大学物理

赵峥

2021, 40(2): 1-11. doi:10.16854/j.cnki.1000- 712.200476

摘要 ( 1307 )

PDF (1790KB) ( 646 )

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这篇文章列出了 2020 年诺贝尔物理学奖获得者彭罗斯对广义相对论和黑洞理论做出的重要贡献. 它包括著名的奇点定理、彭罗斯图、彭罗斯过程和宇宙监督假设等. 介绍了彭罗斯和霍金之间的友谊和合作. 也简要介绍了另两位 2020 年诺贝尔物理学奖获得者根泽尔和盖兹对存在于银河系中心的超大质量致密天体的发现.

受迫振动非线性特性的教学拓展

丁红胜, 王佳曦, 张师平, 董军军

2021, 40(2): 12-17. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.200335

摘要 ( 1121 )

PDF (1739KB) ( 551 )

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受迫振动在大学物理和大学物理实验中均是重点教学内容，为了使学生更加深入理解受迫振动的非线性特性，本文基于波耳共振仪所涉及的非线性因素和实验数据，对受迫振动方程进行非线性修正，利用数值分析探讨其非线性特性.通过引入硬弹簧型杜芬方程，探讨系统由周期性运动进入混沌状态的演化，将受迫振动中相对稳定的平衡点与奇异吸引子进行类比，拓展非线性振动教学内容.

亥姆霍兹线圈磁场均匀范围的研究

莫云飞, 周群益, 侯兆阳, 周丽丽

2021, 40(2): 18-20. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.200137

摘要 ( 1532 )

PDF (1367KB) ( 491 )

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推导了双环电流磁感应强度在直角坐标系中的解析式，将公式无量纲化，通过第一类和第二类完全椭圆积分计算场强的两个分量，从而计算合场强，画出亥姆霍兹线圈内外磁感应强度合场强曲面和三维均匀区域，发现磁场的均匀区域是“八爪”形状，并与双环电流不同距离的场强和均匀范围进行了比较.

介质存在时利用镜像法求解电势的讨论

付春娥

2021, 40(2): 21-22. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.200300

摘要 ( 2334 )

PDF (1077KB) ( 1027 )

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镜像法是解析求解静电定解问题时一种比较简单的方法，即在所求解的空间之外引入镜像电荷，并使得由镜像电荷与源电荷激发的场的叠加形成的总场满足边界条件及边值关系即可.当将这种方法应用于介质存在的情形时，本文发现可以选择两种不同的镜像电荷，最终求得空间中同样的电势解.这也符合静电问题的唯一性定理，因为无论哪种镜像电荷，均没有改变原空间中的源分布，亦没有改变边界条件与边值关系.而由总场即可求出束缚电荷的电量，此时将进一步发现只有一种镜像电荷与束缚电荷的电量相等.

参数微扰法中基态能量与近似级数的关系

吴锋, 孟丽娟

2021, 40(2): 23-24. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.200121

摘要 ( 1117 )

PDF (947KB) ( 221 )

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基于参数微扰法并使用满足空间交换对称性的波函数计算了氦原子的2 到12 级近似基态能量.计算表明，随着近似级数的增加，氦原子基态能量逐渐降低，改变量越来越小，基态能量与实验值的绝对误差存在一定起落.因此，选择合适的近似级数对氦原子基态能量的精确计算具有重要作用.

用DIS 数字化信息系统测量金属棒中声速的有效方法

颜茜, 祝菲霞, 袁正能, 王昆林

2021, 40(2): 25-31. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.200105

摘要 ( 1164 )

PDF (2085KB) ( 997 )

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本文设计了一种将驻波法与声波传感器相结合测定金属棒中声速的有效方法.将金属棒固定在中点，沿轴向摩擦激励纵振动并在棒中形成驻波而发声，用DIS 数字化信息系统接收声波信号，得到波形图，由此测得棒中声波的基频和声速.本文分别测定了铝、钢、黄铜、紫铜4 种不同金属材料棒中的声速.结果表明，同种材料、不同长度金属棒中声速的测量结果基本相同; 各种金属棒中声速的测量值与公认值的相对误差小于6.00%. 此方法的特点是将声波信号变成可视波形，并可从波形图中直接提取准确的计算参数.

