物理与工程杂志

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物理与工程杂志 统计源期刊

Physics and Engineering

  • 11-4483/O4 国内刊号
  • 1009-7104 国际刊号
  • 0.63 影响因子
  • 1-3个月下单 审稿周期
物理与工程是清华大学主办的一本学术期刊,主要刊载该领域内的原创性研究论文、综述和评论等。杂志于1981年创刊,目前已被知网收录(中)、万方收录(中)等知名数据库收录,是国家教育部主管的国家重点学术期刊之一。物理与工程在学术界享有很高的声誉和影响力,该期刊发表的文章具有较高的学术水平和实践价值,为读者提供更多的实践案例和行业信息,得到了广大读者的广泛关注和引用。
栏目设置:院士论坛、专论、教学研究、物理实验、教学手段现代化、物理与工程、热门话题

物理与工程 2018年第02期杂志 文档列表

物理与工程杂志特约稿件
解读2017年诺贝尔物理学奖:引力波的直接探测3-12

摘要:2017年的诺贝尔物理学奖被授予对引力波直接探测实验作出关键贡献的3位科学家。本文主要介绍引力波从理论预言、研究到实验成功探测的科学发现历程,不同频段的引力波源及其探测手段,以及引力波研究的前景。

物理与工程杂志教学研究
运动介质洛伦兹协变电磁理论13-25

摘要:虽然麦克斯韦方程组可以写成协变形式,但由于本构关系协变性质不明显,所以大多数教科书中的介质电磁理论不是明显洛伦兹协变的。本文列举了物理学家给出的不同的介质麦克斯韦方程组,并重点讨论了最广泛使用的形式:闵可夫斯基公式和朱公式的异同。利用空间平均的方法分析了运动介质微观极化与磁化的相关规律。然后将本构关系写成了洛伦兹协变形式,借此得到了介质协变电磁学理论。采用的宏观处理办法可以弥补微观非相对论方法的缺陷。最后将介质中不明显协变的波动方程推广为洛伦兹协变的波动方程,验证运动介质中速度的相对论叠加公式,并推广了多普勒频移公式。

朗道序参量理论计算液气流体系统的临界指数26-28

摘要:本文针对朗道序参量理论处理液气流体系统出现的临界点以下液、气两相热力学势不对称这一困难,提出可以根据液气两相在平衡共存时化学势相等,研究沿两相共存曲线系统的吉布斯函数与序参量的关系及其临界行为。论文进一步演示了应用朗道理论计算该体系临界指数的具体过程,结果显示所得到的临界指数与朗道理论处理磁性系统所得的临界指数一致。论文研究弥补了目前"热力学与统计物理"教材中朗道序参量理论计算液气流体系统临界指数的空缺。

相切型传递的加速度表现29-35

摘要:圆盘/摇杆类相切型传递机构是复合运动训练的典型题目,但是传统所用的动点/动系的做法无法推广到边缘曲线为任意形状的情形。为了分析相切型传递的加速度关系,笔者直接使用加速度的定义式,其中速度用基点法获得。通过分析弧长变化率、割线方向、公切线单位矢量导数等极限,最终获得了沿公切向和公法向的加速度分量关系。

基于等效原理求解介质球极化场问题36-39

摘要:文章利用场的叠加原理和连带勒让德多项式的性质,并结合等效偶极矩模型导出导体球在均匀电场中感应场的表达式。以此为基础,基于电磁场的等效原理分析了介质球和介质球壳在均匀电场中的极化场问题。计算结果与相关文献相一致,从而证明了该方法的正确性。最后探讨了时谐电磁场对介质球的极化可以用电偶极矩场近似的条件,并阐明介质球的极化场在电磁辐射与散射、纳米球颗粒共振及电磁隐身中的作用。对于更好地理解极化的物理本源以及应用具有指导意义。

