大学物理

吕腾博, 刘　丽, 刘卫华, 李　昕, 王小力,

2020, 39(01): 1-4. doi:10.16854 / j.cnki.1000-0712.190294

摘要 ( 1151 )

PDF (253KB) ( 617 )

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非对易几何、弦论和圈量子引力理论的发展，使非对易空间受到越来越多的关注. 非对易量子理论不同于平常的量子理论，它是弦尺度下的特殊的物理效应，处理非对易量子力学问题需要特殊方法. 本文首先介绍了Moyal 方程与Wigner 函数，利用Moyal-Weyl 乘法与Bopp 变换将H(x，p)变换成H ^ (x^ ，p^ )，考虑坐标—坐标、动量—动量的非对易性，实现对非对易相空间中星乘本征方程的求解. 并利用非对易相空间量子力学的代数关系，讨论了非对易相空间中狄拉克振子的Wigner 函数和能级，研究结果发现非对易相空间中狄拉克振子的能级明显依赖于非对易参数.

从玻尔假说到发光原理

赵丽娟

2020, 39(01): 5-8. doi:10.16854 / j.cnki.1000-0712.190166

摘要 ( 1314 )

PDF (800KB) ( 1169 )

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光是电磁波，发光即产生电磁波或光辐射，发光物理是发光材料创新设计和应用的理论基础. 本文从玻尔假说出发，通过分析真空中和非真空中的孤立原子的能级和各类跃迁阐述发光的基本原理，通过分析非孤立原子激发态的能量传递阐述量子剪裁发光和上转换发光物理机制，通过介绍与发光有关的诺贝尔奖让学生了解该领域的最新进展，实现大学物理教学中从基础到前沿的跨越.

椭圆截面圆环和扭圆环的转动惯量

于凤军, 田俊龙, 汤振杰, 张希威

2020, 39(01): 9-11. doi:10.16854 / j.cnki.1000-0712.190067

摘要 ( 1619 )

PDF (512KB) ( 993 )

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首先建立了椭圆截面的圆环和扭圆环的数学模型，然后根据定义计算绕3 个坐标轴的轴转动惯量和惯量积，其间充分利用截面图形的对称性对计算过程简化，得到一些有益的结论和结果.

澄清对相对论性原理和协变性的误解

赵凯华

2020, 39(01): 12-13. doi:10.16854 / j.cnki.1000-0712.190405

摘要 ( 1353 )

PDF (338KB) ( 896 )

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近来有些文章断言，在一个惯性参考系里能量守恒的物理系统，在别的参考系看来能量也一定守恒.实际上这些作者混淆了物理方程式的协变性和相对性原理.本文将澄清这一误解.

对一道典型力学问题的思考

王晓颖, 王明利, 侯岩雪

2020, 39(01): 14-17. doi:10.16854 / j.cnki.1000-0712.190014

摘要 ( 1220 )

PDF (554KB) ( 731 )

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分析了用悬线将一重球悬挂于天花板下，然后拉重球下方的另一悬线，此后两根悬线谁先断裂这一典型力学问题.结果表明，当拉动悬线的速度v 小于某一临界速度Vc 时，球上方悬线先断裂;当v>Vc 时，则情况较为复杂，具体是上方悬线断裂还是下方悬线断裂取决于悬线能承受的极限张力Fm ;当v>>Vc 时，选取具有合适的Fm 值的悬线，可使得球下方的悬线先断裂.

量纲分析在大学物理热力学部分中的教学应用

蓝善权, 陈建明

2020, 39(01): 18-22. doi:10.16854 / j.cnki.1000-0712. 190205

摘要 ( 1105 )

PDF (193KB) ( 641 )

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本文首先简单介绍了量纲分析中的齐次定理和Π定理，然后具体例举了量纲分析在大学物理热力学部分的教学应用. 我们的求解过程是：分析例举可能相关的物理量;写出各个物理量的量纲表;分析量纲表，确定相关的物理量和独立量纲;设定无量纲量等式;列出量纲指数方程组并求解.

