物理與工程

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什么是ETA 物理解題法 摘要為了解決素質(zhì)教育與應(yīng)試能力統(tǒng)一的問(wèn)題，我們以ETA 物理認(rèn)知模型為基礎(chǔ)，提出了ETA物理解題法。這種解題法不僅能實(shí)現(xiàn)教、學(xué)、考、研的統(tǒng)一，還能克服“應(yīng)試教育”的各種弊端，幫助學(xué)生取得更好的考試成績(jī)。關(guān)鍵詞 ETA 物理解題法;ET...
第54屆國(guó)際物理奧林匹克競(jìng)賽理論試題1介紹與解答 摘要本文介紹第54屆國(guó)際物理奧林匹克競(jìng)賽理論考試的第一題。該題以溫室效應(yīng)全球變暖為背景，考查黑體輻射和熱傳導(dǎo)中的能量平衡。題目分成兩部分，第一部分關(guān)注黑體輻射的輻射能分布;第二部分關(guān)注反射吸收下，能量的平衡。題目涉及近代物理（黑體輻射）...
電磁特性研究反哺電磁波教學(xué) 摘要光滑交界面上電磁場(chǎng)受邊界條件約束，表現(xiàn)為遵循菲涅耳定律及斯涅爾定律。這些規(guī)律不限于在光滑面上起作用。本文從粗糙面電磁散射、透射和吸收特征出發(fā)，重新認(rèn)識(shí)和理解菲涅耳定律、斯涅爾定律及布儒斯特角的影響，看這些理論如何在粗糙面電磁行為研究...
旋轉(zhuǎn)矢量法分析背向散射光對(duì)異面腔激光陀螺鎖區(qū)閾值的影響 摘要本文以旋轉(zhuǎn)矢量法為基礎(chǔ)，結(jié)合異面諧振腔中本征模式的耦合規(guī)律及圖像旋轉(zhuǎn)特性，推導(dǎo)得到了異面環(huán)形激光諧振腔中背向散射光所引起的鎖區(qū)閾值表達(dá)式，研究了異面腔結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)于背向散射光及鎖區(qū)閾值的影響。在左、右旋分量鎖區(qū)同步變化情況下，實(shí)現(xiàn)了通...
物理光學(xué)教學(xué)中引入廣義斯涅耳定律和菲涅耳公式的嘗試 摘要光學(xué)是物理學(xué)的重要分支學(xué)科，是高校物理類(lèi)、光學(xué)工程類(lèi)及光電信息類(lèi)等專(zhuān)業(yè)的必修基礎(chǔ)課程。斯涅耳定律和菲涅耳公式是光學(xué)教學(xué)的重要知識(shí)點(diǎn)，但是近期研究發(fā)現(xiàn)非均勻界面存在異常折反射現(xiàn)象，傳統(tǒng)的斯涅耳定律不再適用。雖然研究者采用費(fèi)馬原理推導(dǎo)了...
面向新工科的“近代物理專(zhuān)題”課程體系的創(chuàng)新構(gòu)建 摘要受總學(xué)時(shí)限制，在目前的大學(xué)物理課程體系中，近代物理部分占比很小;而且，由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，目前多數(shù)大學(xué)物理課程教材的知識(shí)體系更新速度顯著落后于物理學(xué)的高速發(fā)展。當(dāng)前的大學(xué)物理課程教學(xué)既不能滿(mǎn)足“新工科”對(duì)人才培養(yǎng)的新要求，也...
一維狄拉克梳模型能帶形成的數(shù)值和解析方法對(duì)比分析 摘要本文首先用空晶格模型討論了周期性能帶的形成;然后，在實(shí)空間推導(dǎo)了一維狄拉克梳模型的能量色散關(guān)系，結(jié)合數(shù)值模擬結(jié)果和近似方法公式系統(tǒng)地對(duì)比分析了能帶的主要概念特征，圖像直觀地呈現(xiàn)了近自由電子近似下的能隙產(chǎn)生及其適用條件、緊束縛近似下的...
螺絲釘沿斜坡下滑時(shí)振幅增大現(xiàn)象的力學(xué)分析 摘要本文從動(dòng)力學(xué)角度，對(duì)2023年國(guó)際青年物理學(xué)家錦標(biāo)賽的第 9 題“擺動(dòng)螺絲（OscillatingScrew）”進(jìn)行了理論分析和實(shí)驗(yàn)探究。該問(wèn)題描述了在斜坡上釋放一個(gè)螺絲釘，螺絲釘沿著斜坡向下運(yùn)動(dòng)時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生越來(lái)越大的振蕩。本文通過(guò)...
