微课在大学物理教学中的应用探究

微课作为一种新的教学方式, 以其短而精的特征, 迎合了时代要求, 正逐渐在教育领域兴起. 本文从微 课的概念和特征入手, 结合大学物理的课程特点, 首先分析开展大学物理微课教学必要性, 其次指出微课教学的优 点及可行性, 进而探究基于微课的大学物理教学思路, 与翻转课堂相结合, 进一步创新教学模式, 最后, 以“ 等倾干 涉”一节为例, 介绍如何将微课应用于翻转课堂, 与传统教学模式相结合进行大学物理课堂教学     

移动微课《 物理文化与教育》建设的实践探索

面向科技发展的新文化背景, 打造通识课程《 物理文化与教育》 , 通过数年的探索, 取得了初步的成功. 首先介绍《 物理文化与教育》通识课程的意义; 其次介绍课程内容与理念; 第三介绍《 物理文化与教育》移动微课及 其反响     

初中物理科学方法教育方式的显化研究

新一轮中学物理课程改革提出了三维课程目标:"知识与技能"、"过程与方法"、"情感态度与价值观",新的课程目标虽然改变了传统教育只注重"知识"的课程理念,但科学方法教育的效果仍差强人意.笔者认为原因在于:科学方法教育长期存在隐性教育方式,使学生较难有意识地接受科学方法教育.因此,开展科学方法教育方式的深入研究,对科学方法教育的深入发展就显得尤为重要.     

基于液滴界面不稳定性的表面粗糙聚合物微球的制备及其细胞捕获应用

具有不同组成和形态的聚合物颗粒近来受到越来越多的关注,它们的表面粗糙度显著影响着其理化性能,尤其在调节生物材料与生物系统间的相互作用中发挥着重要作用.本文设计了一种具有表面可调褶皱结构的聚苯乙烯微球.首先通过微流控装置产生尺寸均一的含有疏水聚合物和助表面活性剂的液滴.在有机溶剂的挥发过程中,不断收缩的液滴出现界面不稳定现象.表面面积自发增大,固化后得到表面具有褶皱的微球.研究结果表明,调节助表面活性剂的浓度以及溶剂挥发速率均可以有效调控微球表面粗糙程度.循环肿瘤细胞捕获实验表明,这种褶皱结构能明显增强细胞黏附力,提高细胞捕获量.以上这些特征表明这种表面褶皱微球将在生物医学分析领域具备良好的应用前景.     

微尺度空泡溃灭驱使微球运动的机理研究

受限空泡的溃灭是气泡动力学的核心问题,研究表明毫米尺度的空泡溃灭可以拉动附近同尺度的悬浮颗粒运动.本文针对受限空泡溃灭在微尺度下的行为开展研究,通过气泡驱动的球形微马达实验,给出了微气泡溃灭形成射流从而显著推动马达前进的现象,但由于溃灭时间很短,Micro PIV系统不能给出足够的流动细节.进而采用基于流体体积的数值手段模拟了这一过程,获得了流场的时空分布,并通过积分估算了微球获得的冲量,给出了微球所能达到的速度.结果表明这一问题与尺度密切相关,微尺度下空泡溃灭足以推动微球显著运动,在气泡尺寸固定的情况下,微球半径越小,微球与气泡间距离越近,推动的效果越明显.冲量定理则定性地解释了宏观尺度与微尺度下存在差异的原因.这一特殊的微流动问题不但扩展了空化研究的尺度范围,揭示了微尺度下空泡与颗粒作用的特性,而且对提高微马达的驱动效率也具有重要意义.     

“ 微课”在中学物理教学中的应用策略

: “ 微课”有许多优势, 它的出现给教育教学工作注入了新鲜血液, 应用“ 微课”进行教学已成为一种时 尚, 但是应用“ 微课”教学也容易走入误区. 本文结合案例就“ 微课”在中学物理教学中应用的有关问题及策略进行 了探讨.     

基于STEM教育理念的初中物理光现象实验教学研究——制作“魔幻光影”演示仪

将STEM教育理念与初中物理光现象实验教学相融合,开展基于项目学习的实验教学,制作了"魔幻光影"演示仪.在合作探究的过程中培养学生问题解决能力和创新能力,提高初中生的科学素养.     

