大学物理

计算物理课程引入机器学习的有效路径研究——以SINDy-PI算法在双摆与罗斯勒系统中的应用为例

王晓云, 李文渊, 刘翔

2026, 45(2): 1. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712. 250211

摘要 ( 73 )

PDF (932KB) ( 38 )

相关文章 | 多维度评价

本文从两个简单的经典非线性系统——双摆系统和罗斯勒系统入手，通过使用SINDy-PI算法对它们动力学方程的识别，展现了机器学习方法在处理非线性系统时的高效性与准确性，指出了该算法在数据驱动研究方面的优点. 并以此为契机，对计算物理课程中引入机器学习的有效路径进行了探索和讨论，研究结果可为计算物理课程的教学实践提供有益参考.

Stoner Wohlfarth模型的解析解

薛德胜, 刘钊辰, 胡阳

2026, 45(2): 7. doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712. 250304

摘要 ( 64 )

PDF (877KB) ( 38 )

相关文章 | 多维度评价

Stoner-Wohlfarth模型是磁学的基本模型，然而传统求解方案只能获得三个特殊角度的解析解. 本文利用反函数的思路，得到了一般情况下该模型的简单解析解. 利用这一解析解，获得了描述静态磁性的磁滞回线，以及描述动态磁性的磁化强度运动轨迹. 解析解的获得，为定量化描述磁化强度一致转动的稳定方向和绕该方向的进动图像提供了简单、直观、准确的方案.

三维各向同性谐振子能级和波函数的两种数值解法

徐仁力, 李雄, 朱如仙, 赵至真, 戴丽

2026, 45(2): 11. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250305

摘要 ( 73 )

PDF (530KB) ( 35 )

相关文章 | 多维度评价

本文采用高斯基展开法与傅里叶变换法，对三维各向同性谐振子势的薛定谔方程进行数值求解．通过高斯基展开法构造基函数系展开波函数，结合变分参数优化方法提高能级计算精度；同时采用傅里叶变换法在动量空间离散化薛定谔方程，并借助快速傅里叶变换算法实现高效数值求解．计算结果与解析解进行了对比，探讨了两种数值方法在求解这一问题时的适用性，评估了各方法在精度、计算效率等方面的表现．本文的研究为量子力学问题的数值计算教学提供了参考．

龙格-楞次矢量的等价形式

郑小娟, 黄亦斌

2026, 45(2): 15. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250112

摘要 ( 61 )

PDF (530KB) ( 26 )

相关文章 | 多维度评价

通过一些简单推导，得到了平方反比力场中的一个守恒矢量，发现它与龙格-楞次矢量等价．还讨论了它与速端圆的关系．

一种虚位移概念的普遍性

张九铸

2026, 45(2): 18. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250175

摘要 ( 64 )

PDF (558KB) ( 25 )

相关文章 | 多维度评价

文章认为“以2个可能位移之差作为虚位移”更具普遍性．首先，基于这种虚位移概念，不但同样可以推出导数运算与变分运算可交换次序、积分运算与变分运算可交换次序这些基本性质，可以导出哈密顿原理，且可以研究更多类型的约束系统的虚变更，研究同一约束系统的更多类型的虚变更，从而导出系统的广义虚位移满足的方程；同时，对于一般性的一阶非完整约束系统，基于这种虚位移概念，无论令其发生1个Jourdain虚变更，还是令其发生1个高斯虚变更，都可以导出Chetaev关系式，一阶、线性约束系统在这2种虚变更下的广义虚位移关系式只是Chetaev关系式的特殊情形．

关于圆管突缩管局部阻力系数的数值计算

刘丽丽, 杨含笑, 王庆, 陶聪颖, 洪俐

2026, 45(2): 23. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712. 250320

摘要 ( 49 )

PDF (582KB) ( 19 )

相关文章 | 多维度评价

《工程流体力学》本科生教材中关于圆管突缩管的局部阻力系数计算给出的是经验公式，该公式只考虑了突缩比对局部阻力系数的影响，与实际情况有偏差.所以本文采用流体力学理论和数值计算方法分析影响突缩管局部阻力的要素，研究结果表明：突缩管的局部阻力系数与雷诺数和相对粗糙度正相关，为突缩管局部阻力系数公式的校正提供依据.

