利用线性变换方法求解稳态受迫振动

物体的受迫振动是大学物理力学部分基础且重要的内容.受迫振动在一定时间后会达到稳定状态,而该稳态下受迫振动方程的解是理解后续课程内容——共振现象的基础,具有重要的意义.本文利用线性变换方法详细求解受迫振动稳态解,相比于常规解析法,更加简洁和直观,且有助于学生深入理解线性代数在解决物理问题中的应用.     

扭摆振动实验

为了丰富“非线性系统实验”课程的教学内容,开设了扭摆振动实验,将力学中的非线性现象引入到教学中.在实验内容的设计上,采取线性振动和非线性振动相结合的方式,即:首先研究扭摆的线性振动,如阻尼振动、受迫振动等,先对振动问题有基本的理解,然后再研究扭摆的非线性振动,分别固定驱动频率、改变励磁电流和固定励磁电流、改变驱动频率,观察非线性摆的运动情况.     

含气泡水的强非线性声学特性

本文提出一种描述含气泡水的非线性声场的物理模型。在声波驱动下，气泡壁作受迫振动，遵循Ｒａｙｌｅｉｇｈ－Ｐｌｅｓｓｅｔ方程，当共振时振幅很大，产生强烈的非线性振动。这非线性力学振动成为二次谐波声压的源，从而声场表现为强非线性。理论计算与ＷＵ和Ｚｈｕ的实验结果进行了比较，诸如强二次谐波声压等重要声学特性符合得比较满意。     

利用波耳共振仪研究受迫振动的非线性特性

利用波耳共振仪实测数据,通过对其轴承摩擦进行理论修正,建立受迫振动的非线性方程,并采用Matlab软件求解其数值解的方法,研究了受迫振动的非线性特性.     

深化大学物理实验中的创新教育

大学物理实验教学蕴含着丰富的教学内容和手段。创新教育是大学物理实验教学改革的首要任务。本文从优化教学内容,改进教学方法,提高创新素质和构建创新实验体系,提高创新能力等方面探讨了在大学物理实验教学中如何进一步实施创新教育与提高学生的科研创新能力,同时也为教师在教学实践中进行创新教育提供了一些借鉴。     

基于 MAT LA B的强迫振动达芬 方程的非线性幅频响应分析

利用MAT LA B研究了强迫振动达芬( D u f f i n g) 方程的非线性幅频响应特性, 分析了达芬方程非线性幅 频响应近似解析求解和数值求解的方法和步骤, 给出了相应的 MAT LA B求解程序, 并将解析解与数值解结果进行 了比较. 仿真程序和结果能够加深学生对非线性振动相关知识的理解, 提高大学物理及相关力学课程的课堂教学效 果     

波尔共振实验"异常现象"的研究

对波尔共振实验中的两个"异常现象"进行了研究.研究发现,轴承摩擦和弹簧非线性效应是造成阻尼振动实验中出现"异常现象"的主要因素;电机转速的不稳定性能够导致受迫振动实验中"异常现象"的出现.通过添加两个非线性项和一个频率修正项,经数值计算表明,实验中的"异常现象"能得到很好的分析和解释.     

大学物理实验教学示范中心建设探索

分析了目前高校大学物理实验中心建设现状,指出了高校在大学物理实验教学和科研方面存在的主要问题.结合本校物理实验中心的建设实践,从教学内容、实验考核方法以及如何以科研带动实验中心的发展三个方面探讨了大学物理实验课程的建设.为类似于我校的工科院校物理实验中心的建设实际提供参考.     

朗伯-比尔定律实验教学设计研究

大学物理实验的教学方法和教学内容需要与时俱进。探讨了将科研中的物理定律引入到大学物理实验教学中,为有效推进大学物理实验教学改革提出一种新的研究方法。丰富大学物理实验内容和提高大学物理实验教学质量,充分发挥科研项目的素质教育功能,才能更好地培养学生的动手能力、思维能力和科学创新能力。     

拔尖人才培养背景下开展英才物理实验教学试点的总结和展望

大学物理实验是理工科院校培养学生实践创新能力的核心基础课程,根据教育部拔尖人才培养计划要求,大学物理实验课程需要进行课程体系和教学模式的调整.中国科学技术大学物理实验教学中心在大学物理综合实验课程体系中引入英才实验小班教学,英才实验教学面向学有余力且喜爱物理实验的学生.实验中心为这部分学生准备了专门的多类型探究实验项目、专有实验空间和指导教师.本文从课程体系、教学模式、教学内容、思政元素挖掘和课后反馈与反思几方面介绍了英才实验试点情况,并对在大学物理实验课程中开展英才实验教学进行了总结和展望.     

