物理与工程

2023年05期

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双月刊

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热力学平衡态的含义 摘要热力学平衡态是热力学和统计物理中的基础概念。现存文献中对热力学平衡态的定义方式不尽一致。本文旨在对现存的各种定义进行分类和梳理，分析它们之间的异同、适用范围，并建议提出了一种适用于描写热力学系统观演化过程的平衡态定义。关键词热力...
练好内功教好物理 摘要作为评委作者参加了2023年全国高等学校物理基础课程青年教师讲课比赛华东地区赛活动。本文对这次比赛活动中教师的表现和比赛过程，包括提问环节作些评论，鼓励青年教师热爱教学、练好内功和教好物理。关键词大学物理;讲课比赛;选手表现;夯...
多层复合回音壁微腔热振荡效应的理论研究 摘要多层复合材料微腔能够观察到单一材料无法实现的独特现象。本文在理论上分析了由丝状蛋白和聚二甲基硅烷（PDMS）涂覆的二氧化硅微球腔热振荡效应，并观察到该复合回音壁微腔独特的振荡波形。该波形由两个不同速度的振荡周期组成，在慢速的振荡周期...
热力学第二定律课堂教学设计与实践 摘要本文以公共基础课程“大学物理”中热力学第二定律为例，开展了以学生为主体的启发式教学设计与实践。通过对知识点进行梳理，构建新的知识逻辑框架：以自然过程的方向性问题为主线，从宏观与微观两个角度串联热力学第二定律及其数学表征，让学生理解并...
大学物理中军事案例教学的设计与探索 摘要将军事案例融入课堂教学是军事院校实现“为战育人”人才培养目标的重要方法和手段。本文围绕枪炮后坐力这一具体问题，从题目设计、背景介绍和实际问题解决等多个角度进行分析讨论，探索将普通物理问题转化为贴近军事应用的实际案例的一般方法和途径。...
物理专业“强基计划”学生高质量培养模式的探索与实践 摘要教育部在2020年面向部分高校发起“强基计划”，旨在选拔和培育有志于服务国家重大战略需求且综合素质高的基础学科拔尖人才。物理学是自然科学的基石，对国民经济的发展起着举足轻重的作用。高效培养物理专业“强基计划”学生是关系国家未来发展的...
大学物理学科竞赛的课程化探索 摘要为提高本科生的自主创新性，促进拔尖人才创新实践能力的培养，激发本科生做科研的兴趣，本文从目前学科竞赛和实验教学中存在的问题出发，调研和分析了目前国内双一流高校物理类学科竞赛与本科生实验教学结合的教学经验，并结合兰州大学物理与科学技术...

基于LED的光量子理论测量普朗克常量陈霞 摘要普朗克常量在物理学中具有非常重要的意义，可根据LED的光量子理论，对普朗克常量进行测量。LED是一种常见的半导体器件，其电学特性和光学特性容易受到温度的影响。本文利用自制的可调恒温器对LED进行控温，测量了不同温度下LED的阈值电压...
基于林德斯泰特庞加莱法的双节拍器耦合系统同步规律研究 摘要本文在双节拍器耦合系统动力学方程的基础上，利用Runge-Kutta（龙格库塔）法对振动系统进行数值分析，通过摆杆摆角随时间演化的曲线图像，讨论影响系统同步性质的因素。利用L-P（林德斯泰特庞加莱）法研究相同双节拍器耦合系统的系统参...
可视化劈尖干涉法测金属丝杨氏模量 摘要本文利用劈尖干涉法测量微小长度量，对杨氏模量测定仪进行改进，借助CCD视像系统增加仪器操作和读数的稳定性、精确性。本文的测量方法设计合理，减小了塑性形变和形变的迟滞特性带来的影响。通过计算结果的误差分析可知，本文的实验设计能精确地计...

用变分量子本征求解器研究量子拉比模型的基态问题 摘要在用变分法求解量子系统基态问题的研究中，采用变分量子算法求解基态的研究受到广泛的关注，作为一种量子与经典混合算法的变分量子求解器在其中发挥了重要作用。本文在开源的量子计算模拟器上运行变分量子本征求解器对量子拉比模型在超强耦合区的基态...
费米气体通过量子点接触的输运行为简介 摘要输运测量是研究物质状态基本性质的重要工具。其中通过量子点接触（QuantumPoint Contact）的输运是介观物理学中一个非常有趣的现象。在无相互作用或弱相互作用费米系统中，电导随门电压的变化呈现出量子化的阶梯状，这一现象揭示...
分子动力学探究内耗讲授方法 摘要固体内耗是固体材料在振动中所引起的能量损耗，与其阻尼性能密切相关，在微观上是原子弛豫及原子结构演化的反映，能够加深对固体材料缺陷弛豫动力学的理解。分子动力学是研究固体材料的重要方法，可在微观上直观观测结构及动力学演化，具有目前实验不...
基于虚拟仿真的“现代工程光学”教学内容的探索 摘要为培养光电领域的专业学位硕士研究生能够掌握扎实的专业基本理论，并具有一定的工程实践能力以及有关光电系统的设计能力，笔者基于理论与实践相结合的理念，在“现代工程光学”课程的教学内容设计方面作了一定的探索。在本课程中通过引入虚拟软件Ze...
准稳态下常功率平面热源法测不良热导体热导率及COMSOL 模拟 摘要准稳态法是测量不良热导体热导率的一种常用方法，样品材质、保温层、加热功率等都会对测量结果造成影响。本文采用分离变量法，以有机玻璃为例，求解了厚度均匀的无限大不良热导体两侧同时施加均匀的指向中心面的热流密度时的热传导方程，得到样...
非线性动力学在磁约束核聚变约束模式转换中的应用 摘要非线性动力学在诸如双摆和振荡电路等本科物理教学中扮演着积极的角色。雅可比矩阵作为非线性动力学中的重要概念，常被用来分析不动点的性质。本文中我们先推导了一个二维系统中雅可比矩阵的具体形式，并将其应用到磁约束核聚变约束模式转换模型，最后...
与机械工程相结合的大学物理教学设计 摘要大学物理作为理工科专业的一门基础课，如何与专业课深入结合，满足专业建设需求，是大学物理教学改革的重要内容。本文以机械工程专业为例，将大学物理理论与实际工程相结合，在教学中融入工程实例，设计了凸轮机构从动件运动规律分析、伺服电机减速机...

进动现象的直观解释 摘要进动是刚体力学中的一项重要内容，但由于涉及复杂的定点转动问题，其数学推导过程比较繁琐，大部分教材的相关内容晦涩难懂，再加上进动现象本身的反直觉的特点，使得很多人对进动现象的规律并未真正理解。本文首先从质点的惯性入手，通过与简单的质点...
光滑圆筒中的四球问题 摘要针对第39届全国中学生物理竞赛复赛（延考）第四题，先对四球系统进行受力分析，根据动力学和运动学得到9个（非线性微分）方程，得到两个第一积分（守恒量）。再通过数值模拟给出解答，发现当初始角速度不大时，原参考解答是很好的近似。最后还进一...

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