物理与工程

2024年03期

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双月刊

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从库珀对凝聚波函数推广伦敦方程 摘要伦敦方程是基于实验现象建立的关于超导体的唯像理论。在伦敦唯像理论之后，巴丁、库珀和施里弗建立了关于超导现象的BCS微观理论。BCS理论认为，在临界温度以下，金属中出现宏观数目的由两个电子构成的准粒子，这些被称为库珀对的准粒子凝聚在同...
相对论宏观系统中的热力学平衡态 摘要本文在广义相对论弯曲时空背景下，讨论了相对论流体力学、动理学和随机热力学对于热力学平衡态的定义以及它们之间的联系和区别。特别地，一阶相对论流体力学给出的平衡态定义有可能存在不稳定性，而动理学给出的定义总是稳定的。关键词广义相对论...
范德瓦尔斯气体的状态方程与多方过程 摘要范德瓦尔斯气体模型是对理想气体模型的一种修正，很多普通物理教材和文献对范德瓦尔斯气体的状态方程进行了讨论，但对过程方程很少讨论，尤其是结合物理图像的讨论。本文结合数学表达式和相关物理图像首先讨论了范德瓦尔斯气体的状态方程，并代入实际...
狭义相对论时空观的图像解译 摘要狭义相对论的时空观之所以抽象且难以理解，一方面是因为狭义相对论所涉及的时空效应，如同时性的相对性、长度收缩和时间延缓等，在实际中都很难被观测到;另一方面是因为我们很难将这些时空效应同时直观形象地描述出来，并且给出不同参考系各自观测到...
惯性力是真实的力吗 摘要牛顿三定律是大家都熟悉的基础的物理学定律，但是为什么一定是三个定律却并不一定被理解。我们在该文中提供一种理解三定律完整性的有趣解释。牛顿定律的一个基础概念为力，但是与牛顿定律本身不同的是，力在非惯性系中和在惯性系中理解没有什么差别。...
能斯特公式和零点热 摘要本文应用能斯特公式阐明当温度等于绝对零度时，热力学系统进行的所有过程都是可逆等温的，与可逆绝热过程重合，不存在零点热，解决了教科书和文献中提出但没有回答的问题。对于不满足能斯特方程的热力学系统，是否存在零点热有待于进一步研究。关...
提升“地球物理场论”课程教学质量的三个着力点 摘要 “地球物理场论”是地球物理类专业一门非常重要的专业基础课。笔者在近十年的教学实践中，根据课程特点和学生认知规律，分别从数学知识的应用、物理知识的教学以及与后续课程的衔接三个方面，对提升课程教学质量进行深入细致的探索。笔者认为数学知识...
基于OBE理念的大学物理实验教学的改革与实践 摘要针对我校大学物理实验教学存在实验项目偏少、预习效果不佳、实操时间不足、育人意识不强、“两性一度”亟待加强等问题，我们采取了如下教学改革措施：践行以学生为中心、成果导向的OBE教学理念，购置了大学物理虚拟仿真实验教学平台，依托超星学习...
昆明理工大学开设物理学前沿讲座的教学改革实践 摘要新工科建设需要大量具有创新能力、科技视野的高素质复合型人才。理工科院校作为人才培养的主要阵地，需要积极探索适合新时代人才培养的教学模式。以昆明理工大学为例，本文介绍了在大学物理教学中开设物理学前沿讲座的教学改革实践。通过建设具有鲜明...
大学物理课程教学模式五化建设创新实践 摘要伴随我国教育模式创新、教育信息化发展进入数字化建设新时期，高等教育中人才培养模式、教学育人模式、学科发展改革已经迫在眉睫。针对大学物理课程教学在新工科人才培养中的重要作用，本文提出一种五维多元化建设的大学物理课程教学创新模式，加快实...
基于产教融合背景下的民办高校大学物理课程教学改革初探 摘要为了落实党中央、国务院关于教育综合改革的决策部署，依据国务院办公厅《关于深化产教融合的若干意见》精神，深化产教融合、校企合作，促进人才培养供给侧和产业需求侧结构要素全方位融合，大学物理教学要从教学内容、教学方法手段和教学模式进行全方...
聚焦实战化需求的大学物理资源库建设 摘要本文聚焦实战化需求建设大学物理军事资源库，为课程实现“面向战场、面向部队、面向未来”提供军事素材。本文提出建设“章节对应”的大学物理军事资源库，明确建设资源库遵循的原则、组成元素及来源;以力学模块为例通过表格介绍章节对应的21个军事...
军校大学物理教学改革与学习自我效能感的提升 摘要本研究紧贴军校大学物理课程的为战性要求，以战领教，更新和完善大学物理军事应用实例库，引入大学物理演示实验，构建大学物理的实战化教学内容。课程以赛促教，将学科竞赛理念与模式融入教学，形成大学物理军事应用实例教学模式，即军事应用实例实验...
物理实验教学紧贴军事应用的探究与实践 摘要随着新时代军事教育方针在军队院校的全面落实，为培养“能打仗、打胜仗”的优秀军事人才，本文阐述了新形势下在军队院校大学物理实验教学中紧贴军事应用的必要性。在现有教学基础上，基于实验背景、实验原理、实验内容和思想方法等方面，从力学、热学...
受力分析提升包装结构稳定性研究 摘要为解决塑料食品包装的结构稳定性不足问题，本文从力学角度探究包装结构与受压力时包装最大形变之间的关系，对拱形结构进行受力分析，并使用ANSYS有限元分析系统探究施加相同压力下不同高斯曲率与不同结构的包装的最大形变，设计出可将最大形变减...

