物理與工程

2024年04期

收藏成功

微博空間微信

類型

雙月刊

類別

定價

促銷信息

全年訂閱更優(yōu)惠!

￥30.00 ￥18.00

原貌版試讀單本購買

嘗試用量子力學概念表述Compton散射的能量和動量守恒 摘要 Bohr等人曾經(jīng)認為，微觀過程中能量和動量守恒是統(tǒng)計的守恒。Bothe等人用Compton散射實驗驗證了X射線的光子和電子的單次碰撞前后的總能量和總動量守恒嚴格有效，這樣的結果也否定了統(tǒng)計的守恒。一些量子力學書的引言中，Compto...
電磁場波動方程的唯一解必然滿足Maxwell方程 摘要從Maxwell方程組導出的波動方程的解，代回Maxwell方程中去是否還能得到滿足，是電磁場與電磁波課程學習中有時會遇到的問題。本文給出了由自由空間的無源Maxwell方程導出電場和磁場波動方程的過程，然后根據(jù)均勻平面波的定義，求...
將前端科學研究與實際工程問題融入教學 摘要晶體缺陷是影響材料性能的關鍵因素，位錯理論是提高材料強度的重要基礎，已成為當今晶體塑性理論和材料強化理論的基石。由于其概念復雜、理論抽象，學生在學習過程中往往無法建立完整的晶體缺陷和位錯理論的認知體系，缺乏用位錯理論解決復雜材料工程...
偶極矩及其排列構型 摘要第52屆國際物理奧林匹克理論試題第一題為“Permanent magnets”，翻譯為“永磁體”，主要考查偶極子之間及偶極子與其他磁體的相互作用。本文首先較全面地介紹了本試題的命題要點和背景知識，并分析了國際學生和中國學生的答題情況...
面向人文社科類本科生科學素養(yǎng)培育的物理課程體系建設 摘要為培養(yǎng)具有科學素養(yǎng)和創(chuàng)新能力的青年人才，構建一套針對本科學生的物理通識課程體系顯得尤為重要。在推進實施教育改革和課堂改革中，中國人民大學物理學系近年來建設了以非理工科專業(yè)本科學生為受眾的物理通識課程體系。該體系旨在提升學生的科學素養(yǎng)...
對電磁波從輻射近區(qū)到遠區(qū)特性的分析 摘要在大學物理關于電磁波輻射的教學中，重點講解了電磁場在輻射近區(qū)和遠區(qū)的特點。同學們認識到，對電偶極輻射，在輻射源附近，電場是與靜場類似的縱波，而在遠離輻射源的區(qū)域電磁波是橫波。電場是怎樣從縱波過渡到橫波的呢？這個過渡區(qū)較為復雜，一般...
基于BOPPPS模式的大學物理實驗混合式教學設計與實踐 摘要大學物理實驗是一門高校理工科培養(yǎng)應用性、創(chuàng)新性人才的基礎課程。在金課建設背景下，為切實提高實踐類課程的高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度，課程采用線上線下混合式教學方法，構建基于BOPPPS教學模式的閉環(huán)實踐教學流程，突出以學生為中心，強調(diào)學生...
以“四維”能力導向的應用型本科院校大學物理及實驗課教學模式的創(chuàng)新與實踐 摘要本文針對培養(yǎng)“應用型人才”的教學目標，本文提出了以“四維”能力為導向的大學物理及實驗課程改革的思路，構建了“四位一體”循序漸進的課程體系，實行分層次、分級的教學模式，對教學內(nèi)容進行模塊化、分層次重構，采用“問題+研究性”教學方式，為...
材料類專業(yè)大學物理教學創(chuàng)新設計體系構建 摘要大學物理作為材料類專業(yè)學生的重要基礎課程，在整個本科階段的培養(yǎng)方案中起承上啟下的作用。目前關于線上線下結合方式開展材料類專業(yè)大學物理課程建設方面的研究還鮮有報道，本文通過多年的教學實踐，總結了針對材料類專業(yè)大學物理課程教學改革的教學...
計算模擬在“近代物理實驗”教學中的應用 摘要 “近代物理實驗”是物理類專業(yè)的一門必修課程，結合近代物理實驗課程的特點以及培養(yǎng)目標，將前沿的科學研究思想和方法引入到教學實踐是實驗課程改革的重要方向之一。本文介紹了我校在近代物理實驗中開設計算模擬實驗，以常規(guī)光電效應實驗內(nèi)容為基礎設...
問題驅(qū)動的類比法、互動型、研究性教學模式 摘要充分考慮一流課程應具備的高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度的特點與要求，作者以北京航空航天大學（北航）電磁學課程建設為例，經(jīng)過近四年在應用物理專業(yè)強基計劃、物理學專業(yè)拔尖計劃學生的教學實踐中，提出并實施了問題驅(qū)動的類比法、互動型、研究性的教學模...
新工科背景下基于大學物理數(shù)值仿真的創(chuàng)新型人才培養(yǎng) 摘要本文通過在大學物理教學中引入基于數(shù)值仿真的科學研究方法，創(chuàng)新大學物理教學內(nèi)容和教學模式，以深化學生對物理基本概念的理解，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維。在教學過程中，結合大學物理典型知識點設計數(shù)值仿真研究案例，并通過實踐教學的方式，引...
互動合作教學在大班理科課程中的有效性檢驗 摘要基于大班教學存在的問題，很多學者提出了不同的解決方案，但鮮有互動合作教學在大班理科課程中的對比實證研究。通過在兩個大學物理課程中人數(shù)較多的班級進行對比教學實踐，檢驗其有效性?；雍献鹘虒W班將學生分成多個小組，有利于進行小組討論和合作...
對分課堂教學模式的優(yōu)勢與局限性 摘要本文以光的干涉和衍射為例，具體闡述了對分課堂的教學目標、教學過程、教學評價等方面，并探討了對分課堂的優(yōu)勢和局限性。本文的創(chuàng)新點在于：（1）將對分課堂教學模式應用于光的干涉和衍射這一具有較強抽象性和難度性的物理內(nèi)容中，探索了一種有效的...
ETA 物理教學法在大學物理實驗教學中的應用 摘要 ETA 物理認知模型是關于物理認知規(guī)律的研究總結。根據(jù)ETA 物理認知模型，完整的物理認知由實驗物理（Experimental Physics）認知、理論物理（Theoretical Physics）認知和應用物理（Applying...

