大学物理

反常Frullani 积分

吴崇试

2017, 36(6): 1-5. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.06.001

摘要 ( 1582 )

PDF (254KB) ( 575 )

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讨论了一类特殊的反常积分，称为反常Frullani 积分，它们形似Frullani 积分，然而不满足Frullani 积分存在条件.从两个基本的反常Frullani 积分出发，导出了一系列的方程Frullani 积分.

矢势A场中二维超导感应电流的干涉

李元杰，贾文川

2017, 36(6): 6-8. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.06.002

摘要 ( 1090 )

PDF (2052KB) ( 545 )

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在二维超导金属面上，用被超导屏蔽的距离为d 的两无限长直磁通垂直穿过，开始dΦ/dt≠0，并在二维超导金属面上感应两个反向等值电流，然后使dΦ/dt= 0 且两磁通皆维持Φ₀不变.本文计算并模拟了二维超导金属面上感应电流的干涉分布流线.我们称这一效应为L-J 效应，它是A 场中的超导感应电流干涉效应.

微扰随时间指数衰减时谐振子系统能量的单调与非单调增长

李照，杨子倩，张梦男，周晓宇，李永平，刘全慧

2017, 36(6): 9-14. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.06.003

摘要 ( 1439 )

PDF (846KB) ( 536 )

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在含时微扰势能ηxe-t/τ( 其中η 为微扰强度参量，τ 为微扰的特征时间) 作用下，一维谐振子系统能量随时间的变化，可分为单调上升和震荡上升这两种情况.定性来说，可以用微扰特征时间和谐振子的固有频率的比值来区分这两种情况.当这个比值较小，吸收呈现单调上升; 当这个比值较大时，吸收呈现震荡上升.另外，我们还发现，微扰一旦作用，系统就离开基态，短时间内和微扰的特征时间无关.

相对论重离子碰撞中背景磁场的计算与分析

艾鑫，冯笙琴，钟洋

2017, 36(6): 15-20. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.2017.06.004

摘要 ( 1296 )

PDF (993KB) ( 766 )

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通过洛伦兹变换推导了相对论匀速运动点电荷磁场公式.在此基础上得到了相对论重离子碰撞中背景磁场的计算公式，并考虑原子核在纵向的厚度.对RHIC 能区Au-Au 碰撞和LHC 能区Pb-Pb 碰撞所产生的磁场进行了数值计算，着重讨论了原点磁场的能量依赖性质并给出了直观的定性解释.

均质圆环胎刚体的转动惯量

王永超

2017, 36(6): 21-22. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.06.005

摘要 ( 1468 )

PDF (314KB) ( 1259 )

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根据转动惯量的定义，运用计算转动惯量的质量投影法，计算了均质圆环胎刚体对转轴的转动惯量.

用近似轨道方程计算地球轨道的偏心率

于凤军

2017, 36(6): 23-24. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.06.006

摘要 ( 1482 )

PDF (248KB) ( 1044 )

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对地球的椭圆轨道方程进行近似处理，然后应用开普勒面积定律和季节长度计算其轨道偏心率.

一种分析瞬心加速度的简单几何方法

陈奎孚，何卫

2017, 36(6): 25-27. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.06.007

摘要 ( 1727 )

PDF (367KB) ( 1327 )

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给出分析速度瞬心之加速度的一个简明方法，它只使用了刚体平面运动的速度瞬心法、加速度的定义和曲率的定义.

费马原理在球面界面理想成像中的应用———主轴外物点

万建杰，邹佳兵

2017, 36(6): 28-30. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.06.008

摘要 ( 1634 )

PDF (326KB) ( 872 )

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费马原理是几何光学的一个基本原理.其物理意义是: 光在空间中实际传播路径是以光程取极值的路径传播.本文给出了运用费马原理直接推导得到主轴外物点的球面反射和球面折射的实际光线方程的新方法，并使用近轴条件得到了相应的物像公式.