CBLP教学法在理工科课程中的应用——以《热学》为例

曲波

2026, 45(2): 26. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250509

摘要 ( 62 )

PDF (665KB) ( 23 )

相关文章 | 多维度评价

案例教学法作为一种以实例为基础的教学方法，在人文社科领域已得到广泛应用并取得显著成效，但在理工科骨干基础课程中的应用仍处于探索阶段. 本研究以《热学》课程为例，系统探讨Case-Based Learning for Physics (CBLP)教学法在理工科本科基础课程（以《热学》为例）中的理论基础、实践路径与教学效果. 通过设计一系列典型热学案例，在教学过程中引导学生先分析案例、自主探索解决方案，再系统学习相关理论知识，最后回归案例验证与拓展，形成"案例-理论-应用"的完整教学闭环. 教学实践表明，CBLP教学法能够有效提升学生的学习主动性、批判性思维和知识应用能力. 本研究还进一步分析了CBLP教学法实施过程中面临的挑战及相应的解决策略，为CBLP教学法在理工科基础课程中的推广应用提供了实践依据和理论参考.

提高大学物理课程对实战化教学贡献度的探索与实践——以多普勒效应为例

周娅玲, 刘洋, 杨帆, 张剑桥, 王众, 夏斌, 程诗慧

2026, 45(2): 31. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250224

摘要 ( 65 )

PDF (1084KB) ( 38 )

相关文章 | 多维度评价

为切实贯彻新时代军事教育方针，军事院校大学物理教学必须凸显实战.结合军事院校的发展定位、理念和课程特点，文章以多普勒效应课堂教学实践为例聚焦实战应用，以军事武器装备为线，由表及理，由理聚战，探索了大学物理课程教学与军事融合的途径与方法，化课堂为战场，彰显大学物理课程教学的军政特色.实践表明，该教学设计极大夯实学员岗位能力基础，对学员实战化贡献较大，达到了立德树人、为战育人的要求．

基于JavaScript的数字化物理教学课件设计

贺卓然, 丁益民

2026, 45(2): 35. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250168

摘要 ( 53 )

PDF (713KB) ( 17 )

相关文章 | 多维度评价

数字化物理教学正在蓬勃发展，现已涵盖多媒体、虚拟仿真、人工智能等多代技术，以及电脑、手机等多种设备平台．作为一种动态网页脚本语言，JavaScript具有代码轻量化、交互性强，以及极佳的平台兼容性和可移植性等优势．本文用JavaScript编写了几个数字化物理教学课件，推进了建构主义的情景式、探究式、启发式教学．新技术可用于ETA物理教学全环节，在理论课、实验课、生活中不断增强学生的理论联系实际能力和创造力．

拓展内容对液氮比汽化热实验教学效果的影响研究

金远伟, 潘葳, 赵西梅, 顾若溪

2026, 45(2): 39. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712. 250127

摘要 ( 41 )

PDF (695KB) ( 12 )

相关文章 | 多维度评价

针对工科大学物理实验II中液氮比汽化热实验存在的课程内容简单、学时利用率低、学生创新思维培养不足以及数据处理软件讲解过多等问题，本文通过分组引入LabVIEW编程、温差法测量液氮比汽化热、混合法测量铜柱放热量等拓展内容，对149名工科学生的实验感受进行问卷调查.研究结果表明，混合法测量铜柱放热量在难度设计上适中，物理思想丰富，不仅保证了实验教学的满意度，还提升了实验内容的层次性，有助于学生深入理解实验，显著提高实验成绩.

