均匀磁场中的自感现象

孟庆宽

2015, 34(12): 16-16.

摘要 ( 1021 )

PDF (353KB) ( 851 )

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利用法拉第电磁感应定律和基尔霍夫第二定律,求解了随时间变化的均匀磁场中静止和旋转的导体细线圈上的感应电动势和感应电流.发现对于静止的导体细线圈,在每个周期内,有两次时间间隔,感应电动势与感应电流反向,并且有两次时间间隔,楞次定律不成立.随着磁场变化的圆频率趋向无穷大,感应电动势的峰值趋向无穷大,而感应电流的峰值趋向一个常数.只有忽略自感,线圈上的感应电动势和感应电流才会满足欧姆定律.最后,分析了导体细线圈所围平面的磁场分布和线圈自感系数.

带有直缝隙的接地大导体板对均匀电场的影响及其数值模拟

王福谦[] 李多[]

2015, 34(12): 20-20.

摘要 ( 741 )

PDF (667KB) ( 460 )

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利用复数坐标系z上的施瓦茨-克利斯多菲变换及其反变换,讨论了带有直缝隙的接地导体板对均匀电场的影响,给出了其电场分布,并利用软件MATLAB绘制出电场线与等势线图,从而定性地研究了直缝隙对均匀电场的影响程度和范围.

中国科学院大学物理科学学院首届教学研讨会会讯

孙亚宁

2015, 34(12): 23-23.

摘要 ( 862 )

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由中国科学院大学（简称国科大）物理科学学院主办,中国科学院理论物理研究所承办的物理科学学院首届教学研讨会于2015年11月20-21日在国科大雁栖湖校区召开.来自物理科学学院本部、理论物理所、物理所、高能物理所、声学所、半导体所等单位的73名教师参加了本次会议.国科大副校长兼物理科学学院院长高鸿钧院士、主管本科教学工作的副校长席南华院士均出席了会议,并分别作了开幕致辞及总结发言.

狭义相对论教学中关于时序能否颠倒问题的讨论

余潇杭蔡支坤张军朋

2015, 34(12): 24-24.

摘要 ( 1590 )

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通过学生在学习狭义相对论的“同时性的相对性”时,对“同时”相对性的理想实验容易产生的一个问题,运用洛伦兹变换、类时类空事件的相关知识进行计算分析和闵可夫斯基空间进行几何描述,清晰直观解答疑难并得到判断事件时序能否颠倒的一般结论.

用Mathematica软件设计最速降线模拟实验的研究

金乐吴炳俊刘祥树

2015, 34(12): 27-27.

摘要 ( 1131 )

PDF (673KB) ( 975 )

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利用Mathematica程序设计并完成了小球最速降线的实验.通过程序建立实验平台,并模拟了小球在不同曲线下的滑行.模拟结果可靠,实验现象直观.形成的课件将为授课带来极大的便利.

弗兰克-赫兹实验自动测量及数据处理

王振宇李英姿张立文董国波李华钱建强

2015, 34(12): 31-31.

摘要 ( 2447 )

PDF (321KB) ( 2069 )

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针对弗兰克-赫兹实验手动测量数据量大且精度不高的问题,提出利用数字示波器对弗兰克-赫兹实验仪自动测量的数据进行采集,并利用Origin对采集到的数据进行处理和分析,计算氩原子的第一激发电位,简化了实验过程,提高了数据处理速度和测量精度.

方波脉冲输入下LC串联电路瞬态分析

万连茂韦立辛

2015, 34(12): 34-34.

摘要 ( 1615 )

PDF (262KB) ( 1048 )

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分析方波脉冲输入下LC串联电路满足的微分方程和换路前后瞬间电容电压、电流连续的初始条件,推导、归纳总结各周期瞬态函数,讨论瞬态函数的特点,采用Pspice软件进行仿真验证理论分析结果.

浅谈创新训练与批判性科学思维的培养——国家精品课程推荐与相关思考

赵诗华[] 陈熹[] 冯玉[]

2015, 34(12): 37-37.

摘要 ( 795 )

PDF (326KB) ( 959 )

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探讨了批判性科学思维的培养对于大学生创新训练的积极作用,并因此推荐包景东教授讲授的国家精品课程及相关教材《格物致理：批判性科学思维》.

Jerk系统的改进型模块化电路实现

李洋唐鸣跃史佳欣

2015, 34(12): 40-40.

摘要 ( 980 )

PDF (1028KB) ( 603 )

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分析了基于Jerk系统的改进型模块化电路,并实现了多涡卷混沌吸引子的具体电路设计.利用计算机仿真与硬件电路进行实验验证,与传统Jerk系统模块化电路相比,该电路更简单,实验结果精度更高.可根据需要,通过换用芯片或调节积分电阻的阻值大小观察混沌现象范围,改变混沌信号的频谱分布范围,便于实际应用.

任意形状磁场区域感生电动势的研究

黄章科金春辉穆成富沈彩万孙宇梁刘艳鑫

2015, 34(12): 45-45.

摘要 ( 1022 )

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讨论任意形状磁场区域所产生的感生电动势的计算方法.首先讨论有限长直导线的情况.然后以圆形、矩形和三角形磁场区域为例来计算,结果表明不同形状的磁场区域对相同长度直导线所产生的感生电动势也不相同.其次研究了磁场对无限长直导线所产生的感生电动势.证明了磁场对无限长直导线所产生的感生电动势仅仅依赖磁场区域的面积大小而与磁场区域的具体形状和导线到磁场的距离等因素无关.

运动的带电金属板所产生的光电效应及其电学特性

李登仟蔡慧选杨晓占

2015, 34(12): 50-50.

摘要 ( 844 )

PDF (278KB) ( 930 )

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首次将带电金属板所产生的光电效应和狭义相对论巧妙的结合起来,进而得出在地面观察者看来：运动的带电金属板间的电压会变小,电场强度不变,电容变大.

普通激光笔的辐射对人的眼睛有害吗？

田野[] 刘玉颖[] 吕洪凤[] 朱世秋[] 祁铮[]

2015, 34(12): 52-52.

摘要 ( 1348 )

PDF (691KB) ( 1215 )

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为了吸引听众的注意力,许多人在演讲时使用激光笔来强调屏幕上的内容信息;小功率的普通激光笔在教学和工作中应用越来越广泛.激光具有高强度、方向性好的特点;本文应用电磁辐射压强分析了激光笔的辐射对人的眼睛是否有害.计算结果表明,即使是功率为3m W的激光笔,它的辐射对人眼产生的压强甚至超过直视太阳光时对人眼产生的压强;直视激光笔对人的眼睛可造成伤害.

《对玻恩及其学派的系列研究》连载④——玻恩与卡门的合作

厚宇德

2015, 34(12): 56-56.

摘要 ( 982 )

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玻恩成为哥廷根大学的讲师之后，认识了稍长于他的另外一位讲师卡门，二人成为朋友并开始合作从品格模型出发研究固体比热问题．玻恩认为二人的这一合作研究对于他的科学生涯具有特殊意义．本文基于二人以及与他们都熟识的数学家库朗的回忆，探讨了玻恩与卡门二人在合作中各自的作用以及终止合作的原因．由此对于玻恩科学生涯的这一个特殊阶段，做若干细节的展示．

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