关于密立根油滴实验数据处理的新探讨

郑雪丽, 李巧梅, 汪涛, 韩忠, 雷迪

2021, 40(2): 32-35. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.200070

摘要 ( 2893 )

PDF (1345KB) ( 773 )

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密立根油滴实验是大学物理的经典实验，通过处理实验测量数据即可得出基本电荷量. 各高校开展实验的方法基本相同，但处理实验数据的方法却各式各样. 为了减小因数据处理带来的误差，提出多种方法结合处理数据，即在作图法的基础上增加分组法和最小二乘法处理数据，结果显示误差明显减小. 通过5 个教学班的试验教学，验证了文中观点的可行性，并取得了良好的效果，可在实际教学中应用推广.

密立根油滴实验再认识

董键

2021, 40(2): 36-41. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.200130

摘要 ( 2318 )

PDF (1493KB) ( 2211 )

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密立根油滴实验用于证明电荷量子化是合适的，但要将电荷量测量准确就不容易了，需要克服诸多实验上的困难，很多人借助“后期算法”进行修饰.油滴的布朗运动是一个重要因素，它对油滴平衡电压和下落时间都有影响，若合理应对，还是能改善测量的准确性，再结合电量-编号作图法，可以简洁地证明电荷量子化，并求得元电荷较为准确的值.本文还分析了电荷量测量误差的分布特点，并用测量数据有效数字的限制进行了恰当的解释，为选取合适的油滴奠定了理论基础.

基于分光光度计的食用油折射率实验研究

李小康, 许世军

2021, 40(2): 42-47. doi:10．16854 /j．cnki．1000-0712．200182

摘要 ( 813 )

PDF (1527KB) ( 273 )

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为获取不同食用油的光学色散特异性，须研究其折射率随波长变化特征.忽略光的散射影响后，建立了一种用于分

光光度计的新双层载玻片模型，用此载玻片分别盛载菜籽油、芝麻油、餐厨废弃油、掺伪菜籽油、掺伪芝麻油，实验获取380 ～

1500 nm 的透射光谱，进而研究了5 种油品的折射率随波长变化特征.研究结果表明5 种油品的折射率随波长的变化特性较相

似，在1210 nm、1400 nm 波长处均出现折射率特征峰; 各油品在其特征峰处的折射率有着显著的区别，5 种油品在1210 nm 波

长处的折射率分别为1.512、1.472、1.456、1.576、1.612.此研究证实了新双层载玻片模型是可行的，共同折射率特征值与共同特

征光谱标志着不同油品存在诸多关联性成分，5 种油品在1210 nm 波长处的折射率特征值，可以作为油品鉴别的有效指标.

基于底线管理提升课程教学质量的探索与研究

李晨霞, 沈为民, 沈常宇, 康娟, 张艳, 冯桂兰, 金尚忠

2021, 40(2): 48-51. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.200212

摘要 ( 1044 )

PDF (1439KB) ( 154 )

相关文章 | 多维度评价

针对传统专业课教学存在教学方法落后、过程管理松懈，更有甚者，通过降低试卷难度、变相泄题等不正当手段使

学生通过课程考核等问题，中国计量大学光学原理教师进行了底线管理教学探索与改革.通过及格考试、基础训练系统、能力

提升教学、评价模式改革等手段，在不明显增加学习负担的前提下，使学生能及时解决课程学习中的基础性问题，充分了解通

过课程考核的基本方法和努力方向，明确能力提升和获取教师帮助的途径，真正达到课程基本要求.实践表明，基于底线管理

的教学改革在提高学生学习效率，减轻教师重复性工作，提升课程教学质量等方面取得了良好的效果.

“大学物理”课程线上教学案例分享

王丽, 崔金玉

2021, 40(2): 52-54. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.200264

摘要 ( 1396 )

PDF (1962KB) ( 375 )

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本文介绍了营口理工学院“大学物理”课程的设置，从线上教学资源的准备、线上教学活动的设计以及课程考核方

式三个方面，对该校“大学物理”课程线上教学案例进行分享.疫情期间的线上教学，为该校“大学物理”课程教学改革打开了

一扇崭新的大门，此次教学尝试，将会在今后的教学实践中不断完善.