课程思政引领下的大学物理教学改革实践

王飞, 于永芹, 蒋长勇

2026, 45(2): 44. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250225

摘要 ( 58 )

PDF (684KB) ( 31 )

相关文章 | 多维度评价

针对教学中出现的三大痛点问题：“重视刷题，轻视理解”、“不愿提问，问题积压”和“基础各异，众口难调”，大学物理课程实施创新改革．改革以课程思政为指引，以学生为中心，采取“挖掘物理原著，重视概念引入”、“关爱学生心理，鼓励质疑求知”和“提倡因材施教，分级知识管理”的方法，经过多轮实践检验，从学生评价，学生成绩和答疑积极性三个方面验证了方案的可行性和有效性．教学研究中发现，1对1预约答疑在补充课堂教学方面具有重要的作用：可以智能匹配教师和学生可用时间，照顾学生的隐私需求，引导学生提问，同时方便教师掌握真实学情，从而助力教学改进．未来仍需解决的是如何引导更多基础较差的学生积极提问.

微信公众号辅助光学课程教学的模式构建与实践

洪许海, 杨宇琳

2026, 45(2): 50. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250276

摘要 ( 45 )

PDF (954KB) ( 24 )

相关文章 | 多维度评价

为深入贯彻国家教育数字化战略部署，创新教学模式，本研究以光学课程为实践载体，系统探究微信公众号的教学辅助功能．通过长期教学实践，建设了基于“光知道”微信公众号的教学资源库，基于平台运营数据和用户调研，深入分析了资源建设的关键要素，创建了高效的数字化学习平台．研究表明，该模式在推动高等教育数字化转型、优化教学方法、提升教学质量等方面成效显著，为教学改革创新提供了实践范例．

回看二十世纪量子物理学史中的爱因斯坦纪念爱因斯坦逝世70周年、狄拉克逝世40周年、希尔伯特逝世80周年(二)和希尔伯特的竞争—从泊松方程到引力场方程

赵松年, 于允贤, 王川

2026, 45(2): 55. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250099

摘要 ( 47 )

PDF (1178KB) ( 31 )

相关文章 | 多维度评价

本文探讨物理学史中一个令人困惑的问题，就是爱因斯坦几乎苦苦探索近八年之久的引力场方程，希尔伯特却在聆听了爱因斯坦的6次相关报告之后，就能在建立引力场方程的竞争中，几乎同时到达终点，这中间自然存在从物理学思索引力问题和从数学思索引力问题的不同，或者说，物理学家和数学家对待和处理引力问题的方式以及着眼点不同.他们二人各自对泊松方程的深入思考与分析，从中获得了重要的启发，由此确立了各自建立引力场方程的正确思路.但是，如果深入思考，就会很自然地提出是否存在其他的学术观点和探索思路，妨碍爱因斯坦顺利地思考引力问题？无疑，这是一个科学界的值得深思与探讨的问题.为了比较，本文给出了爱因斯坦从物理概念和希尔伯特从变分学推导引力场方程的全过程，内容简单易懂；涉及到张量这一数学工具，文中对此给出了简单、明了、概念清晰的论述。为了提高可读性，文中附有作者绘制的从矢量到张量的新颖图示，相信读者朋友读过此文，必定会对广义相对论的引力场方程、变分学方法和张量与矢量的关系有更深入的理解；对爱因斯坦和希尔伯特两位著名科学家不同的研究风格和创造模式也会有所领悟.

相对论条件下的氢原子体系可视化研究

罗越, 袁旦赕, 王星宇, 惠春风, 黄玥, 舒崧

2026, 45(2): 65. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250253

摘要 ( 44 )

PDF (2303KB) ( 26 )

相关文章 | 多维度评价

本文针对相对论性氢原子系统，从狄拉克方程出发，严格求解出了氢原子电子的相对论性波函数解.在此基础上，采用蒙特卡罗模拟方法对氢原子的电子云密度进行了抽样，并利用Mathematica软件实现了相对论条件下的氢原子中具有自旋的电子云的三维可视化.分析了不同主量子数、轨道角动量量子数和磁量子数下的电子云分布，并对相对论和非相对论情况下的电子云形态进行了对比说明.此外，本文还提出了一种基于舍选法和轮盘赌抽样法的电子云抽样算法，可有效应用于一般具有自旋的原子系统电子云可视化.

