物理與工程

2024年03期

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從庫珀對凝聚波函數(shù)推廣倫敦方程 摘要倫敦方程是基于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象建立的關(guān)于超導(dǎo)體的唯像理論。在倫敦唯像理論之后，巴丁、庫珀和施里弗建立了關(guān)于超導(dǎo)現(xiàn)象的BCS微觀理論。BCS理論認(rèn)為，在臨界溫度以下，金屬中出現(xiàn)宏觀數(shù)目的由兩個電子構(gòu)成的準(zhǔn)粒子，這些被稱為庫珀對的準(zhǔn)粒子凝聚在同...
相對論宏觀系統(tǒng)中的熱力學(xué)平衡態(tài) 摘要本文在廣義相對論彎曲時空背景下，討論了相對論流體力學(xué)、動理學(xué)和隨機(jī)熱力學(xué)對于熱力學(xué)平衡態(tài)的定義以及它們之間的聯(lián)系和區(qū)別。特別地，一階相對論流體力學(xué)給出的平衡態(tài)定義有可能存在不穩(wěn)定性，而動理學(xué)給出的定義總是穩(wěn)定的。關(guān)鍵詞廣義相對論...
范德瓦爾斯氣體的狀態(tài)方程與多方過程 摘要范德瓦爾斯氣體模型是對理想氣體模型的一種修正，很多普通物理教材和文獻(xiàn)對范德瓦爾斯氣體的狀態(tài)方程進(jìn)行了討論，但對過程方程很少討論，尤其是結(jié)合物理圖像的討論。本文結(jié)合數(shù)學(xué)表達(dá)式和相關(guān)物理圖像首先討論了范德瓦爾斯氣體的狀態(tài)方程，并代入實(shí)際...
狹義相對論時空觀的圖像解譯 摘要狹義相對論的時空觀之所以抽象且難以理解，一方面是因?yàn)楠M義相對論所涉及的時空效應(yīng)，如同時性的相對性、長度收縮和時間延緩等，在實(shí)際中都很難被觀測到;另一方面是因?yàn)槲覀兒茈y將這些時空效應(yīng)同時直觀形象地描述出來，并且給出不同參考系各自觀測到...
慣性力是真實(shí)的力嗎 摘要牛頓三定律是大家都熟悉的基礎(chǔ)的物理學(xué)定律，但是為什么一定是三個定律卻并不一定被理解。我們在該文中提供一種理解三定律完整性的有趣解釋。牛頓定律的一個基礎(chǔ)概念為力，但是與牛頓定律本身不同的是，力在非慣性系中和在慣性系中理解沒有什么差別。...
能斯特公式和零點(diǎn)熱 摘要本文應(yīng)用能斯特公式闡明當(dāng)溫度等于絕對零度時，熱力學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行的所有過程都是可逆等溫的，與可逆絕熱過程重合，不存在零點(diǎn)熱，解決了教科書和文獻(xiàn)中提出但沒有回答的問題。對于不滿足能斯特方程的熱力學(xué)系統(tǒng)，是否存在零點(diǎn)熱有待于進(jìn)一步研究。關(guān)...
提升“地球物理場論”課程教學(xué)質(zhì)量的三個著力點(diǎn) 摘要 “地球物理場論”是地球物理類專業(yè)一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。筆者在近十年的教學(xué)實(shí)踐中，根據(jù)課程特點(diǎn)和學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，分別從數(shù)學(xué)知識的應(yīng)用、物理知識的教學(xué)以及與后續(xù)課程的銜接三個方面，對提升課程教學(xué)質(zhì)量進(jìn)行深入細(xì)致的探索。筆者認(rèn)為數(shù)學(xué)知識...
基于OBE理念的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與實(shí)踐 摘要針對我校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目偏少、預(yù)習(xí)效果不佳、實(shí)操時間不足、育人意識不強(qiáng)、“兩性一度”亟待加強(qiáng)等問題，我們采取了如下教學(xué)改革措施：踐行以學(xué)生為中心、成果導(dǎo)向的OBE教學(xué)理念，購置了大學(xué)物理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺，依托超星學(xué)習(xí)...