硅微通道凝结相变过程中的喷射流现象与分析

喷射流是微通道凝结相变过程中环状流向泡塞状流演变过程中的一种独特相变流动形式.借助于显微可视化技术,本文对水力直径为77.5 μm的梯形硅片微通道中的蒸汽喷射流动现象进行了报道,分析了喷射流的形成机制和影响因素,给出了硅微通道中喷射流发生部位与Re数和Bo数的关系式.研究结果对认识微通道凝结流型演变规律具有重要意义.     

同轴传输线微放电的统计理论稳态建模及敏感区域计算

为准确有效地预测微波器件的微放电阈值,提出了一种可以同时考虑同轴结构微放电过程中单边与双边碰撞的统计理论稳态模型.考虑到同轴结构中场分布的非均匀性以及二次电子的出射随机性,采用微扰法近似推导电子轨迹表达式,并基于电子出射速度与渡越时间之间的隐式关联性,构建用于计算同轴结构内、外导体处电子渡越时间概率分布的联合概率密度函数.通过电子出射相位分布的稳态假设,推导用于描述同轴结构中微放电倍增过程的稳态积分方程组,并提出一种通用的联立迭代求解方法.采用稳态模型分别计算银、铜、铝与阿洛丁等工程常用镀膜材料的同轴传输线微放电敏感区域,并分析了同轴传输线径比对微放电阈值的影响.与欧空局的微放电实验结果对比表明,稳态模型能够准确有效地计算同轴传输线的微放电阈值,同时发现平行平板与同轴结构微放电的敏感曲线之间存在显著差异.研究提供了一种精确有效的同轴传输线微放电阈值分析方法,并为实际工程中"免微放电"微波器件的设计与优化提供参考与依据.     

飞秒激光湿法刻蚀微纳制造

飞秒激光微加工作为一种新型微纳制造技术,在复杂三维构型制作方面具有其独特的优势,但激光加工效率问题严重制约了飞秒激光微加工技术走向实际工程应用,提出一种飞秒激光湿法刻蚀微纳制造方法,以提高飞秒激光微加工的效率为突破口,通过调控激光与物质相互作用获得材料的目标靶向改性,进而结合化学湿法刻蚀实现硬质材料上的高效和高精度三维微加工,采用这一方法制作出的微透镜尺寸为80 m,球冠高6.7 m,表面粗糙度小于10 nm。利用这种方法,实现了不同结构与特性的高质量微透镜阵列的超精密制备,在石英内部也实现了螺旋微通道的复杂三维结构,螺旋通道直径为20 m,长径比超过100。     

基于卓越工程师培养计划的大学物理实验教学改革

为了培养高质量的工程技术人才,更好地实现＂卓越工程师教育培养计划＂所要达到的目标,从教学内容的更新、实验仪器的改造和信息技术的应用三个方面对提高物理实验的教学效果进行了一些尝试,以提高学生对物理实验的学习兴趣和物理实验教学质量。     

Z箍缩丝阵负载微型装配系统

 在利用金属丝阵Z箍缩产生强X射线辐射的方法中,为获得超强X射线,一般采用直径几μm的钨丝构成单、双或多层圆柱面状丝阵负载,其中丝阵负载的结构和装配精度是关键因素。为制备出均匀、平直的丝阵负载,进行了Z箍缩丝阵负载微型装配系统的研制,建立了基于机器视觉、微力传感器和精密运动控制系统的Z箍缩丝阵负载微型装配实验系统。该系统成功实现了双层直径5 μm钨丝丝阵的装配,且张力控制精度达0.002 N。     

Effect of staggered array structure on the flow field of micro gas chromatographic column

A new design of staggered array semi-packed micro gas chromatographic column was presented based on the micro electromechanical system(MEMS)technology.It was a sensor for gas sample analysis.The internal velocity fields of ten types of semi-packed micro gas chromatographic column were studied.The effects of array spacing and dislocation spacing on the flow field distribution were investigated.The results show that on the basis of ensuring the formation of virtual wall,with the increase of array spacing,the maximum velocity difference between the flow channels in the vertical direction decreases gradually,but the velocity difference in the flow channels a and b increases.When the inlet velocity was set to be 0.18 m/s,the maximum velocity difference in the channel of the staggered semi-packed micro gas chromatography column 3(CSAC3)was 0.05610 m/s.The maximum velocity difference in the channel a was 0.09160 m/s.The maximum velocity difference in the channel b was 0.02401 m/s.CSAC3 had a more uniform velocity field distribution,which can effectively suppress the laminar flow effect during chromatographic separation,and had a smaller pressure distribution,which puts forward lower requirements for carrier gas system.The staggered array semi-packed micro gas chromatography column proposed in this paper can effectively improve the velocity field distribution and pressure distribution in the channel,and provide a theoretical basis for the design of the new micro gas chromatography column structure.     