利用对称性原理推导几何光学三定律

牛冬梅

2020, 39(01): 23-25. doi:10.16854 / j.cnki.1000-0712.190139

摘要 ( 1443 )

PDF (497KB) ( 579 )

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从对称性的角度，分析了光波在无限大均匀介质中、两种媒质的分界面上传播必须遵从的时间和空间平移不变性，推导出光的直线传播、反射以及折射定律，揭示了支配几何光学三定律的更为深刻而底层的对称性原因，这种视角对于光学部分的教学将产生深刻的影响.

再谈相干态在算符编序中的应用

许业军, 李　超, 安　静

2020, 39(01): 26-28. doi:10.16854 / j.cnki.1000-0712.190038

摘要 ( 1176 )

PDF (185KB) ( 748 )

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利用广义Weyl 对应导出了相干态密度算符的S-编序表示. 通过此表示并结合S-编序内的算符积分技术，导出了若干量子玻色算符的S-编序形式(包含了正规编序、Weyl 编序和反正规编序). 此方法进一步推广了相干态在算符编序中的应用.

非简并半导体中费米能级的简单计算及应用

黄海猛, 王常旺, 肖林昊

2020, 39(01): 29-32. doi:10.16854 / j.cnki.1000-0712.190177

摘要 ( 3960 )

PDF (320KB) ( 3315 )

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本文基于半导体器件物理的教学实践，从非简并半导体的玻尔兹曼统计规律出发，总结了载流子浓度变化与费米能级之间的简明规律，即室温下当载流子浓度改变1 个数量级，则其对应的费米能级改变60 meV. 为深入理解该规律，本文通过对非平衡状态下的准费米能级、半导体的功函数、MIS 结构的阈值电压及PN 结的内建电势等实例，对重要参数进行了分析和计算. 该规律有助于学生在学习过程中加深感性认识，培养和提高分析和设计半导体器件的能力.

一种非线性动力学系统混沌现象的深入研究

李明达, 袁哲诚, 罗锻斌

2020, 39(01): 33-37. doi:10.16854 / j.cnki.1000-0712.190009

摘要 ( 1408 )

PDF (1772KB) ( 1231 )

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本文在实验教学中引入一种非线性混沌摆系统，通过调节混沌摆的驱动力周期演示了该非线性动力学系统出现混

沌现象的过程，从而让学生了解混沌现象的参数敏感性、相图特点、频谱特性等基本特性.为了进一步了解该混沌摆的特性，本

文建立了该非线性摆系统的简化动力学方程，在数值上对其进行了研究.基于动力学方程的数值模拟，克服了实验上相关参数

定量改变困难、摆动稳定性不易控制、实验时间周期长等问题.在数值模拟中，通过改变不同参数得到了相图、频谱图以及分岔

图，比较深入详细地对这种混沌摆的相关特性进行了描述，也有利于学生加深对混沌摆的理解.

摆球运动的仿真设计

孟　勇

2020, 39(01): 38-44. doi:10.16854 / j.cnki.1000-0712.190133

摘要 ( 1549 )

PDF (2155KB) ( 1029 )

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物体的摆动是自然界最基本的运动形式之一，同时也是力学课程中的基础内容之一.在牛顿力学与拉格朗日力学原理指导下本文利用数学软件Maple 强大的计算与图形制作功能对大角度单摆、双摆、有阻力情况下的傅科摆运动问题进行了分析计算，并制作其运动的仿真动画，以精确、生动、形象的动画反映摆球运动的物理规律，实现了可视化教学的目的.

蔗糖溶液折射率与浓度关系的理论和实验探究

许　飞, 朱江转, 高云静, 郑虎林, 李中超, 朱怡然

2020, 39(01): 45-47. doi:10.16854 / j.cnki.1000-0712.190220

摘要 ( 3254 )

PDF (557KB) ( 1552 )

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光在介质中的传播遵循费马原理.在均匀介质中光沿直线传播，非均匀介质中，光的传播轨迹比较复杂.本文以蔗糖溶液为研究对象，设计了光在非均匀介质中传播实验，建立了相关模型，理论分析了溶液折射率随深度(浓度)变化的关系.进行了数据拟合，得出溶液折射率随液体深度变化的表达式.