用相对性原理理解电场和磁场40-44

摘要:电场和磁场是用来描述电荷之间相互作用的两种效应,不同参照系的观察者可以观测到不同的电场和磁场的比例。就像一个硬币的两个面,只有将电场和磁场看成一个整体,电磁场基本理论才能与相对性原理相互自洽,电场和磁场仅仅只是相互为相对论效应。本文通过3个熟悉的例子进一步说明相对性原理的重要性,只有物理规律才与参照系无关,如何解释物理规律是与参照系相关的。从这个意义上说,电场、磁场是人们"发明"来解释电荷之间相互作用的物理规律。

统计物理教学中引入Jarzynski等式的必要性45-47

摘要:20世纪90年代以来,统计物理学界最重要的成果之一是Jarzynski在1997年得到的一个远离平衡态等式,称为Jarzynski等式。其具有广泛的适用性,且已经在单个DNA分子的实验上得到了证实和应用。Jarzynski等式具有重要的意义:利用该等式可以由非平衡物理过程中功的测量来精确地计算两个平衡态之间Helmholz自由能的差。本文简要综述了Jarzynski等式理论和实验的重要研究成果,表明Jarzynski等式是物理世界中一个非常本质的规律,进而阐明统计物理教材或教学的讨论课程中引入这一等式的必要性。

物理师范生教学技能评价研究48-52

摘要:教学技能水平提升将有效促进师范生的专业发展,研究师范生教学技能评价具有重要的理论意义和实践价值。本文运用问卷调查法和访谈法对物理师范生教学技能现状进行调查研究,结果表明,物理师范生对提升自身教学技能具有积极态度,但教学技能水平有待进一步提高。造成物理师范生教学技能现状不理想的原因主要有课程开设不合理、师范生实习教育不够完善、教学设施条件差、教师的素质与指导需提升、师范生的从教愿望不够强烈、师范生教学技能学习匮乏、自身努力程度不够等。建议从合理规划课程设置与实习教育、改善教学设施条件、提高教师的素质与指导、端正师范生学习态度及调整价值取向等方面促进物理师范生教学技能水平提升。

物理与工程杂志简讯
“公式图形不烦恼”课程介绍35-35

摘要:推公式、画图形是科学研究的基本素质。在无特别动力激励下,谁都烦公式,尤其是在动漫、动画和视频环境下成长起来的新时代大学生,他们感觉推公式是一件很有挑战性的事情。此外,新时代大学生的人生选择也特别丰富,不像我们那个年代"学好数理化,走遍天下都不怕"。这些都是现实,但是社会、国家和科学的可持续发展确确实实也需要大批具有"推公式、画图形"素质的人才。

物理与工程杂志物理实验
利用全信息声发射仪实现恢复系数与重力加速度的快速测量53-57

摘要:本文利用DS2型全信息声发射信号分析仪构建了可以快速测量并计算出小球与平板之间弹性碰撞恢复系数及重力加速度的实验测量系统。通过实时记录小钢球与瓷砖地面之间,玻璃球和弹力球与钢板之间3种不同碰撞模式下的碰撞全波列,本文分析获取了相邻两次碰撞之间的时间间隔序列T_n,并建立了lnT_n与碰撞次数n之间的线性关系,从而实现对弹性碰撞恢复系数及重力加速度的快速测量与分析。实验测量表明,弹性碰撞恢复系数与重力加速度快速实验测量系统具有实验原理简单、清晰,记录的碰撞波形清晰、完整,实验测量精度高和稳定性好的特点。

基于阴影法的超声驻波成像和声速测量58-62

摘要:本文提出了利用阴影法观察声光晶体中的超声驻波图像并利用该图像测量超声波在晶体中传播速度的方法,并将其与传统的声光衍射方法进行对比,分析了两者各自的优缺点。本方法可以直接观察到晶体内部由超声驻波造成的介质密度周期性分布图像。利用该方法测得的超声波波速与利用衍射方法测得的波速精确度相当,但这种方法使用的仪器更简单,并有利于更直观地理解超声驻波在声光晶体中的传播,同时也有助于加强实验者对阴影法的认识。

