大学物理

赵芸赫, 马宇翰, 孙昌璞

2022, 41(6): 1. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.210613

摘要 ( 805 )

PDF (370KB) ( 281 )

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从激发创造性学习的角度，本文概述了美国物理教育期刊的发展历程及其对前沿科学研究发展的推动作用. 以《美国物理杂志》（American Journal of Physics）中的三篇典型性文章为例，说明了大学教育期刊也可以成为科学发展原始创新的平台. 最后，本文结合实例，对国内物理教育和教学期刊的发展给出了建议.

圆形或扇形薄板的横向振动问题（一）圆心处的边界条件

吴崇试

2022, 41(6): 7. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.210538

摘要 ( 872 )

PDF (194KB) ( 409 )

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从数理方程的角度探讨了圆形薄板的横振动问题，分析了现有文献中有关圆心处边界条件的谬误，提出了边界条件的正确形式.变分计算支持新边界条件的合理性.

学科前沿融入固体物理教学的思考与实践

马荣, 李斌, 王璐

2022, 41(6): 11. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.210444

摘要 ( 746 )

PDF (403KB) ( 721 )

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本文将固体物理的教学内容与凝聚态物理的研究前沿紧密联系，以金属化合物材料二硼化镁为教学案例，使用较为直观的语言，深入浅出地介绍了固体物理中晶格结构、能带理论、态密度和声子色散关系等基础知识. 将学科前沿进展转化为教学案例，融入到固体物理教学中，不但能丰富教学内容，让课堂生动有趣，还能帮助学生理解抽象的物理概念，建立清晰的物理图像，达到良好的教学效果.

纤维丛、规范场和杨－米尔斯方程之间的类比 ———学科融合研究的一条途径

赵松年 , 路博, 陈肯, 黄旭

2022, 41(6): 16. doi:10．16854 /j．cnki．1000-0712．210393

摘要 ( 854 )

PDF (2801KB) ( 588 )

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现在，规范场是物理学中重要的研究领域，而纤维丛则是数学中的热门课题．从本质上讲，就是杨－米尔斯方程将规范场与纤维丛二者联系起来，成为它们的理论的发端．本文着重从物理概念出发，分别论述规范场在物理学中、纤维丛在微分几何中相关概念的形成、发展，以及其与杨－米尔斯方程之间的关系，以使更多的相关专业读者能在这一重要的领域中产生探索和创新的热情，进行深入的研究，促进它在物理、数学和相互交叉课题中取得进展．特别是通过矢量势的旋度运算给出杨－米尔斯方程的一种新的数学表达形式，阐明了它的空间属性，由此能更好地将这三者联系起来，可以加深对纤维丛的联络在更深层次的了解，由于此类问题是一个新的研究方向，值得有志者去深入探索．

均质Reuleaux多边形平板转动惯量的求解

张会均, 陈靖, 蒋逢春, 王世卓

2022, 41(6): 26. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.210621

摘要 ( 908 )

PDF (284KB) ( 252 )

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Reuleaux多边形是一类特殊的等宽曲线. 以Reuleaux三角形为例，介绍两种求解转动惯量的方法，并推广到任意Reuleaux多边形转动惯量的求解. 另一方面，基于转动惯量的基本定义的高精度的数值积分结果，印证了解析方法的正确性.

关于《有限长带电导体直线的电荷分布》的商榷

周群益, 周丽丽, 莫云飞, 侯兆阳

2022, 41(6): 31. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.210389

摘要 ( 701 )

PDF (402KB) ( 854 )

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本文指出了一篇文献中有限长带电直线导体的电荷分布线密度公式的错误，用多种方法证明了带电线段的电荷分布是均匀的.推导了均匀带电线段的等势线方程和电场方程，证明带电线段就是等势线，电场线与线段垂直.证明了线段外的电势满足三维拉普拉斯方程，从而证明均匀带电线段是导体.

再论光速不变原理和洛伦兹变换

余勇

2022, 41(6): 37. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.210391

摘要 ( 986 )

PDF (147KB) ( 694 )

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根据相对性原理和光速不变原理不仅可以得到洛伦兹变换关系，而且可以证明运动的相对性条件，即爱因斯坦条件成立. 同时表明在相对性原理假设下，光速不变原理、间隔不变性和洛伦兹变换关系这三者等价.

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

2022, 41(6): 40. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.210465

摘要 ( 4489 )

PDF (475KB) ( 2438 )

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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.

波前函数法在光波干涉教学中的应用

王义全, 陈笑, 吴泓元, 邹斌, 蔡园园

2022, 41(6): 47. doi:10.16854/j.cnki.10000712.210380

摘要 ( 714 )

PDF (231KB) ( 215 )

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本文介绍了波前函数的概念，并利用波前函数法分析讨论了光的杨氏双缝干涉和薄膜干涉现象.传统光程法在讨论两列波干涉时比较直观简单，但在讨论多列波干涉的情况下，光程法简单性的优势将无从体现.和传统的光程法相比较，在讨论多列波相互叠加时，波前函数法的优势凸显，另一方面，波前函数法充分体现了波动的物理思想，刻画出电磁波的传播和叠加的物理图像，有助于学生深层次理解波动概念.