昆明理工大學(xué)開設(shè)物理學(xué)前沿講座的教學(xué)改革實(shí)踐 摘要新工科建設(shè)需要大量具有創(chuàng)新能力、科技視野的高素質(zhì)復(fù)合型人才。理工科院校作為人才培養(yǎng)的主要陣地，需要積極探索適合新時代人才培養(yǎng)的教學(xué)模式。以昆明理工大學(xué)為例，本文介紹了在大學(xué)物理教學(xué)中開設(shè)物理學(xué)前沿講座的教學(xué)改革實(shí)踐。通過建設(shè)具有鮮明...
大學(xué)物理課程教學(xué)模式五化建設(shè)創(chuàng)新實(shí)踐 摘要伴隨我國教育模式創(chuàng)新、教育信息化發(fā)展進(jìn)入數(shù)字化建設(shè)新時期，高等教育中人才培養(yǎng)模式、教學(xué)育人模式、學(xué)科發(fā)展改革已經(jīng)迫在眉睫。針對大學(xué)物理課程教學(xué)在新工科人才培養(yǎng)中的重要作用，本文提出一種五維多元化建設(shè)的大學(xué)物理課程教學(xué)創(chuàng)新模式，加快實(shí)...
基于產(chǎn)教融合背景下的民辦高校大學(xué)物理課程教學(xué)改革初探 摘要為了落實(shí)黨中央、國務(wù)院關(guān)于教育綜合改革的決策部署，依據(jù)國務(wù)院辦公廳《關(guān)于深化產(chǎn)教融合的若干意見》精神，深化產(chǎn)教融合、校企合作，促進(jìn)人才培養(yǎng)供給側(cè)和產(chǎn)業(yè)需求側(cè)結(jié)構(gòu)要素全方位融合，大學(xué)物理教學(xué)要從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法手段和教學(xué)模式進(jìn)行全方...
聚焦實(shí)戰(zhàn)化需求的大學(xué)物理資源庫建設(shè) 摘要本文聚焦實(shí)戰(zhàn)化需求建設(shè)大學(xué)物理軍事資源庫，為課程實(shí)現(xiàn)“面向戰(zhàn)場、面向部隊(duì)、面向未來”提供軍事素材。本文提出建設(shè)“章節(jié)對應(yīng)”的大學(xué)物理軍事資源庫，明確建設(shè)資源庫遵循的原則、組成元素及來源;以力學(xué)模塊為例通過表格介紹章節(jié)對應(yīng)的21個軍事...
軍校大學(xué)物理教學(xué)改革與學(xué)習(xí)自我效能感的提升 摘要本研究緊貼軍校大學(xué)物理課程的為戰(zhàn)性要求，以戰(zhàn)領(lǐng)教，更新和完善大學(xué)物理軍事應(yīng)用實(shí)例庫，引入大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)，構(gòu)建大學(xué)物理的實(shí)戰(zhàn)化教學(xué)內(nèi)容。課程以賽促教，將學(xué)科競賽理念與模式融入教學(xué)，形成大學(xué)物理軍事應(yīng)用實(shí)例教學(xué)模式，即軍事應(yīng)用實(shí)例實(shí)驗(yàn)...
物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)緊貼軍事應(yīng)用的探究與實(shí)踐 摘要隨著新時代軍事教育方針在軍隊(duì)院校的全面落實(shí)，為培養(yǎng)“能打仗、打勝仗”的優(yōu)秀軍事人才，本文闡述了新形勢下在軍隊(duì)院校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中緊貼軍事應(yīng)用的必要性。在現(xiàn)有教學(xué)基礎(chǔ)上，基于實(shí)驗(yàn)背景、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和思想方法等方面，從力學(xué)、熱學(xué)...
受力分析提升包裝結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性研究 摘要為解決塑料食品包裝的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不足問題，本文從力學(xué)角度探究包裝結(jié)構(gòu)與受壓力時包裝最大形變之間的關(guān)系，對拱形結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析，并使用ANSYS有限元分析系統(tǒng)探究施加相同壓力下不同高斯曲率與不同結(jié)構(gòu)的包裝的最大形變，設(shè)計(jì)出可將最大形變減...