实验室固体纵波幅值温变特性研究63-67

摘要:利用超声衰减特性对材料进行无损检测具有重要意义,但当系统温度变化时由于受到诸多因素影响,超声幅值检测存在较大的误差。为了较为准确地研究纵波幅值温变特性,本文设计了一套利用温差热电偶测量样品温度,且在试样温度变化时,仍能使探头温度保持相对稳定和两端压力恒定的装置,在确保各种实验操作细节的基础上,研究温度对探头性能的影响,并得出了固体中超声纵波衰减随着温度的升高而增大的实验结论。

角度测量装置在模拟法描绘静电场中的应用68-71

摘要:针对现有仪器不能直接对静电场进行定量测量的弊端,利用角度测量装置的测量功能实现对静电场分布的直接定量测量。首先,利用单臂测试探针找到等势点后,利用角度测量装置测量出等势点的极坐标(极径和极角);找到几个不同电势的若干等势点后,利用计算机绘制静电场的等势面和电场线。这样做不仅能直接对静电场的分布进行定量测量,极大地提高实验效率和实验精度,而且将计算机技术引入普通物理实验,促进了物理实验的信息化及多学科知识的融合。

物理与工程杂志教学经验交流
带电粒子在磁场中运动规律的可视化研究72-75

摘要:针对带电粒子在磁场中的运动规律比较抽象、不容易被学生理解的问题,本文建立了带电粒子在磁场中的运动方程,利用Matlab强大的绘图功能,模拟仿真了带电粒子在磁场中的运动情况,形象地展示了带电粒子在均匀磁场和非均匀磁场中的运动轨迹,帮助学生直观地理解运动规律。仿真条件的多样性,为进一步演示和深入研究带电粒子在不同条件下的运动规律创造了条件,同时,通过数值求解微分方程法,解决了更为复杂的实际问题。通过对磁场的可视化研究,有助于触发学生的想象力,引导学生深入探究物理规律,提高课堂教学效果。

水柜边界处漂浮气泡形状76-78

摘要:长方体水柜边界由一个或两个竖直的平面组成,实验发现边界处的漂浮气泡球心落在边界上。假设气泡自由能主要由表面张力势能组成,数值计算和小量分析验证了气泡气体体积不变下,气泡表面积极小时,气泡球心落在边界上。

运动的复平面坐标描述及其应用几例79-82

摘要:复平面坐标系在描述某些运动时具有独特的优点,在处理诸如显含速度的法向力(洛伦兹力、转动参考系中的科里奥利力等)作用下的圆周运动、旋轮线运动,以及某些情况下刚体的转动与滚动等运动时,采用此类坐标系都很方便。在该系中可以便捷地得出圆周运动的切向与法向加速度表达式,能够使一些在其他坐标系中解决起来比较复杂的问题得到简洁的处理。本文介绍运动的复平面坐标表示,并以正交电磁场中带电粒子的运动、水平转台上的小球滚动(来源于IYPT2015)等例子对其应用进行讨论。

《MATTER & INTERACTIONS》教学实施的重要支撑——计算机技术的应用83-88

摘要:《MATTER&INTERACTIONS》[1]教材以一种新的理念于众多物理导论教材中脱颖而出。其重要特点就是从基本原理而不是推理(次级)公式开始分析,通过构建和分析弹簧—质点简谐振动力学模型,以能量为桥梁从力学自然过渡到热学(认为热学不应该作为物理导论的一个独立章节)以及近代物理,并用表面电荷将电学和电路进行统一;而计算技术是使之能在教学中完美实施的重要支撑。本文阐明了计算机与理论和实验一起已经并列成为物理导论课程(乃至物理学)的第三大支柱的意义以及作用,并给出了相应的例子。其突破传统的理念和模式希望能给国内高校物理教学改革一定的启迪。

波义耳-马略特定律的拓展及应用研究89-91

摘要:文章首先通过微分方法求出波义耳-马略特定律在平衡态附近的动态方程;利用该方程分析了气液两态共存时容器中的体积与压强变化关系,提出了气体杠杆的概念;最后利用动态波马定律对生产生活中一些常见现象进行了深入研究。文章对了解波义耳-马略特定律以及解释常见现象具有重要意义。