一种组合式天线辐射电磁波的可视化研究

夏海, 滕保华, 李嘉盛, 范志斌, 吴明和

2022, 41(6): 51. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.210590

摘要 ( 819 )

PDF (270KB) ( 171 )

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通过形象、直观的组合式天线演示实验，让初次接触电磁波的新手“看见”电磁波，掌握麦克斯韦电磁理论精髓和实质.首先搭建一种组合式发射天线，即馈电电小磁偶极子天线，它与理想的磁偶极子天线的远场辐射有一定的差异.然后应用电磁学中的电场叠加原理，讨论这种组合式天线与理想的磁偶极子天线在3个特殊方向上远场辐射的能流密度的差异性.

高灵敏度双光纤布拉格光栅应变传感实验教学系统

汪杨, 冯亭, 吴胜保, 田成强, 王颖

2022, 41(6): 54. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.210587

摘要 ( 682 )

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设计了基于双光纤布拉格光栅(FBG)的高灵敏度应变光纤传感实验教学系统. 两只具有不同反射中心波长(1 546.209 nm和1 541.713 nm)的FBG串联熔接后，分别黏贴于等强度悬臂梁的上表面与下表面. 通过测量两只FBG的反射中心波长差值与等强度悬臂梁应变量的关系，实现对应变量的传感测量. 仿真结果显示，双FBG应变传感的灵敏度为单FBG应变传感的2倍，且具有温度自补偿特性. 实验结果验证了仿真分析的结论，测得双FBG应变传感的灵敏度为2.10 pm/με，且传感测量准确性不受环境温度变化影响.

基于静电学讨论蛋白质分子的聚沉现象

范宝路, 周雷, 刘阳

2022, 41(6): 60. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.210409

摘要 ( 793 )

PDF (233KB) ( 162 )

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日常生活中,将食盐加入到胶体蛋白质溶液中会出现聚沉现象.本文基于球形胶粒模型,运用静电学的泊松方程以及玻尔兹曼分布定律讨论蛋白分子的聚沉现象.通过挖掘生活现象中的物理思想,不仅加深学生对物理学定律的理解,培养解决实际问题的能力,而且提升教学的效果.

地方高校物理学高质量课程思政建设如何回答好基础三问

李鹏, 耿璐, 李志坚, 马杰

2022, 41(6): 65. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.210547

摘要 ( 530 )

PDF (233KB) ( 159 )

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全面推进高质量课程思政建设是落实立德树人根本任务的战略举措，也是提升课程建设质量、提高人才培养质量的重要环节．山西大学物理电子工程学院充分发挥物理学科特色优势，着力探索 “1+3+3”的高质量课程思政建设模式，即以突出学生课堂主体地位，培根铸魂、立德树人为一条贯穿线，回答课程思政 “为什么 ”“讲什么 ”“怎么讲 ”三个基本问题，从价值塑造、知识传授、能力培养三方面的需求出发，探索出物理学专业高质量课程思政落地实践模式．

圆环在抛物面上运动模式的分析与探讨

凌一凡, 刘阳, 刘玉洁, 卢礼萍

2022, 41(6): 69. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.210488

摘要 ( 676 )

PDF (505KB) ( 289 )

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圆环在抛物面上的运动是一种错综复杂的刚体运动，涉及许多晦涩难懂的理论知识．本文首先在实验上呈现了圆环在抛物面上的运动，获得了不同初速度方向时圆环的运动模式，即直线型、三叶草型和螺旋型．通过运动模式构造了在 xy平面内的衰减位移方程，较好的拟合了利用 Tracker软件跟踪圆环获取的实验运动轨迹，并解释了初始速度方向与圆环运动模式之间的内在关联．最后，在纯滚动理论框架内，探讨了特殊运动模式下圆环的角速度．

不良导体导热系数智能测量系统的研制

张康, 韦力铖, 黄家豪, 路子博, 张萍

2022, 41(6): 74. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.210481

摘要 ( 753 )

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针对现有 “稳态法测量不良导体导热系数”教学实验装置的不足，结合单片机控制系统和 python语言编程对现有教学实验装置进行了智能化改进．利用 STC15F2K60S2单片机作为主控芯片，同时利用 DS18B20温度传感器、固态继电器、NＲF24L01无线收发模块等组成控制系统，并编写上位机软件．改进后的实验装置能够自动控制加热盘温度、自动采集散热盘温度、快速且准确地计算不良导体导热系数，提高了测量精度和效率．

基于蒙特卡罗模拟的三维氢原子电子云可视化

曹宇晗, 吕恒鑫, 熊天宇, 卢紫萱, 鄂依婷, 徐磊, 舒崧

2022, 41(6): 78. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.210548

摘要 ( 1110 )

PDF (560KB) ( 863 )

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本文具体讨论了使用蒙特卡罗模拟对氢原子三维 “电子云 ”进行可视化的方法．根据氢原子中电子的波函数，利用 Mathematica软件和蒙特卡罗模拟方法，实现了不同能级的氢原子三维电子云的可视化，使人们对氢原子中电子的行为有更加直观的认识．同时本文也给出了基于蒙特卡罗方法的研究一般原子系统，包括有微扰系统的电子云图像的普适算法，可用于量子力学可视化课程资源的进一步开发．

化学势依赖于系统内的所有物质

李振强, 黎星町, 王鑫, 刘全慧

2022, 41(6): 83. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.210555

摘要 ( 666 )

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在热力学中，关于多元系的化学势的变量集，有互不一致的两种结论．一种结论认为，某种物质的化学势，仅仅依赖于其它物质的存在，另外一种认为，不仅依赖于其它物质，也依赖于自己．本文通过详细的分析论证了，一般而言，化学势依赖于系统内的所有物质

封面说明

陈晓林, 田光善

2022, 41(6): 85.

摘要 ( 294 )

PDF (79KB) ( 86 )

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