精準(zhǔn)對(duì)接專(zhuān)業(yè)、立足產(chǎn)教融合的大學(xué)物理教學(xué)探索與實(shí)踐 摘要發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力促進(jìn)了大學(xué)物理課程的改革。根據(jù)2023年8月教育部《理工科類(lèi)大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求》中“專(zhuān)業(yè)銜接，即針對(duì)不同專(zhuān)業(yè)方向，有針對(duì)性地組織專(zhuān)題模塊進(jìn)行教學(xué)”的要求，我們面向我校信息類(lèi)和土木工程類(lèi)學(xué)生分別設(shè)立了“大學(xué)物理（精...
高校研究生助教量化評(píng)價(jià)體系的探索與實(shí)踐 摘要高校研究生助教群體在保證量大面廣的基礎(chǔ)課程教育質(zhì)量中發(fā)揮著重要作用，是高校在推進(jìn)“雙一流”建設(shè)中需要著力培養(yǎng)的一支教學(xué)力量。研究生助教評(píng)價(jià)體系在研究生助教的培養(yǎng)中發(fā)揮著積極有效的作用，為助教明確工作重點(diǎn)的同時(shí)，也能反映助教培養(yǎng)工作中...
類(lèi)比理解物體的力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)慣性 摘要物體任何保持原有狀態(tài)不變的性質(zhì)，都可以叫做慣性。本文用類(lèi)比的方法從力學(xué)、電學(xué)和熱學(xué)各方面闡述了物體多種慣性的存在，并重點(diǎn)討論了物體熱慣性的表示以及與哪些因素有關(guān)。此外，本文還從守恒的角度探討了慣性所蘊(yùn)含的對(duì)稱(chēng)性。關(guān)鍵詞慣性;熱慣...
課程思政高質(zhì)量教學(xué)融入的實(shí)踐研究 摘要本研究以“飲水鳥(niǎo)模型探究”為例，介紹了課程思政高質(zhì)量融入“大學(xué)物理”具體課程學(xué)習(xí)實(shí)踐活動(dòng)中的“表里融合、導(dǎo)學(xué)拓展、知行合一、起落一致”的教學(xué)樣式，探討了優(yōu)化創(chuàng)設(shè)思政元素大情境教學(xué)，問(wèn)題驅(qū)動(dòng)兼顧情境性和體驗(yàn)性，打通理論學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，...
“五融合”式通信原理教學(xué)改革研究 摘要通信原理課程是應(yīng)用物理專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的一門(mén)核心專(zhuān)業(yè)課，在專(zhuān)業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)中起著承上啟下的重要作用。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”的興起，傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足學(xué)生實(shí)踐能力的需求，為破解該課程在傳統(tǒng)教學(xué)中的困境，我們?cè)诮虒W(xué)實(shí)踐中構(gòu)建了“思教”“科教”“創(chuàng)...
依托“強(qiáng)基計(jì)劃”、立足物理學(xué)科培養(yǎng)新工科人才的探索與實(shí)踐 摘要新工科建設(shè)和“強(qiáng)基計(jì)劃”分別是教育部在國(guó)家層面先后部署的培養(yǎng)未來(lái)新技術(shù)人才和基礎(chǔ)學(xué)科拔尖人才的重大戰(zhàn)略舉措。作為教育部確定的首批“強(qiáng)基計(jì)劃”專(zhuān)業(yè)，物理學(xué)是自然科學(xué)的基石，也是新工科發(fā)展的原始動(dòng)力和處女地。能否有效銜接新工科建設(shè)和物理...
小球脫離光滑半球面時(shí)間的分析和討論 摘要本文主要處理小球滑落光滑半球面的時(shí)間問(wèn)題。小球的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程以及滑落時(shí)間可以借助Python的數(shù)值計(jì)算功能和可視化技術(shù)求解牛頓第二定律得到數(shù)值的結(jié)果，也可以運(yùn)用功能原理直接解析得到滑落時(shí)間;結(jié)果表明數(shù)值計(jì)算和解析解完全等價(jià)。對(duì)于小球而...