大学物理教学改革实践浅析——“问题导向”式学习的意义及应用

针对当前我国高校大学物理教学中存在诸多问题的现状,提出"问题导向"式教学的解决途径."问题导向"学习中"教"与"学"的方式有较大跨度的转变,它以学生为中心,以问题为导向,其中问题的设置环节对师生良好互动的实现至关重要.文章就振动内容问题的设计和提出进行简单应用尝试,以期为后续大学物理教学改革的持续进行提供帮助.     

应用型本科院校大学物理实验教学改革探讨

以应用型本科院校人才培养目标为出发点,分析了目前大学物理实验教学中存在的问题,从课程体系和内容的设置、教材建设、教学模式、考核方式、教师素质几方面探讨了大学物理实验教学的改革。     

如何“写”出平面简谐波的波函数

介绍了大学物理课堂中讲授平面简谐波波函数的一种教学设计,其核心是在课堂教学中归纳总结出平面简谐波波函数的一般形式,为学生提供处理波函数问题的简单方法,该方法只要给定任意点的振动方程及波的传播方向,就可依据一般形式"写"出平面简谐波的波函数.     

关于受迫振动、共振的实验研究

简要分析了现行中学物理课本中关于受迫振动和共振的演示实验中存在的缺点,并针对其不足加以改进.改进后的实验装置演示效果更好,便于学生理解和掌握相应的物理规律.     

美国大学物理学分层次教学研究

以麻省理工学院、耶鲁大学、斯坦福大学为例,详细介绍了美国一流大学物理学入门课程和物理专业分层次教学及其课程设置,读者可以通过此文深入了解美国大学物理教育情况,也能够为国内大学物理教学改革提供一些好的范例,起到一定的借鉴作用.     

结合专业特色的大学物理课程教学改革探索

制定大学物理课程的授课计划不仅仅要关注物理学知识体系的系统性,同时要注重与后续专业课程的结合,因材施教;根据学生的专业课程内容和特点,结合学生需求精选教学内容,让学生感受到学以致用．教师要精心进行教学设计,将物理学理论和专业课程知识巧妙衔接,同时还要引导学生重视大学物理学提供的科学研究的基本训练．结合专业特色的大学物理教学改革实践,不仅突出了大学物理课程基础理论的重要性,而且还激发了学生对大学物理学习的兴趣和对专业研究的动力．     

Suppression of the primary resonance vibrations of a forced nonlinear system using a dynamic vibration absorber

In a single degree-of-freedom weakly nonlinear oscillator subjected to periodic external excitation, a small-amplitude excitation may produce a relatively large-amplitude response under primary resonance conditions. Jump and hysteresis phenomena that result from saddle-node bifurcations may occur in the steady-state response of the forced nonlinear oscillator. A simple mass-spring-damper vibration absorber is thus employed to suppress the nonlinear vibrations of the forced nonlinear oscillator for the primary resonance conditions. The values of the spring stiffness and mass of the vibration absorber are significantly lower than their counterpart of the forced nonlinear oscillator. Vibrational energy of the forced nonlinear oscillator is transferred to the attached light mass through linked spring and damper. As a result, the nonlinear vibrations of the forced oscillator are greatly reduced and the vibrations of the absorber are significant. The method of multiple scales is used to obtain the averaged equations that determine the amplitude and phases of the first-order approximate solutions to primary resonance vibrations of the forced nonlinear oscillator. Illustrative examples are given to show the effectiveness of the dynamic vibration absorber for suppressing primary resonance vibrations. The effects of the linked spring and damper and the attached mass on the reduction of nonlinear vibrations are studied with the help of frequency response curves, the attenuation ratio of response amplitude and the desensitisation ratio of the critical amplitude of excitation.     

外力驱动的混沌摆实验仪在研究混沌效用上的应用

依据非线性动力学混沌理论,采用受外力驱动的转动马达装置,依托PASCO系统的数据采集软件,开发了适应大学物理实验的受外力驱动的混沌摆实验。探讨了新型基于外力驱动的混沌摆实验仪在研究混沌效用上的应用,实验发现利用该装置可以直观的研究系统的初值敏感性,奇异子现象等,操作简单、直观、灵敏度高,实验除了具有实际应用价值外,同时适合在高等学校大学物理基础实验中开设出相应的实验教学内容。     

大学物理教学中的思政与共振

以受迫振动和共振为例,对大学物理中的课程思政进行案例研究.以塔科马大桥倒塌的工程实例引入教学内容,将晦涩的物理知识与生活实际联系起来,激发学生学习物理的兴趣.根据具体的物理知识点3次引入思政元素.第一次是通过分析我国自主研发的"复兴号"高铁振动消失的原因,引出我国高铁技术的成就和在国际上的地位,培养学生的民族自豪感.第二次是通过列举生活中由共振带来的危害及应用,培养学生的唯物辩证主义思维.第三次是将机械的共振升华到思想的共振,以举国抗击新冠疫情的思想共鸣宣扬我国的制度自信.