利用焦利氏秤测定弹簧有效质量实验的几点讨论

张春玲，孙骞，崔秀美，唐蕾

2017, 36(6): 31-35. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.06.009

摘要 ( 1429 )

PDF (402KB) ( 1403 )

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从利用焦利氏秤测定弹簧有效质量实验出发，研究了弹簧与重物组成的系统做简谐振动时，弹簧形状和质量等参数对弹簧有效质量的影响，分析了开始计时的取点问题以及使用不同数据处理方法所带来的影响，并对所用开放式教学方法进行了探讨.

基于LabVIEW 的单臂、双臂电桥仿真实验系统开发

杨铁柱，赖晓磊，张志强，苏明，孟书生，潘峰

2017, 36(6): 36-40. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.06.010

摘要 ( 1536 )

PDF (1915KB) ( 833 )

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针对大学物理实验中的直流电桥测电阻实验，统一了单臂电桥和双臂电桥中流过检流计的电流强度计算公式.以 LabVIEW 为开发工具，设计了一套集直流单臂、双臂电桥测试功能于一体的虚拟仿真实验系统，实现了单臂电桥测量中值电阻和双臂电桥测量低值电阻的全部功能.在大学物理实验教学中，将虚拟仪器用于实验教学，辅助讲解教学难点，有效地提高了教学质量; 将虚拟仿真实验通过VI 生成应用程序( EXE) 放在校园网上，用于信息化教学，为学生预习、复习提供了自主学习空间.

基于迈克耳孙干涉光程差放大法的微小位移测量

黄珍献，刘跃，贾光一

2017, 36(6): 41-43. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.06.011

摘要 ( 1544 )

PDF (350KB) ( 1322 )

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基于迈克耳孙干涉光路，介绍了一种新的测量微小位移的实验方法.通过在迈克耳孙干涉原光路中添加平行平面镜组，使入射光和反射光在反射镜组中多次反射. 当平行平面镜之间的距离发生微小变化后，两反射光束之间光程差将会被放大，通过观测干涉条纹的变化可以计算出微小的位移. 设计了实验光路，对该方法进行了实验验证. 与传统的迈克耳孙干涉实验相比，该方法的测量精度有很大的提高.

转向与复归: 科学史家普赖斯的物理情

董国豪，潜伟

2017, 36(6): 44-49. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.06.012

摘要 ( 1361 )

PDF (231KB) ( 538 )

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在科学史学科创建和发展初期，一批由物理学家转向的科学史家作出了巨大贡献.上世纪中叶，青年物理学家普赖将学术兴趣转向科学史，但物理学的经历和思想并未远离他的学术研究，反而助推他形成了科学史定量研究、大科学观念和“互育”思想等重要理论.这段历史既反映了科学史家普赖斯的物理情结，也展示了学科交融的另一种实现方式.

质量非均匀分布的烟囱在倾倒过程中的力学分析

侯吉旋，李志昂，郭兴，牛梽豪

2017, 36(6): 50-51. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.06.013

摘要 ( 1459 )

PDF (431KB) ( 1367 )

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烟囱倒塌的过程中可能会在某处断裂.本文研究了质量非均匀的烟囱倾倒过程中各部位的受力与扭矩，并通过扭矩极大值点找出烟囱断裂位置.

盲人导航眼镜的研究

刘兴云，杨火祥，刘鑫豪，鲁池梅，马朗，丁可玉，蔡志鹏，姚佳杏

2017, 36(6): 52-55. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.06.014

摘要 ( 1829 )

PDF (1211KB) ( 715 )

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现代社会高楼林立、交通发达，对于盲人来说，到处都有障碍物，这给他们的出行带来了诸多不便，盲人出行安全也逐渐成为人们关注的焦点.本导航眼镜就是以辅助盲人出行为目的，通过在眼镜上设计两套超声波测距系统来解决帮助盲人及时避开障碍物.将超声波测量得到的数据进行相关的算法处理，能够得到障碍物距离、速度、方位三方面的信息，以左右振动的形式告知盲人，从而达到给盲人导航的效果.眼镜结构简单，操作方便，具有集成度高，准确性好，低功耗，低成本等特点，市场前景广阔.