競(jìng)賽方法論: 開(kāi)放性題目與探索創(chuàng)新能力培養(yǎng) 摘要全國(guó)大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽（創(chuàng)新）是拉動(dòng)教育改革和教學(xué)質(zhì)量提升的重要舉措，是檢驗(yàn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、促進(jìn)創(chuàng)新能力提升的良好載體。本文解析了物理實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽之主題———開(kāi)放性題目的特點(diǎn)和意義，提出競(jìng)賽的總體目標(biāo)應(yīng)是通過(guò)開(kāi)放性題目的實(shí)驗(yàn)研究獲得“三新...
材料科學(xué)進(jìn)展課程教學(xué)改革探索與實(shí)踐 摘要材料科學(xué)進(jìn)展是長(zhǎng)沙理工大學(xué)材料學(xué)院為本科生開(kāi)設(shè)的一門(mén)理論課，主要介紹高分子、金屬、無(wú)機(jī)非金屬等材料的研究、設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，器件加工以及表征技術(shù)的科學(xué)進(jìn)展和發(fā)展趨勢(shì)。針對(duì)該課程特色和教學(xué)中存在的問(wèn)題，我們進(jìn)行了教學(xué)改革實(shí)踐與探索：在教學(xué)實(shí)...
項(xiàng)目式學(xué)習(xí)融入高校勞動(dòng)教育課程的實(shí)踐探索 摘要數(shù)智時(shí)代高校的勞動(dòng)教育課程要體現(xiàn)時(shí)代特征，兼具綜合性、實(shí)踐性和開(kāi)放性，就需要?jiǎng)?chuàng)新課程體系。結(jié)合物理專(zhuān)業(yè)優(yōu)勢(shì)，融入項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，運(yùn)用信息技術(shù)手段打造的“物理科普勞動(dòng)教育與實(shí)踐”課，強(qiáng)化親身實(shí)踐，注重“知行合一”，能有效提升育人實(shí)效性。課...
高斯定理及原子模型的建立 摘要在大學(xué)物理中，高斯定理及其應(yīng)用是最基本且重要的內(nèi)容。本文基于高斯定理分析球?qū)ΨQ(chēng)性分布的電場(chǎng)，深入探討了具有球?qū)ΨQ(chēng)性的幾種原子模型的場(chǎng)的特點(diǎn)。包括湯姆遜原子模型、盧瑟福核式模型、玻爾氫原子模型，充分體現(xiàn)了高斯定理在原子物理中的具體應(yīng)用...
從平衡態(tài)到非平衡態(tài) 摘要在本科教學(xué)中融入科研前沿、訓(xùn)練科研思維對(duì)學(xué)生能力的提升有重要作用。本文以壓強(qiáng)為例，由淺入深地梳理平衡態(tài)熱力學(xué)系統(tǒng)中壓強(qiáng)的推導(dǎo)過(guò)程，并結(jié)合軟凝聚態(tài)領(lǐng)域最前沿的科研進(jìn)展，討論了壓強(qiáng)在非平衡活性系統(tǒng)中的奇特性質(zhì)———不是一個(gè)系統(tǒng)參量決定的...
基于廣義斯涅爾定律對(duì)超構(gòu)表面原理的研究 摘要作為超構(gòu)材料的二維表現(xiàn)，超構(gòu)表面是由亞波長(zhǎng)尺度的原子結(jié)構(gòu)組成的，利用單層或多層結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)入射電磁波的相位、傳播方向及物理作用機(jī)制的調(diào)節(jié)。本文采用廣義斯涅爾定律描述界面處引入的相位突變對(duì)電磁波折射特性的影響，并結(jié)合等離子體基模波導(dǎo)...
光偏振特性的定量研究 摘要光具有頻率（光譜）、光強(qiáng)、位相和偏振四維屬性，人眼對(duì)光的偏振特性并不敏感，需借助儀器測(cè)量來(lái)獲知偏振信息，偏振的相關(guān)測(cè)量涉及強(qiáng)度測(cè)量。本文采用經(jīng)典法、瓊斯矩陣法和干涉法定量計(jì)算不同類(lèi)型偏振光通過(guò)偏振片后的光強(qiáng)，導(dǎo)出線(xiàn)偏振光、橢圓偏振光...