一維諧振子薛定諤方程含時演化非級數(shù)解析解 摘要 1926年薛定諤找到了一個一維諧振子薛定諤方程含時演化解析解。這個解并不是能量本征態(tài)波函數(shù)級數(shù)求和形式。這可以讓我們從新的角度理解量子系統(tǒng)的隨時間演化行為。本文主要對該含時演化解析解進行了分析，給出了兩種推導方法，然后繼續(xù)推廣得到了...
量子力學狄拉克符號量綱問題 摘要在量子力學中波函數(shù)和狄拉克符號教學中，很少思考到波函數(shù)的量綱問題，而狄拉克引入的左矢和右矢是描述量子態(tài)的強大工具。然而，關于狄拉克符號是否具有量綱的問題似乎很少被討論，似乎大家理所應當?shù)卣J為狄拉克符號只是一個沒有量綱的數(shù)學符號而已。...
超導量子計算約瑟夫森參量放大器的基本工作原理 摘要約瑟夫森參量放大器是超導量子計算實驗的關鍵，本文介紹其基本物理原理并對約瑟夫森參量放大器的器件物理特征、實現(xiàn)設計、發(fā)展變形作一詳細的討論，基于實際的實驗經(jīng)驗，給出一套行之有效的約瑟夫森參量放大器最佳工作點的確定方法。本文有助于對超導...

引力誘導自發(fā)輻射機制簡介 摘要引力誘導自發(fā)輻射機制將黑洞看作一個多能級多簡并量子系統(tǒng)，因此其輻射蒸發(fā)過程的中間態(tài)是各種不同質(zhì)量比黑洞輻射產(chǎn)物直積態(tài)的疊加。由于被作為經(jīng)典對象看待的黑洞與輻射產(chǎn)物是對這種疊加態(tài)部分指標求跡的結果，所以它們之間的糾纏熵在整個輻射過程中...
熱電器件性能的生態(tài)優(yōu)化研究 摘要基于熱電效應制造的熱電器件在熱能與電能之間的轉(zhuǎn)換方面具有特殊優(yōu)勢，而對熱電器件的性能優(yōu)化更具有現(xiàn)實意義?；谟邢迺r間熱力學理論，本文利用生態(tài)判據(jù)研究了熱電熱機和制冷機的熱力學特征，在構建生態(tài)判據(jù)函數(shù)的基礎上，推導出了熱電器件的效率和...