微细光滑管内气体的流动与传热特性研究

在评述当前微细管内流动和换热特性研究的基础上提出了需考虑流体压缩性对速度剖面的影响。可压缩流动守恒方程组的数值解结果表明：运动流体的压缩性不仅使管内平均流速增加，而且使速度剖面更加饱满，从而使局域阻力系数和换热系数增加。与此同时，尽管管道的长细比很大，亦不可能出现充分发展的速度和温度剖面。这是由于微细管道中由于阻力引起的压力降可以很大，它所引起的流动加速达较大马赫数时，压缩性对阻力系数和传热系数的影响就不能忽略。     

微机电光开关

对微机械光开关的特点和应用作了简要的论述 ,并对近年国外几种典型微机械光开关的结构、原理和研制方法作了简要的介绍和评述。这类新型的开关器件的主要优点是串话小 ,插入损耗小 ,消光比高 ,对波长和偏振不敏感 ,且体积小 ,造价低等 ,在光纤通信和光纤测试系统中具有广阔的应用前景     

精密工作台的设计与实验研究

微器件装配技术是实现组合结构的微机械电子学系统(MEMS)的关键技术之一,精密工作台系统则是微装配系统的一个重要组成部分。精密工作台系统包括粗动工作台和微动工作台:粗动工作台包括精密机械及其传动系统、光栅定位系统、直流力矩电机驱动系统及计算机控制系统;微动工作台包括微动台、压电陶瓷驱动电源和电感测微移。实验结果表明,粗动台系统的最高速度为5mm/s,最低速度为3.4μm/s,系统的重复定位精度为±1μm;微动台系统的定位精度可达到±1μm。     

微纳米加工技术及其应用综述

材料与结构在微纳米尺度展现了许多不同于宏观尺度的新特征，纳米技术已经成为当前科学研究与工业开发的热门领域之一。微小型化依赖于微纳米尺度的功能结构与器件，实现功能结构微纳米化的基础是先进的微纳米加上技术，文章对微纳米加上技术做了一个综合的介绍，简要说明了微纳米加工技术与传统加工技术的区别，在微纳米加工技术的应用方面提出了一些合理选择加工技术的原则，并对当前微纳米加工技术面临的挑战和今后发展的趋势作了预测。     

基于扭秤的激光干涉差动测量微小冲量方法

基于扭秤测量冲量原理,结合激光干涉法差动测量角度的方法,提出一种基于扭秤的激光干涉差动测量微小冲量的方法。介绍系统的基本组成和测量过程,给出扭秤结构设计参数,并对系统参数进行了标定,结合设计参数与标定结果,对系统的分辨率、量程和精度进行了校核,在典型的测量环境下,对激光烧蚀靶材所形成的Ns量级微小冲量进行了测量,给出了典型的测量结果并进行分析。结果表明:所提出的基于扭秤的激光干涉差动测量微小冲量方法,系统分辨率可达10-7Ns量级,测量范围跨5个数量级,最大可以测量10-2Ns量级冲量,测量精度优于95%。     

Development of MEMS-based micro capacitive tactile probe

In this paper, a micro capacitive sensor with nanometer resolution is presented for ultra-precision measurement of micro components, which is fabricated by the MEMS （micro electromechanical systems） non-silicon technique. Based on the sensor, a micro capacitive tactile probe is constructed by stylus assembly and packaging design for dimension metrology on micro/nano scale, in which a data acquiring system is developed with AD7747. Some measurements of the micro capacitive tactile probe are performed on a nano positioning and measuring machine （NMM）. The measurement results show good linearity and hysteresis with a range of 11.6 μm and resolution of better than 5 nm. Hence, the micro capacitive tactile probe can be integrated on NMM to realize measurement of micro structures with nanometer accuracy.     

微尺度换热器的研究及相关问题的探讨

本文对微风度换热器产生的背景、研究现状及存在的问题进行了综述和初步分析。对在微小槽道内流体的流动和传热与常规尺度下的差异的原因和机理进行了简单分析。发现有些用气体所做的实验研究，很有可能是处于有速度滑移和温度跳跃的滑流区。速度滑移和温度跳跃致使阻力系数减小、传热减弱。对微小槽道和多孔介质对传热的强化效果进行厂比较。多孔介质对传热的强化效果更好，但同时压力损失也更大。