光在突变介质界面传输特性的FDTD 方法研究

陈羽，彭勇宜，夏辉，欧阳方平

2017, 36(6): 56-60. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.06.015

摘要 ( 1120 )

PDF (1204KB) ( 641 )

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利用时域有限差分( FDTD) 方法，结合Matlab 编程，研究了光在突变介质界面的反射、透射与干涉.研究改变边界位置介电系数的变化率、连续性等，对反射光强的影响; 调整薄膜厚度、电磁参数等，实现了对光干涉现象的动态建模.FDTD 方法能够获得电磁场的时域数值解，可以直接进行动态演示; 同时，运用FDTD 方法可以通过改变介质结构，电磁参数等构筑计算机试验，真正实现让学生自己动手，去观察，去发现隐藏在物理表象下的物理本质.

构建大学物理教学团队，促进大学物理教学

次仁尼玛，宁长春，陈天禄，张辉杰，汪亚平，刘茂元，高启

2017, 36(6): 61-65. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.06.016

摘要 ( 1468 )

PDF (211KB) ( 712 )

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介绍了大学物理教学团队的含义、实践方法，以及其对于大学物理教学所具有的功能和价值.对于大学物理的教学改革而言，是一种新的尝试.

橡胶气球非线性特性的理论与实验研究

冯翰祺，陈昶荣，李跃辉，张宇，侯春风，王玉晓

2017, 36(6): 66-72. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.06.017

摘要 ( 1336 )

PDF (1414KB) ( 2122 )

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根据橡胶气球的热力学性能及门尼模型理论，推导出橡胶气球膜在充气与放气两个过程中受到的附加压强与气球半径的关系，并以此推导出不同半径气球内部的压强，以及两个相互连通的气球体积变化与内部压强的关系，理论结果与实验相吻合.将橡胶气球模型应用于简易气垫船研究，建立了气垫船运动模型，并利用实验结果对理论模型进行了修正.

条形挡光片测速的误差分析及修正方法

张锁宾，黄育红，袁赟，周文飞，张宗权

2017, 36(6): 73-77. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.06.018

摘要 ( 2004 )

PDF (445KB) ( 480 )

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在利用气垫导轨装置及配件进行的各类实验中，速度作为一个基本的待测量，其准确测量有着重要的意义.通常利用MUJ-6B 通用计数器记录不同类型挡光片经过光电门的遮光时间，用游标卡尺测得遮光距离从而得到速度值.本文从光电计时原理分析了使用U 形挡光片、计时方式2 不会出现系统误差，而使用条形挡光片、计时方式1 会出现较大系统误差的原因.我们进一步利用气垫导轨上两弹簧连接滑块做简谐振动模型的理论公式推导出条形挡光片遮光时被光电门“吞掉”的宽度，进而得到了速度的修正公式.此外，通过气垫导轨上的动量守恒实验从另外一个角度验证了速度修正方法的正确性.

关于召开2017 年大学物理及大学物理实验在线开放课程群建设研讨会的通知

2017, 36(6): 77.

摘要 ( 635 )

PDF (99KB) ( 172 )

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半绝缘GaAs 的欧姆接触电极材料Ag /Co 掺杂的非晶碳膜制备与检测

杜维嘉，翟章印，吉帅，藏婷玉

2017, 36(6): 78-81. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.2017.06.019

摘要 ( 1250 )

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稳定的欧姆接触对半导体器件的正常工作起到至关重要的作用.目前市场上主要采用金/金锗镍合金作为n 型GaAs 的电极材料，工艺复杂，成本高昂.本文研究了一种新型的、廉价的适用于半绝缘GaAs 的欧姆接触电极材料Ag /Co 掺杂的非晶碳膜及其制备过程，以便于读者对半导体器件的制备工艺和流程有所了解.

封面说明

穆良柱

2017, 36(6): 82.

摘要 ( 819 )

PDF (171KB) ( 413 )

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今年是路德维希·玻尔兹曼( Ludwig Boltzmann)发表划时代著作[1]140 周年.在此文中，玻尔兹曼明确提出了一个封闭热力学体系处于平衡状态的熵与其微观状态数的关系，用今天习惯的记号，即S=k ln Ω.这一公式揭示了自然界的一个重要规律，对于之后物理学，特别是统计物理学的发展起到了奠基的作用.

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