光栅衍射实验中测量光栅常数的两种辅助方法

金芳洲

2020, 39(01): 48-52. doi:10.16854 / j.cnki.1000-0712.190066

摘要 ( 3219 )

PDF (832KB) ( 1362 )

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衍射光栅可以将不同波长的光在空间上分离开，在光谱分析领域中有广泛应用.利用光栅的衍射来测量光栅常数是大学物理实验中的一个典型实验，而本文介绍的正是光栅衍射实验中的两个有趣现象：一是旋转光栅时，谱线的偏转角存在一个最小值;二是光栅旋转到一定角度时，衍射光斑会逐渐消失在视野中.论文从理论上分析解释这两种现象，并设计出两种测量光栅常数的方法，在实验上进行验证.与传统的用最小偏转角测光栅常数的方法相比，本文重点分析了由判定最小偏转角位置偏差所带来的影响，并提出了对称旋转测量的方法来进一步减小误差.

秋千参数自激振动的数学模型与数值模拟

杨百愚, 王翠香, 王斌科, 李春旺, 范　琦, 田昌会

2020, 39(01): 53-56. doi:10.16854 / j.cnki.1000-0712.190080

摘要 ( 1237 )

PDF (880KB) ( 948 )

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将秋千视为变长度单摆，基于归一化高斯函数构造了摆球相对摆杆的速度表达式. 在此基础上建立了秋千的非线性动力学微分方程，并据此数学模型对秋千运动进行了数值模拟，得到了秋千的运动规律和功能转化的机制.

专业差异性基础物理实验教学改革探索———以安徽理工大学为例

李成龙, 圣宗强

2020, 39(01): 57-60. doi:10.16854 / j.cnki.1000-0712.190059

摘要 ( 1039 )

PDF (474KB) ( 987 )

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本文以安徽理工大学为例，简要地介绍了该校以专业差异性为主要特色的基础物理实验教学改革实践，主要表现为该校物理实验课程改革在教学内容改革方面的新措施. 这些措施涉及实验内容分类、内容补充和解决内容“分歧”. 通过这些具体新措施的实行，学校提高了物理实验课的教学水平和学生物理实验课的学习积极性.

国内物理类和理工专业大学生创新成果分析———以2010 年来《大学物理》大学生园地栏目刊文为例

魏慧玲, 马春旺, 毋琪雯, 史亚婕

2020, 39(01): 61-65. doi:10.16854 / j.cnki.1000-0712.190236

摘要 ( 1104 )

PDF (1890KB) ( 434 )

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本文以发表在《大学物理》大学生园地栏目的大学生论文为例，分析了物理学类和理工专业大学生开展创新研究所发表的创新成果的特征，为基于“双万计划”和“六卓越一拔尖”人才培养2.0 建设环境下的物理学类和相关理工本科专业的大学生创新活动提供建议.

利用洛伦兹水车研究混沌现象

成乃涵, 程敏熙, 李春兰, 林莫迪, 杨上照

2020, 39(01): 66-70. doi:10.16854 / j.cnki.1000-0712.190047

摘要 ( 2103 )

PDF (1718KB) ( 1098 )

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洛伦兹水车是描述混沌系统的模型. 本文从理论上分析了洛伦兹水车的运动方程，并制作了一台洛伦兹水车系统.

用手机拍摄视频，再用视频分析软件Tracker 追踪水车的运动状态，快速便捷地画出相应的相图，既出现混沌吸引子，又具有

初值敏感性. 通过对多个实验图像的分析，证明本系统为混沌系统.

Berthelot 流体的热力学性质和参数解

黎丹聃, 米丽琴, 陈青辰, 林芳禾

2020, 39(01): 71-76. doi:10.16854 / j.cnki.1000-0712.190182

摘要 ( 1198 )

PDF (607KB) ( 1417 )

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研究了Berthelot 流体的热力学性质.导出了单原子Berthelot 流体Helmholtz 自由能、熵、吉布斯函数、内能和焓;求得

了Berthelot 流体两相共存的的参数解，并用参数解讨论了Berthelot 流体的相图和热力学量在临界点的行为及其相关性质.本文的研究为符合Berthelot 流体的物质提供了热力学及其相变的解析理论.

封面说明

陈晓林

2020, 39(01): 77.

摘要 ( 762 )

PDF (59KB) ( 208 )

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今年是奥斯特、安培、毕奥和萨伐尔各自发现以他们的名字命名的定律的200 周年.本刊以他们的事迹

作为今年的封面，致以敬意.

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