疫情期间线上大学物理教学质量提高方法

张子静, 刘丽萍, 赵远

2021, 40(2): 55-58. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.200281

摘要 ( 995 )

PDF (1269KB) ( 204 )

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针对疫情防控期间线上教学的需求，鉴于高校大学物理课程大班授课特点，结合我校前期大学物理MOOC 网络线

上课程应用经验和学生学习习惯，实施了基于选择题提问实时反馈的线上教学方法.本文首先对大学物理大班网上教学面临

问题进行了分析，然后通过选择题提问时段设计、选择题类型设计和选择题考核方式设计，全面阐述了该方法的实施方案.最

后通过一个学期的教学实践，统计结果表明该方法可以有效提高线上教学质量.

广义热波长: 定义、意义和应用

李心宇, 张子奕, 王鑫, 刘全慧

2021, 40(2): 59-62. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.200139

摘要 ( 2059 )

PDF (1125KB) ( 435 )

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光子气体和低温下强简量子气体都不是经典理想气体，通常的热波长没有意义。但是，它们存在每个粒子的平均

动量，因此可以定义广义热波长.这个热波长是系统量子相干性的一个量度，在非简并条件下，实物粒子系统广义热波长回到

通常的热波长.简并条件下，热力学系统的线度必须大于广义热波长，因此导致了对热力学系统出现相关现象的最小线度，即

最小线度判据.本文利用这一判据给出了一些典型系统的最小线度.

激光多普勒测速实验虚拟仿真及硬件改进

毛梦辉, 宋喆祥, 罗天海, 蔡微

2021, 40(2): 63-69. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.200297

摘要 ( 1185 )

PDF (2445KB) ( 931 )

相关文章 | 多维度评价

针对传统激光多普勒测速实验系统中硬件采样率有限及多普勒信号自动化处理性能较弱的问题，本文开展了实验

系统虚拟仿真及硬件改进.利用Unity 3D 和Matlab Apps 对实验内容及其信号处理方法进行了建模，通过虚拟仿真的开发，学

生可更深入地了解实验系统的细节; 采用LabVIEW 编程和数字示波器组建了便捷的自动化高速数据采集系统，将现有实验系

统硬件的采样率从50MSa /s 提高至2GSa /s，并能够利用软件实现多种自动数字化处理流程，如数字滤波和自动化测量等，提

升了实验系统性能，为教学内容和实验系统的设计及建设提供了参考.

关于一维量子散射中一些问题的简单说明

应文祥, 彭凯玥, 曹龙

2021, 40(2): 70-74. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.200086

摘要 ( 997 )

PDF (1305KB) ( 1042 )

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简单讨论了一维量子散射的各种处理手段，对于一维量子散射中的一些问题和误区给予说明与澄清.

无限深势阱问题的可视化研究

肖光延, 陈凤翔, 汪礼胜

2021, 40(2): 75-79. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.200289

摘要 ( 1488 )

PDF (2895KB) ( 1196 )

相关文章 | 多维度评价

基于计算软件对一些常见的无限深势阱进行了可视化研究，并设计了GUI 界面实现对势阱的选择.在选定势阱后，

设置好相应的势阱参数和量子数，便可依次绘制出低维势阱的波函数、概率密度函数和三维势阱中的电子云图像.文中分析了

二维和三维势阱中能级的简并度问题，并重点讨论了不同势阱波函数和概率密度函数随量子数的变化规律.将势阱问题可视

化可以方便分析不同条件下波函数的物理图像，有助于量子力学课程中的教师教学与学生学习.

自行车系统的计算机模拟

姜星宇

2021, 40(2): 80. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.200146

摘要 ( 1107 )

PDF (1713KB) ( 264 )

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自行车系统是一个具有非完整约束的复杂系统，可以根据最小作用量原理通过欧拉-拉格朗日方程求解，利用差分

代替微分及一系列修正截断误差的方法计算近似值. 利用MATLAB，只要给定任意质点系的拉格朗日函数以及约束系数，即

可求出系统的近似解，并通过这个方法为分析自行车的运动与稳定性提供一种新的思路.

封面说明

陈晓林, 田光善

2021, 40(2): 86.

摘要 ( 567 )

PDF (955KB) ( 77 )

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今年是伟大的德国天文学家和数学家开普勒诞辰450 周年。本刊特以他的肖像和以他的名字命名的描述太阳系行星运动的三大定律作为封面，致以

敬意。

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