物理与工程杂志 统计源期刊

物理与工程 2016年第06期杂志 文档列表

物理与工程杂志特约稿件

解析2016年诺贝尔物理学奖3-10

摘要：北京时间2016年10月4日下午5点45分,本年度诺贝尔物理学奖揭晓：3位理论物理学家——美国华盛顿大学的David J.Thouless（戴维·索利斯）、普林斯顿大学的F.Duncan M.Haldane（邓肯·霍尔丹）和布朗大学的J.Michael Kosterlitz（迈克尔·科斯特利茨）获奖,以表彰他们在理论上提出物质的拓扑相变和拓扑相.本刊编辑当晚与清华大学物理系张广铭教授电话联系采访.期刊主编王青教授拟写了采访提纲,经过商量,王青老师和编辑部钱飒飒、

量纲分析以及应用11-20

摘要：本文系统介绍了量纲分析方法和如何使用量纲分析的六步法,通过几个典型应用（点源爆炸、管流阻力和黏性流体中小球运动）展示了量纲分析的普适性.

美国物理教育研究期刊PRPER介绍（英文）21-24

摘要：Physical Review Physics Education Researchis the archival research journal for the field of Physics Education Research.The purpose of this article is to provide an overview of the history and scope of the journal.

物理与工程杂志教学研究

能量法分析重力和点电荷双场联合作用下的微幅摆动25-30

摘要：单摆是经典的教学案例.为了丰富教学材料,文章分析了点电荷场和重力场联合作用下的摆动.采用了适合于单自由度的自然坐标系描述系统,使用了适合于复杂力学的能量法建立动力学方程.针对固定点电荷处于摆悬挂点垂线的特殊情形,通过理论分析界定了摆球最低、倒立和倾斜等平衡位置的参数范围.

从单摆看空间的升降维现象31-33

摘要：为了帮助本科生更好地理解现代物理,特别是空间的一些升降维现象,我们从单摆出发,设计了一个启发性的例子,形象直观地对此进行了类比描述.可以看到,若摆臂为刚性绳,则相图中会出现空洞,轨迹触碰到空洞边沿时触发斜抛运动而引起升维现象.这个例子可以类比现代物理中的科学研究,也反映了数学与物理学的紧密联系,适合于工科学生的本科教学.

圆柱刚体滚动的动力学分析34-38

摘要：刚体滚动是理论力学中常见的问题,其摩擦力的分析一直受到研究者关注.笔者对圆柱刚体滚子受到任意集中力作用下的运动情况进行了分析,事实上只要圆柱刚体未离开支撑面,起实质作用的只有平行于支撑面的集中力分量,进而得到了相应情形下滚子的角加速度和质心加速度表达式,并研究了滚子角加速度和质心加速度的极值问题,从而提出了摩擦类型判别函数式;并对无摩擦条件下圆柱刚体的滚动状态进行了探讨;最后对滚子静止不动、原地打滑、纯滑动等特殊运动情况作了讨论.

理想气体趋向热平衡态的动力学模拟39-42

摘要：从动力学出发,导出了二体和三体分子弹性散射的动量分配公式,据此,用计算机模拟了理想气体分子集团长时间碰撞后的行为,证明热平衡态分子动量的麦克斯韦分布主要是由分子的二体碰撞所致,三体碰撞贡献的比例很小.用此方法还研究了器壁对气体动量分布的影响和对气体温度的控制机制,以及气体趋向热平衡的过程.

混合式教学：信息技术与教学活动深度融合43-47

摘要：本文结合教学实践工作,讨论了混合式教学的教学要素和组织形式,并在此基础上进一步探讨影响混合式教学的因素以及混合式教学的教学评价方法,指出有效的混合式教学模式,能够整合在线学习与课堂学习的优势,提高学生学习的效率,激发学生的学习兴趣并促进教师教学能力的提高.

角动量平方算符的矢量分析计算48-50

摘要：量子物理是从经典物理中发展而来的,在其教学中有意识地挖掘现有教材以便与经典进行对比,指出两者的差异,并说明在什么条件下量子描述退化为经典描述,具有十分重要的教学价值,而角动量的平方算符的推导刚好提供了这样的契机.本文利用矢量算符分析的方法来推导出在球坐标系下角动量平方算符的表达式,同时与经典的角动量平方进行了比较,得到量子角动量平方算符比其经典对应量多出含普朗克常数的项,在经典极限下,前者退化为后者.作为拓展,最后用Bohm规则计算了角动量平方算符.

物理与工程杂志物理实验

用于激光束分束的相位型衍射光栅的设计51-53

摘要：光栅的种类很多,大学物理教学中所涉及到的光栅一般是平面光刻光栅.文中引入了一种相位型衍射光栅,简单介绍了相位型衍射光栅的工作原理及其制作.并以标量衍射理论为理论基础,设计出了一个能把激光高斯光束均匀分束的相位型光栅表面上的相位分布,最后进行了相关的计算机模拟,计算机模拟结果和预期想要得到的衍射图样是一致的.在大学物理教学中引入相位型衍射光栅的设计和计算机模拟,不仅可以拓宽知识点,同时也可以大大提高学生的学习兴趣.