基于量子压缩的相干光计算系统 摘要相干光计算是一种基于量子光学的非冯诺依曼框架的专用计算方法，是有望在后摩尔时代突破计算性能与功耗瓶颈的热门计算技术。相干光计算的核心思想是根据最小增益原理，通过从振荡阈值以下逐渐增加简并光学参量振荡器中泵浦光的强度，使得振荡器中最低...
超导量子计算门操作及其保真度测定的基本理论 摘要对于已有的超导量子比特器件，在进行系统标定之后构建相应的高保真度门操作是实现量子计算的关键步骤。作为“物理前沿介绍———超导量子计算”系列的第五篇，本文系统讨论通过微波脉冲构建超导量子比特门操作的物理图景以及基本方法，给出了一套单比...
基于二维耦合谐振子的量子热机效率研究 摘要本文介绍了量子热机与量子热力学中的基本概念，研究了二维耦合谐振子这一具体的量子系统作为工质时的量子热机的相关性质。笔者以经典热力学中的有关概念进行类比，运用量子热力学相关研究，引入波戈留波夫（Bogoliubov）变换这一方法解决了...

数智技术打造大学物理课程数智技术打造大学物理课程 摘要由于师资和教学资源有限，目前多数高校大学物理基础课教学仍是以大班教学为主，该模式下难以实现有效的全员深度互动，且大班教学模式下主观题作业无法及时全批全改难以形成教学反馈闭环。针对上述问题，我们以人工智能和互联网技术的应用为突破口，基...

CD 光盘光栅衍射中的三类彩色线现象分析 摘要本文从干涉、干涉与衍射共同作用、反射角度分析光盘在白炽灯光掠入射情况下所产生的三类彩色线现象。以绿线的产生为例，本研究基于光盘构造从不同入射方式出发，讨论不同入射方式对CD光盘上的彩色线位置产生的影响，解释三类彩色线产生原因，分析其...
普通高中物理实验教学现状及有效途径探索 摘要本文简介普通高中物理实验设置情况和对105所地（州、市）域或县（市、区）域普通高中物理实验教学调查的综合状况，分析普通高中物理实验开设率低的成因，并给出提高普通高中物理实验教学的实践性有效途径。关键词普通高中;物理实验;调查;实...
小球在粗糙圆轨道上的运动 摘要小球在粗糙圆轨道上既可以做纯滚动，也可以做又滚又滑的运动，利用质心运动定理和质点系角动量定理得出：小球在圆轨道上的运动情况与动摩擦因数密切相关。小球在粗糙圆轨道上的运动与小滑块在粗糙圆轨道上的运动存在明显区别，小球的转动不能忽略，不...

STEAM 教育理念下电场自动测绘仪的开发 摘要将静电场教学实践中遇到的问题，作为课外拓展课题研究是新工科人才培养的有效方式之一。本文基于STEAM 教育理念，采用项目式学习，以学生为主体，以跨学科融合和创新为导向，制定教学目标和教学方法。将物理理论和实验创新有机融合，引导学生结...
一种可用于大学物理实验的开放式相变过程探究与相变潜热测量实验装置的探索 摘要相变材料在我们生活中有着广泛的应用，学习和研究相变材料的热学特性具有重要的实际意义。然而，目前市面上测量相变材料热学特性的量热装置大都是在密封区间内进行的，学生并不能观察到完整的相变过程。同时，过于昂贵和复杂的仪器装置使得该类热学实...
基于火积理论对热管传热效率最优化问题的讨论 摘要本文基于火积理论研究了热管中的热传输效率的优化问题。本文首先对比了传统熵理论和火积理论在分析传热效率方面的应用，然后详细介绍了火积理论，包括其物理意义和作为工程优化函数的应用。通过COMSOL仿真实验，本文展示了火积理论在热管设计优...
一种确定太阳电池特征参数的实验方法 摘要确定太阳电池的特征参数不仅是建立其电流电压方程的基础，也是理解太阳电池这一非线性器件的关键。本文提出了一种简单的实验方法，基于太阳电池在非标准测试条件与暗条件下的电流和电压测量结果，通过修正得到了其在标准测试条件下的电流和电压，根据...
三种测量三棱镜折射率方法的讨论 摘要折射率不仅与几何光学有关，与波动光学也有密切联系，对其的测量方法也多种多样。为了研究不同方法对测量折射率精度的影响，本文利用分光计实验仪器研究了三种不同实验方法测量了三棱镜的折射率，包括掠射法、最小偏向角法和布儒斯特角法，并对三种实...

非晶铟镓锌氧化物薄膜晶体管制备工艺及性能研究 摘要本文介绍了利用射频磁控溅射技术在氧化硅衬底上制备非晶氧化铟镓锌（a-IGZO）薄膜，对溅射的薄膜进行了不同条件下的特性分析，制备成a-IGZO 薄膜晶体管（a-IGZOTFT），并分别研究了溅射气氛、有源层厚度和退火工艺对器件电学性...
简析钢铁材料的磁学性质 摘要钢铁制品在日常生活中随处可见;钢铁材料具有磁性也是广为人知的生活常识。实用的钢铁材料种类繁多，磁性的强弱也有显著差别。本文旨在解析这个生活常识背后所涉及的物理知识。总体来看，钢铁材料主要是含有少量碳元素的铁碳合金，此外还可能包含少量...

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