黑体辐射的峰值频率与峰值波长的讨论

姚乐为, 苏威

2026, 45(2): 73. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250321

摘要 ( 48 )

PDF (541KB) ( 35 )

相关文章 | 多维度评价

黑体辐射的研究不仅促进了热力学的发展，也直接导致了量子力学的产生. 温度高于绝对零度的黑体会向外辐射电磁波. 对于电磁波，其频率与波长的乘积等于光速c. 维恩位移定律表明，黑体辐射的峰值波长与温度的乘积等于维恩常数. 然而，从普朗克黑体辐射公式出发，得到黑体辐射的峰值频率与峰值波长的乘积约等于光速的0.568倍，而不是光速c. 对于这一反直觉的结果，本文从黑体辐射本领的定义出发，讨论频率形式和波长形式的黑体辐射本领定义的差异与联系，并澄清了这一反直觉的问题.

电磁波相位跃变的数理分析

张展, 邢淑雅, 吴丹, 周文平

2026, 45(2): 77. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250273

摘要 ( 46 )

相关文章 | 多维度评价

本文基于数理方程的分离变量法，由Maxwell方程组和介质分界面衔接条件导出了菲涅尔公式. 并利用反 (透) 射率的模值和辐角随相对折射率和入射角的等值线图，系统讨论了反射波产生半波损失的条件和薄膜干涉问题中产生额外光程差的条件. 体现了光学课程与数学物理方法课程的紧密联系，有助于激发学生综合利用所学知识的兴趣.

生长温度对Y3Fe5O12晶体结构和磁性的影响

陈喆, 代宇, 杨蒙蒙

2026, 45(2): 83. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250415

摘要 ( 52 )

PDF (692KB) ( 15 )

相关文章 | 多维度评价

晶体结构是固体物理课程中的教学重点，生长温度在晶体形成过程中起着至关重要的作用，决定晶体质量的好坏.教学过程中，学生往往难以理解晶体微观结构和宏观性质之间的关系.本文用磁控溅射法制备了不同生长温度下Y3Fe5O12 (YIG)系列薄膜，系统性地研究了该系列薄膜的晶体结构和磁学性质.实验结果表明YIG在150 ℃以上可以结晶形成单晶薄膜，200 ℃生长的薄膜具有最小的阻尼因子(0.8×10-3).本工作不仅为YIG的制备提供了参考，巩固了学生对晶体结构概念的理解，并且加深了从微观角度解释宏观物理性质的认识.

基于光泵磁共振幅频响应的原子测磁仪

张宇坤, 胡悠然1, 张晨2, 关翔泽2, 张斐翔3, 李琛1, 陈畅, 汪之国

2026, 45(2): 87. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250330

摘要 ( 51 )

相关文章 | 多维度评价

本文基于光泵磁共振频幅响应设计和制作微弱磁场测量仪,采用扫频法进行微弱磁场的测量,简单直观且测量频谱宽,用锁相放大器实现扫频,设置扫频区间驱动线圈激励扫频磁场,并结合DSP28335开发板的AD模块实现信号锁相放大与采集分析,利用DSP28335和硬件器件相配合设计的PID温控系统,合理设计装置结构.对实验结果进行分析,相对测量误差小,装置方便操作易调节,该系统可稳定测量μT量级微弱磁场,能够基本满足大学物理进行微弱磁场测量实验的教学要求.

基于新型游标效应的马赫-曾德干涉温度传感器

李佳宇, 孔一禾1, 田朝杨1, 苏鑫杨1, 杨合

2026, 45(2): 94. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250310

摘要 ( 41 )

PDF (689KB) ( 19 )

相关文章 | 多维度评价

提出了一种基于马赫-曾德尔干涉仪(MZI)的新型光纤温度传感方案，旨在突破传统干涉测量中摩尔纹的干扰瓶颈，实现更高的测量精度.方案构建以干涉条纹为主尺、摩尔纹为副尺的游标结构，将摩尔纹从干扰因素变成了一项可被利用提高测量精度的工具.实验结果表明，所设计的传感器线性度达0.911(R2)，最小分辨温度为0.03 ℃.与传统单计数干涉仪相比，测量精度提升4倍.该方案原理直观、易于实现，有望为学校的教学演示提供一个理想的平台，有助于学生深入理解干涉原理、游标效应等概念，激发科研兴趣.

