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当期目录

    2023年 第42卷 第1期 刊出日期:2023-03-14
      
    教学研究
    能带论教学拓展:紧束缚模型的离散形式及应用
    申庆徽, 陈兵
    2023, 42(1):  1.  doi:10.16854/j.cnki.1000-0712. 220310
    摘要 ( 602 )   PDF (627KB) ( 597 )  
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    紧束缚模型的离散形式具有形式简洁且抓住物理本质等特点,成为科学研究工作中的重要表达形式. 本文主要介绍紧束缚模型离散形式的推导过程,并以固体物理课程中两个常见模型为例进行了相应结果展示. 本文的讨论一方面可以为固体物理课堂教学提供进一步研讨的素材,另一方面还可帮助学生顺利从课本学习过渡到前沿研究.

    教学讨论
    弹簧摆在匀强磁场中的运动分析
    孟勇
    2023, 42(1):  4.  doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.220312
    摘要 ( 655 )   PDF (303KB) ( 530 )  
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    针对带有电荷的弹簧摆施加在竖直方向的匀强磁场的背景下,通过牛顿力学的方法得到了其运动学方程,从而发现其摆动平面在不停的进行旋转.同时按照初始条件的不同,将其在水平方向上的运动学方程化简为不同的曲线方程,进而得到了其运动的轨迹特征. 

    留数定理在拓扑相变中的应用
    蒙雅, 关欣
    2023, 42(1):  7.  doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.220149
    摘要 ( 467 )   PDF (254KB) ( 348 )  
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    留数定理是高校物理专业必修课程数学物理方法中的一个重要定理.传统教学中关于该定理的讲授着重于数学公式的推导和数学思想的传达,而对于其在具体物理问题上的应用鲜有涉及.本文以一维Su-Schrieffer-Heeger模型的拓扑相变问题为例,阐明了如何利用留数定理解析得到二阶位移量的表达式并用该物理量表征拓扑相变.在讲授留数定理的教学过程中引入具体物理问题的分析实例,可以使学生更深刻地理解数学定理中的物理内涵.

    基于相对性原理的多普勒效应公式推导
    陈静, 郑春华, 肖萌, 何南燐
    2023, 42(1):  11.  doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.220199
    摘要 ( 934 )   PDF (163KB) ( 594 )  
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    “大学物理”旨在向学生传递“联系”与“统一”的思想,但众多的教材在推导多普勒效应公式时却没有深入探寻“相对运动”与“频率变化”之间的联系和统一.作者从波长的定义着手,基于相对性原理,应用伽利略变换式对机械波的多普勒效应公式进行推导和应用验证;采用洛伦兹变化式对电磁波的多普勒效应公式进行推导.通过推导机械波和电磁波的多普勒效应公式,揭示了多普勒效应的频率变化实际是在不同惯性系中的测量结果.

    物理实验
    激光诱导击穿光谱在核分析实验教学中的应用
    孙少华, 高健, 刘田广, 任晓萱, 胡碧涛, 刘作业
    2023, 42(1):  14.  doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.220284
    摘要 ( 338 )   PDF (266KB) ( 186 )  
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    为了适应核物理与核分析实验教学的需要,本文将激光诱导激光光谱测量以创新实验的形式引入到核工程类专业实验中. 通过将纳秒激光脉冲与不同靶材作用,测量样品中各类元素的LIBS谱线,结合理论分析提取激光等离子体的电子温度和等离子体密度. 假设单一元素谱线获得的等离子体密度为混合样品等离子体密度,计算得到未知重元素Fe的原子谱线展宽参数. 

    基于Pixie-net 数字化仪的位置灵敏塑料闪烁体谱仪
    倪磊, 夏博龙, 楼建玲, 许金艳
    2023, 42(1):  19.  doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.220131
    摘要 ( 328 )   PDF (326KB) ( 132 )  
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    基于高度集成的Pixie-net 数字化仪,本实验利用长为1 m的塑料闪烁体谱仪测量了60Co源的能谱. 利用能谱上康普顿平台半高位置对长塑料闪烁体进行了位置刻度,结果表明刻度位置与放射源实际位置的偏差约为1~2 cm. 本实验的结果还说明Pixie-net 数字化仪拥有较强的信号处理能力,可以替代传统电子学的QDC(电荷数字转换),实现长塑料闪烁体的幅度信号定位功能.

    教学改革
    应用型高校以学为中心大学物理课堂教学探索
    张立宏, 雷慧茹
    2023, 42(1):  25.  doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.220239
    摘要 ( 414 )   PDF (224KB) ( 307 )  
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    为改变当前课堂教学效果差的现状,本文提出一种适用于应用型本科院校大学物理教学的课堂教学模式.该模式以学生的学为中心,以问题为驱动,形式上借鉴了对分课堂,并利用了线上教学.教学实践表明,该模式提高了学生学习的积极性,提高了课堂教学质量.