俘獲效應對繆子壽命測量的影響 摘要繆子是粒子物理標準模型中的基本粒子，對其研究不僅涉及基礎物理的前沿，還包括相關技術在工業(yè)民生領域的應用。對繆子壽命的測量涉及時間膨脹、費米耦合常數(shù)和原子核俘獲等眾多近代物理知識點，在大學本科物理課程中開設相關教學實驗具有重要意義。通...
天文源跟蹤和數(shù)據(jù)文件生成 摘要本文是專題“面向天文、物理和多個工科專業(yè)的射電望遠鏡實驗平臺”上篇，內(nèi)容包括望遠鏡基本參數(shù)和實驗設計，以及天文源跟蹤、數(shù)據(jù)文件生成兩個實現(xiàn)望遠鏡天文觀測功能的選做實驗。太陽是距離我們最近的較強天文射電源，本文基于實例介紹了太陽射電流...
RLC 電路中的電容電壓過充現(xiàn)象研究 摘要 RLC 電路是大學物理及電路分析等課程中的重要內(nèi)容之一，更是電子儀器及通信設備中的基本單元。當RLC 電路處于工作狀態(tài)時，電容兩端電壓會出現(xiàn)超過電源電壓的過充現(xiàn)象。然而，現(xiàn)有的教科書中對此現(xiàn)象缺少必要的原理闡釋。實際上，過充現(xiàn)象蘊含...
利用瑞利數(shù)理論研究貝納德對流的產(chǎn)生條件 摘要貝納德對流是在從下方加熱的流體的平面水平層中發(fā)生的一種自然對流現(xiàn)象。研究此現(xiàn)象對于深刻認識耗散結構的物理圖像以及流體在混沌系統(tǒng)中的運動具有重要意義。為研究其產(chǎn)生的條件以及物理特性，本文建立流體模型，從基本控制方程組出發(fā)，導出在固定邊...
新型磁懸浮實驗裝置研究 摘要根據(jù)電磁學的基本原理，永磁體或載流線圈在外磁場中會受到磁力的作用，當磁力完全克服重力時便達到磁懸浮狀態(tài)?；诖艖腋〉幕驹?，本文設計制作了一種新型的磁懸浮實驗教學裝置，利用一套裝置有機地將磁場、電流與力結合起來，實現(xiàn)了直流和交流...
典型分形結構光柵的Fraunhofer衍射數(shù)值模擬 摘要本文旨在研究Cantor條幅、Cantor地毯、Sierpinski墊片三種自相似分形結構的Fraunhofer衍射場在屏上的光強分布以及自相似分形結構的幾何規(guī)律. 通過復數(shù)積分法和位移相移定理，得到了屏幕上不同位置相對光強的數(shù)學表...
基于自燃對流與三維平板大攻角繞流模型的紙螺旋動力扭矩研究 摘要本文以蠟燭自燃空氣對流與平板大攻角繞流為理論基礎，對2022年青年物理學家錦標賽（IYPT2022）設計題 “蠟燭動力渦旋機”（Candle Powered Turbine）針對性地開展了理論分析、實驗研究和數(shù)值模擬分析。本文根據(jù)蠟...
織物衍射特性的研究 摘要本文研究了三種典型結構的絲襪在不同外力作用下的顯微結構和衍射圖案，希望為光子晶體結構色織物的研究提供參考?；趯嶒灲Y果建立了三種復雜結構模型，本文從理論上推出其衍射光強表達式，并利用軟件編程仿真了衍射圖案。研究發(fā)現(xiàn)：（1）包芯絲短襪...

曲面軌道摩擦力做功問題的討論 摘要摩擦力做功問題是大學、中學物理教學中常見的問題，也是物理教學的重點和難點。本文推導了物體在任意粗糙曲面軌道上運動的摩擦力做功表達式，并以四分之一圓弧軌道和拋物線型軌道為例，借助MATLAB軟件數(shù)值計算，結合圖像分析物體下滑過程中速率...
基于STEM 理念“小中大”融合式科學工程教育研究 摘要工程教育是培養(yǎng)國家后備科技人才的核心戰(zhàn)略支柱，已成為教育界密切關注的需求熱點。當前國家已在高等教育階段以工程認證的形式構建工程類專業(yè)教育框架，但由于機械化應試教育的短視性，僅在高等教育階段短期實現(xiàn)工程師的培育缺乏合理性。近年，STE...
ETA 物理認知模型下的大中銜接研究 摘要本文基于ETA 物理認知模型，對物理教學中大中銜接問題進行探索研究，從早期學生認知中可能隱含的問題入手，分析高中課程內(nèi)圓周運動向心加速度的例子，逐步過渡到天體橢圓運動的情形。本文主要從建立公理認知角度，對極坐標參考系的速度、加速度進...
一種新的精確方法求單擺的周期 摘要本文以單擺為例，使用高斯AGM 函數(shù)和級數(shù)展開方法分別近似求解單擺周期，并和理論值進行了對比。本文最后對一道有關純滾動的球在圓軌道內(nèi)周期問題作了巧妙求解。關鍵詞純滾動;類簡諧振動;周期;高斯AGM 函數(shù);級數(shù)展開...
質(zhì)點在粗糙曲面上的滑動問題研究 摘要質(zhì)點在光滑半球面上的運動是高中一個很好的研究問題。在本文中，我們將此問題推廣到任意粗糙曲面上，基于牛頓第二定律推導出速度的顯式積分形式，它在某些情況下是有解析表達式的，并且得到了一個通用的表達式來確定質(zhì)點離開曲面的分離角條件。在最后...