基于量子壓縮的相干光計(jì)算系統(tǒng) 摘要相干光計(jì)算是一種基于量子光學(xué)的非馮諾依曼框架的專用計(jì)算方法，是有望在后摩爾時代突破計(jì)算性能與功耗瓶頸的熱門計(jì)算技術(shù)。相干光計(jì)算的核心思想是根據(jù)最小增益原理，通過從振蕩閾值以下逐漸增加簡并光學(xué)參量振蕩器中泵浦光的強(qiáng)度，使得振蕩器中最低...
超導(dǎo)量子計(jì)算門操作及其保真度測定的基本理論 摘要對于已有的超導(dǎo)量子比特器件，在進(jìn)行系統(tǒng)標(biāo)定之后構(gòu)建相應(yīng)的高保真度門操作是實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算的關(guān)鍵步驟。作為“物理前沿介紹———超導(dǎo)量子計(jì)算”系列的第五篇，本文系統(tǒng)討論通過微波脈沖構(gòu)建超導(dǎo)量子比特門操作的物理圖景以及基本方法，給出了一套單比...
基于二維耦合諧振子的量子熱機(jī)效率研究 摘要本文介紹了量子熱機(jī)與量子熱力學(xué)中的基本概念，研究了二維耦合諧振子這一具體的量子系統(tǒng)作為工質(zhì)時的量子熱機(jī)的相關(guān)性質(zhì)。筆者以經(jīng)典熱力學(xué)中的有關(guān)概念進(jìn)行類比，運(yùn)用量子熱力學(xué)相關(guān)研究，引入波戈留波夫（Bogoliubov）變換這一方法解決了...

數(shù)智技術(shù)打造大學(xué)物理課程數(shù)智技術(shù)打造大學(xué)物理課程 摘要由于師資和教學(xué)資源有限，目前多數(shù)高校大學(xué)物理基礎(chǔ)課教學(xué)仍是以大班教學(xué)為主，該模式下難以實(shí)現(xiàn)有效的全員深度互動，且大班教學(xué)模式下主觀題作業(yè)無法及時全批全改難以形成教學(xué)反饋閉環(huán)。針對上述問題，我們以人工智能和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用為突破口，基...

CD 光盤光柵衍射中的三類彩色線現(xiàn)象分析 摘要本文從干涉、干涉與衍射共同作用、反射角度分析光盤在白熾燈光掠入射情況下所產(chǎn)生的三類彩色線現(xiàn)象。以綠線的產(chǎn)生為例，本研究基于光盤構(gòu)造從不同入射方式出發(fā)，討論不同入射方式對CD光盤上的彩色線位置產(chǎn)生的影響，解釋三類彩色線產(chǎn)生原因，分析其...
普通高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀及有效途徑探索 摘要本文簡介普通高中物理實(shí)驗(yàn)設(shè)置情況和對105所地（州、市）域或縣（市、區(qū)）域普通高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)調(diào)查的綜合狀況，分析普通高中物理實(shí)驗(yàn)開設(shè)率低的成因，并給出提高普通高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐性有效途徑。關(guān)鍵詞普通高中;物理實(shí)驗(yàn);調(diào)查;實(shí)...
小球在粗糙圓軌道上的運(yùn)動 摘要小球在粗糙圓軌道上既可以做純滾動，也可以做又滾又滑的運(yùn)動，利用質(zhì)心運(yùn)動定理和質(zhì)點(diǎn)系角動量定理得出：小球在圓軌道上的運(yùn)動情況與動摩擦因數(shù)密切相關(guān)。小球在粗糙圓軌道上的運(yùn)動與小滑塊在粗糙圓軌道上的運(yùn)動存在明顯區(qū)別，小球的轉(zhuǎn)動不能忽略，不...