平行光束入射双棱镜的干涉研究54-56

摘要：本文理论推导出了两相干平行光束在交叉区域的干涉条纹计算公式,测量两相干平行光束的夹角和干涉条纹的间距可以得到入射光波波长的结论.利用多光束光纤激光器作为光源,在分光计上放置双棱镜获得两相干平行光束进行实验.结合电荷耦合器件（CCD）和液晶显示器,用望远镜的自准直目镜测量两相干平行光束的夹角,用测微目镜测量干涉条纹的间距.提高了实验数据的精确度,降低了实验的难度,实现了对传统双棱镜干涉实验的拓展创新.

利用不对称三线摆测量不规则物体的转动惯量57-60

摘要：工程中常用对称三线摆来测量不规则物体的转动惯量.测量前需预先调整3条摆线严格对称,并保证待测物体和上、下两盘三者的质心严格共线,而三质心共线在实验过程较难严格实现.为此,本文设计并制作了一种不对称三线摆,即将待测物体直接作为下盘,用3根摆线悬挂在上盘上即可.无论3个悬挂点是否对称,也无论摆线是否等长,只要保证3条摆线与质心轴平行,即可测得该物体绕质心轴的转动惯量.实验结果与理论值误差在±5%内的概率为77.78%,表明不对称三线摆可以用于一般刚体的转动惯量测量.

物理与工程杂志教学经验交流

热爱物理教学,促进学生发展——第二届全国高等学校物理基础课程青年教师讲课比赛参赛感想61-62

摘要：第二届＂高等教育杯＂全国高等学校物理基础课程青年教师讲课比赛全国决赛于2016年7月29日落下帷幕,作者有幸获得了全国决赛的一等奖.回顾整个比赛历程,收获颇丰,感慨良多.本文分别从大学物理教学和讲课比赛两个角度总结了一些感悟,希望能为大学物理教育的进一步发展略尽绵力.

勤耕不辍、尽心教学,根本停不下来——第二届全国高等学校物理基础课程青年教师讲课比赛心得63-64

摘要：作者回顾了参加第二届高等学校物理基础课程青年教师讲课比赛的经历,并总结了参加比赛后的收获.平时个人的积累,团队的支持是青年教师成长的必要条件.讲课比赛为广大的青年教师提供了彼此交流、相互促进、共同进步的平台.

如何引导学生开展深入讨论——记实验绪论课上的一次尝试65-67

摘要：效果良好的课堂讨论在教学过程中可以发挥很好的作用,但要想在大班授课时组织学生积极参与讨论,并引导他们积极思考,甚至激发深度学习的热情,却不是一件容易的事情.本文介绍在《基础物理实验》的绪论课上,借助日常生活中的事物,通过启发式提问组织学生讨论、激励学生思考的一个案例.

强调“场”的物理思想,改革大学物理电磁学教学68-71

摘要：场是一种特殊的物质,是物理学研究对象之一,具有弥散性,有系统的研究方法,和＂场＂特有的物理思想.经典电磁学理论是展开＂场＂知识学习的重点内容之一.结合目前大学物理电磁学教学中的困境,分析了新形势下的大学物理电磁学学习背景、培养目标和物理思维形成等多方面因素,我们开展了以强调＂场＂的物理思想为核心的电磁学教学改革.从教学目标定位、新的知识体系、教学过程具体实施等方面给出了崭新的改革思路和实践,并取得一定效果.

等温条件下可压缩理想气体的伯努利方程72-74

摘要：不可压缩流体的伯努利方程在解释飞机机翼升力时出现了矛盾.从这个矛盾出发,本文建立理想气体的等温过程模型,运用能量守恒推导出了等温条件下可压缩理想气体的伯努利方程.通过比较分析可知：不可压缩理想气体的伯努利方程在等温条件下形式上可变成等温可压缩理想气体的伯努利方程,但本质上是有区别的;与等熵条件下的伯努利方程比较,两者成立条件不同,方程的形式也不一样;等温条件与等焓条件在本质上是一致的,伯努利方程形式和本质都不变.

大学物理教学中对大角度单摆的介绍75-77

摘要：大学物理的教学在简谐振动部分介绍了小角度单摆,但没有介绍摆角较大时单摆的运动.利用Matlab研究了大角度的单摆运动,得到了大角度单摆的运动曲线,曲线表明,尽管摆角较大时单摆不再做简谐振动,但其运动曲线看似余弦曲线,且具有一定的周期性;文章给出了小角度单摆的相图及其与实际摆动的对比动画;对大角度单摆运动的相图进行了分析,说明在摆角较大时单摆的运动将不同于简谐振动而更加复杂.在此基础上,探讨了如何把所得结论引入到大学物理教学中,以加深和拓展学生对单摆运动的理解.