融入計(jì)算思維培養(yǎng)的大學(xué)物理實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的開(kāi)發(fā) 摘要 “101計(jì)劃”是為了推動(dòng)高校人才培養(yǎng)模式的轉(zhuǎn)變。我們以“101計(jì)劃”的核心思想為指引，依據(jù)計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)方案的要求，將計(jì)算思維的培養(yǎng)融入大學(xué)物理課程的教學(xué)中，開(kāi)發(fā)了“光干涉現(xiàn)象的計(jì)算機(jī)模擬”的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。結(jié)果表明，項(xiàng)目的實(shí)施不但能...
基于知識(shí)圖譜的大學(xué)物理課程建設(shè)與實(shí)踐 摘要知識(shí)圖譜推動(dòng)人工智能技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合，為實(shí)現(xiàn)課程的數(shù)智化建設(shè)與實(shí)踐提供了技術(shù)路線(xiàn)和策略。本文展示了構(gòu)建大學(xué)物理課程知識(shí)圖譜的思路和流程，并分析了提取知識(shí)點(diǎn)及關(guān)聯(lián)知識(shí)點(diǎn)時(shí)，教學(xué)目標(biāo)導(dǎo)向、跨課程關(guān)聯(lián)、思政知識(shí)點(diǎn)關(guān)聯(lián)等的影響和作用...

開(kāi)放環(huán)境下金屬熱物性參數(shù)測(cè)量的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 摘要細(xì)長(zhǎng)形金屬圓棒裸露置于自然環(huán)境下，熱量傳遞的物理過(guò)程包括熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流、熱輻射。金屬棒被持續(xù)加熱后再停止加熱，對(duì)其升溫、穩(wěn)態(tài)、降溫三個(gè)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測(cè)，根據(jù)熱傳導(dǎo)方程，通過(guò)分析不同階段熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流、熱輻射在熱量傳遞中的占比，實(shí)...
數(shù)據(jù)的頻域分析和望遠(yuǎn)鏡自動(dòng)控制 摘要氫元素是宇宙中占比最高的重子物質(zhì)，其中大部分以氫原子的形式存在。中性氫原子波長(zhǎng)為21cm 的超精細(xì)結(jié)構(gòu)譜線(xiàn)，即中性氫21cm 線(xiàn)，是較強(qiáng)的射電天文源，可以反映宇宙重子物質(zhì)的分布。這里我們介紹在中山大學(xué)3.2米射電望遠(yuǎn)鏡實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上開(kāi)展...
光盤(pán)上的“彩色線(xiàn)”傳輸特性理論分析與實(shí)驗(yàn)探究 摘要本文針對(duì)2023年IYPT 的第四題“彩色線(xiàn)”進(jìn)行研究。當(dāng)光源發(fā)射的光線(xiàn)照射到光盤(pán)表面時(shí)，會(huì)在光盤(pán)中央產(chǎn)生一條明顯的光亮條紋，且顏色會(huì)隨著光盤(pán)傾角變化，基于這一生活中的現(xiàn)象，本文通過(guò)理論推導(dǎo)、仿真模擬、搭建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行研究，旨在探究...
利用復(fù)雜光柵結(jié)構(gòu)制備渦旋光 摘要渦旋光的研究與應(yīng)用是當(dāng)前光學(xué)領(lǐng)域的前沿和熱點(diǎn)。本文介紹了一種方便實(shí)用的渦旋光制備方法。我們首先利用渦旋光與高斯光的干涉，產(chǎn)生了叉形光柵結(jié)構(gòu)。然后采用噴墨打印技術(shù)，將此叉形光柵圖案打印在激光打印膠片上。最后通過(guò)平面光束照射叉形光柵，利...
大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中光學(xué)系統(tǒng)成像的Matlab仿真模擬 摘要在目前多元化教育教學(xué)的背景下，傳統(tǒng)的線(xiàn)下教學(xué)模式已經(jīng)不能滿(mǎn)足當(dāng)前的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教育教學(xué)的需求。為了提高對(duì)光學(xué)系統(tǒng)成像結(jié)果的驗(yàn)證，加強(qiáng)對(duì)成像系統(tǒng)模擬的研究，提高大學(xué)生在實(shí)際生活中對(duì)光學(xué)知識(shí)的應(yīng)用及普及，本文通過(guò)波動(dòng)光學(xué)的基本理論，對(duì)復(fù)...

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