    时域耦合模理论引入“理论力学”教学中的可行性的探究
    黄万霞, 王一, 许新胜
    2023, 42(1):  30.  doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.220150
    摘要 ( 455 )   PDF (276KB) ( 375 )  
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    被广泛地用于力学、光学、电学等相关学科中的时域耦合模理论,在前沿科学研究中扮演着越来越重要的角色. 在教学和科研相结合的本科教学理念下,将时域耦合模理论引入“理论力学”中已刻不容缓.本文结合拉格朗日方程和久期微扰理论,将振子耦合的二阶微分方程退化为一阶微分方程,即时域耦合模理论的主方程. 该探究为本科生顺利接受时域耦合模理论提供了一种方案,并且在本科生素质培养方面有一定的意义. 

    电磁学课程思政资源的挖掘——以渗透辩证唯物主义思想为例
    黄桂芹, 张安然, 伊静慧
    2023, 42(1):  35.  doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.220083
    摘要 ( 557 )   PDF (261KB) ( 585 )  
    相关文章 | 多维度评价
    本文通过深入挖掘电磁学课程所蕴含的辩证唯物主义思想元素,结合丰富的具体教学案例,阐述如何将辩证唯物主义观点和方法潜移默化地渗透到电磁学的教学中,从而推进电磁学课程思政的内涵建设. 这不但使学生深刻理解和掌握电磁现象的本质和规律,而且有助于学生树立辩证唯物主义的世界观,增强辩证思维能力.

    在线教学
    “一体两核四结合”的“原子物理学”线上线下混合教学模式的探索与实践
    崔丽玲, 廖湘萍, 张国华, 张丹, 肖金
    2023, 42(1):  42.  doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.220141
    摘要 ( 390 )   PDF (584KB) ( 265 )  
    相关文章 | 多维度评价
    本文依托“原子物理学”省级线上线下混合式一流课程的建设,借助尔雅通识网络课程平台,运用学习通智慧教学软件,积极开展了“原子物理学”混合教学模式的探索与实践. 通过在线资源建设、教学模式探索、教学模式实践等过程,转变教学观念,创新构建了“一体两核四结合”混合教学模式,为地方高校进行线上线下混合教学模式的改革提供一定的参考与借鉴.

    大学生园地
    基于智能手机和Matlab的居家悬滴法表面张力测量实验
    陆怿璠, 金子程, 任文艺
    2023, 42(1):  48.  doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.220196
    摘要 ( 611 )   PDF (430KB) ( 457 )  
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    本文基于智能手机和Matlab软件设计了一种居家环境下可实现的悬滴法水滴表面张力测量实验. 借助智能手机拍照功能获得水滴图像,利用Matlab进行边缘检测及计算,从而得出表面张力系数. 对于不同清晰度的情况提出了对应的分析和处理方法,实验结果表明该方法稳定可靠. 为后疫情时代开展居家大学物理实验教学提供了一个典型案例.

    二维、三维无限深环形势阱中波函数的求解与可视化
    王玉凤, 付柯, 王跃超, 隋林泓, 姜梦媛, 范亚茜, 李喜彬
    2023, 42(1):  55.  doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.220299
    摘要 ( 1116 )   PDF (313KB) ( 796 )  
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    利用分离变量法对二维以及三维无限深环形势阱的薛定谔方程求解,径向方向波函数的本征值由贝塞尔函数的交叉乘积组合零点确定. 对于三维的情况,可以求得基态波函数的解析解,而激发态的波函数则由数值方法给出其径向的概率密度分布. 对于二维的无限深环形势阱,基态以及激发态的径向概率密度分布均通过数值方法给出.

    基于喷雾场的彩虹再现及其特性分析
    李汶俊, 高春萍, 郭宸珲, 彭 力
    2023, 42(1):  60.  doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.220092
    摘要 ( 352 )   PDF (383KB) ( 414 )  
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    正确理解彩虹的形成机制能够让学生对大气光学现象形成正确的认知.本文设计了一种便于学生自行搭建的彩虹再现装置,并基于装置对彩虹再现的影响因素进行实验分析.分析发现:选用平行性好的光源照射均匀分布且密度较大的液滴群时,更容易观察到清晰明亮的彩虹.最后本文还对彩虹的偏振特性进行了探究.

    信息与动态
    封面说明
    陈晓林, 田光善
    2023, 42(1):  65. 
    摘要 ( 146 )   PDF (78KB) ( 92 )  
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    今年是美国物理学家亚瑟·康普顿(Arthur Compton)进行以他的名字命名的实验一百周年.这一实验毋庸置疑地证实了爱因斯坦所作的关于光子具有动量的假设,夯实了普朗克,爱因斯坦和玻尔提出的量子论的实验基础,在物理学发展史上占有极为重要的位置.为了纪念这一具有里程碑意义的实验结果发表一百周年,本刊特以康普顿的肖像及其著名实验的示意图作为今年的封面,以致纪念.