STEAM 教育理念下電場自動測繪儀的開發(fā) 摘要將靜電場教學(xué)實(shí)踐中遇到的問題，作為課外拓展課題研究是新工科人才培養(yǎng)的有效方式之一。本文基于STEAM 教育理念，采用項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，以學(xué)生為主體，以跨學(xué)科融合和創(chuàng)新為導(dǎo)向，制定教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)方法。將物理理論和實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新有機(jī)融合，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)...
一種可用于大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的開放式相變過程探究與相變潛熱測量實(shí)驗(yàn)裝置的探索 摘要相變材料在我們生活中有著廣泛的應(yīng)用，學(xué)習(xí)和研究相變材料的熱學(xué)特性具有重要的實(shí)際意義。然而，目前市面上測量相變材料熱學(xué)特性的量熱裝置大都是在密封區(qū)間內(nèi)進(jìn)行的，學(xué)生并不能觀察到完整的相變過程。同時，過于昂貴和復(fù)雜的儀器裝置使得該類熱學(xué)實(shí)...
基于火積理論對熱管傳熱效率最優(yōu)化問題的討論 摘要本文基于火積理論研究了熱管中的熱傳輸效率的優(yōu)化問題。本文首先對比了傳統(tǒng)熵理論和火積理論在分析傳熱效率方面的應(yīng)用，然后詳細(xì)介紹了火積理論，包括其物理意義和作為工程優(yōu)化函數(shù)的應(yīng)用。通過COMSOL仿真實(shí)驗(yàn)，本文展示了火積理論在熱管設(shè)計(jì)優(yōu)...
一種確定太陽電池特征參數(shù)的實(shí)驗(yàn)方法 摘要確定太陽電池的特征參數(shù)不僅是建立其電流電壓方程的基礎(chǔ)，也是理解太陽電池這一非線性器件的關(guān)鍵。本文提出了一種簡單的實(shí)驗(yàn)方法，基于太陽電池在非標(biāo)準(zhǔn)測試條件與暗條件下的電流和電壓測量結(jié)果，通過修正得到了其在標(biāo)準(zhǔn)測試條件下的電流和電壓，根據(jù)...
三種測量三棱鏡折射率方法的討論 摘要折射率不僅與幾何光學(xué)有關(guān)，與波動光學(xué)也有密切聯(lián)系，對其的測量方法也多種多樣。為了研究不同方法對測量折射率精度的影響，本文利用分光計(jì)實(shí)驗(yàn)儀器研究了三種不同實(shí)驗(yàn)方法測量了三棱鏡的折射率，包括掠射法、最小偏向角法和布儒斯特角法，并對三種實(shí)...

非晶銦鎵鋅氧化物薄膜晶體管制備工藝及性能研究 摘要本文介紹了利用射頻磁控濺射技術(shù)在氧化硅襯底上制備非晶氧化銦鎵鋅（a-IGZO）薄膜，對濺射的薄膜進(jìn)行了不同條件下的特性分析，制備成a-IGZO 薄膜晶體管（a-IGZOTFT），并分別研究了濺射氣氛、有源層厚度和退火工藝對器件電學(xué)性...
簡析鋼鐵材料的磁學(xué)性質(zhì) 摘要鋼鐵制品在日常生活中隨處可見;鋼鐵材料具有磁性也是廣為人知的生活常識。實(shí)用的鋼鐵材料種類繁多，磁性的強(qiáng)弱也有顯著差別。本文旨在解析這個生活常識背后所涉及的物理知識。總體來看，鋼鐵材料主要是含有少量碳元素的鐵碳合金，此外還可能包含少量...

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