基于人工智能符号回归的物理公式高效探索——以巴耳末公式为例

吕铁羽, 吴顺情

2026, 45(2): 98.

摘要 ( 35 )

PDF (692KB) ( 22 )

相关文章 | 多维度评价

人工智能赋能的科学发现在重塑现代科学研究范式中展现突出潜力，将AI工具深度融入物理教学对于培养创新研究能力具重要意义．本文以氢原子巴耳末公式的发现过程为教学案例，采用符号回归技术实现物理规律在智能时代的重探索．通过构建巴耳末原始实验数据集，结合Feyn符号回归工具，系统展示从有限光谱数据重建特征公式的全过程．研究凸显“数据量质双驱动”原则，揭示人机协同模式下“数学发现”与“物理解释”的互补关系——AI虽可加速数学规律归纳，但对公式背后的物理解读仍需依托科学家的智慧．本案例实证揭示了人工智能工具加速数学规律归纳的有效性，同时更凸显物理思维引导模型迭代的关键支撑作用，为智能技术赋能物理教育创新提供一种有益思路．

基于液芯柱透镜的创新型实验仪

孟伟东, 耿柏琳1, 2, 普小云

2026, 45(2): 104. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250254

摘要 ( 47 )

PDF (812KB) ( 11 )

相关文章 | 多维度评价

本文介绍了一种基于自主研发的液芯柱透镜设计制作的创新型实验仪器，旨在通过在光学测量领域的应用，提升高校实验教学水平、科学研究能力并培养学生创新思维.研究核心围绕自主设计加工的液芯柱透镜展开，结合等折射率薄层移动、瞬态图像分析、Boltzmann-Matano等方法，实现了液体折射率与液相扩散系数的快速、高精度测量.实验结果表明，该仪器折射率测量精度≥0.0002 RIU，液相扩散系数测量偏差≤0.02×10-5 cm2/s，且具备抗干扰性强、测量时间短及过程可视化等优势.目前已开发20个配套实验内容，支持学生从光路调整、球差消除到扩散、溶解等过程的动态观测与数值模拟，为科研与教学提供高效、可靠的工具，具有广泛的应用前景.

基于知识图谱的大学物理智慧课程建设与实施

仇怀利, 宋逢泉, 林辉, 王春华, 李洪炬, 陈冰, 李中军

2026, 45(2): 108. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250239

摘要 ( 58 )

PDF (713KB) ( 25 )

相关文章 | 多维度评价

在人工智能+高等教育背景下，探讨了大学物理智慧课程的建设与实施．研究以知识图谱为基础，采用线上线下相结合的混合式教学模式，旨在解决数字化和AI时代学生自主化与个性化学习需求，以及新工科建设对大学物理通识课程高阶能力培养的要求．通过构建智慧课程教学体系，实施问题导向、项目式、研讨式等教学策略，结合课程专属智能体优化学生学习体验，并利用大数据分析学生学习轨迹，推荐个性化学习路径．教学实践表明，智慧课程建设显著提升了学生的学习效果，近5个教学学期的期中和期末成绩总体提升显著．研究结论表明，基于知识图谱与AI技术的智慧课程建设与实施，能够有效提高教学效率和效果，为新时代高等教育改革提供了有益的实践参考．

新时代强军目标下大学物理课程思政建设探索

苗琦, 李赛

2026, 45(2): 113. doi:10.16854/j.cnki.1000-0712.250260

摘要 ( 42 )

PDF (629KB) ( 44 )

相关文章 | 多维度评价

以新时代军事教育方针为指引，基于强军目标下军事人才培养需求，坚持“目标-内容-方法-评价”一体化设计，构建兼具学科特色和军事特质的大学物理课程思政体系.该体系包含涵盖政治信仰、科学素养、军事使命三个维度的思政育人目标，六个主题思政资源，混合式教学模式下的思政育人方法，包含过程性、阶段性和持续性评价的考核体系，形成了全过程伴随式思政育人模式.该思政体系和育人模式对培育肩负强军使命的新时代军事人才具有积极意义.

当期目录