例析"叠加体"模型

"叠加体"是中学物理习题中的常见模型,有时要从力学角度来处理,有时则需从能量、动量观点来考虑,研究动力学问题的三种基本观点皆可牵涉其中.【例1】如图1所示,光滑的水平面上静置一质量为M的大物块.该物块上表面粗糙,摩擦因数为μ,其上还放置一个质量为m的小物块.当大物块受一水平恒力F作用而向右运动时,欲使两者保持相对静止,则F的最大值为多少?(设两物块之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力)     

竖直平面内“ 轻绳模型”的运动规律研究

利用理论研究与“ 仿真物理实验室”实验验证相结合的方法, 研究了竖直平面内的“ 轻绳模型”这一重 要的单轨道模型问题, 分析了小球速度、 加速度图像和规律, 研究得到了小球不能完成完整圆周运动的初速度条件; 小球做完整的竖直平面内圆周运动的初速度条件; 小球沿圆弧“ 轨道”返回的初速度条件; 小球离开圆弧“ 轨道”做 斜抛运动的最低点初速度条件以及斜抛运动的速度大小和方向; 阐述了小球从最低点水平方向出发经圆弧上某点 斜抛运动后能返回初始点的初速度条件; 并给出落点在最低点( 出发点)左右两侧侧圆弧上的初速度条件     

刻周期半圆弧槽窗片对次级电子倍增效应的抑制

为了抑制高功率盒形窗内的次级电子倍增效应,研究了一种刻周期半圆弧槽窗片结构. 通过对槽内电场进行分析,证明了半圆弧状槽可以有效避免尖锐边界的局部场增强效应. 利用蒙特卡罗随机算法对槽内的次级电子倍增效应进行数值模拟,跟踪次级电子的轨迹及发展趋势,获得了不同槽宽所对应的抑制次级电子倍增最低电场强度. 讨论了法向电场对半圆弧槽抑制次级电子倍增的影响. 该结构有望在高功率速调管中获得应用. 关键词： 盒形窗 半圆弧槽 次级电子倍增 蒙特卡罗模拟     

对地球中光滑直线轨道问题的延伸讨论

讨论了自由质点在地球内光滑直线轨道与圆弧轨道中的振动周期,并将质点在地球内光滑圆弧轨道最低点附近的运动与小角度单摆运动进行类比,得到了后者作小角度摆动的上限周期.     

动量守恒定律和角动量守恒定律辨析

辨析了系统动量守恒和角动量守恒的适用条件, 旨在加深学生对动量守恒定律和角动量守恒定律的 理解. 以3个例题为例, 根据实际条件选择参数, 计算了系统的内力和外力的数值, 分析了系统所受合外力( 外力力 矩的矢量和) 远小于系统内力( 内力矩) 的条件. 结果表明, 只定性地根据物体的质量很小就得出物体的重力远小于 系统内力的结论是不充分的, 质量很小的物体的重力是否远小于系统的内力还取决于碰撞前物体的速度; 而外力 力矩的矢量和是否远小于内力矩不仅取决于碰撞前物体的速度, 还取决于碰撞的位置     

关于单摆加速度与摆角关系的探究

不同初始摆角的单摆,摆球速度和拉力在最低点达到最大值,在最高点达到最小值.但是,本研究发现:加速度的最值与初始摆角有关,并以41.4°为分界,对于初始摆角大于和小于41.4°有着截然不同的结果.     

椭圆摆的一种实现方法

对光滑水平面上具有圆弧形光滑面的物块和在圆弧上运动的质点构成的椭圆摆系统,利用非惯性系中质点沿圆轨道运动的特点,求出了椭圆摆的周期.     

绳系小球上升最高点速度参数的设置

在高中阶段学生所学习的曲线运动中,竖直面内的圆周运动比较典型、综合的运动,其运动过程存在较多变数和不确定性.绳系小球或者单轨光滑内侧的物体在竖直面内的圆周运动,是学习圆周运动知识过程中一个难点.其中的变数和不确定性是由设置竖直面内最低点的速度大小不同所决定的.不同的速度大小就会有不同的运动过程,比如是一般的摆动、完整的圆周运动还是圆周运动与斜上抛运动结合,求解最大高度时的方法大不相同.下面通过分析例题,总结求最大高度的方法,讨论不同难易度的题目应如何设置最低点的速度大小.     

关于物块碰撞次数的探讨

根据动量守恒定律和机械能守恒定律深入探讨了物块碰撞次数问题.特别是当物块质量的比值是100的非负整数次方时,碰撞次数刚好和圆周率的前几位数字相同.利用速度相图将碰撞过程直观地描述出来,并结合理论推导解释了上述有趣的结果.     

自制角动量守恒演示仪

利用微型平面推力球轴承和简易的旋转装置,代替茹科夫斯基转椅,能方便地定性演示角动量守恒规律.     

机械能守恒演示中一个值得商榷的案例“悠悠球”系统能量损失分析

指出“悠悠球”或“滚轮摆”在“下落”和“上升”两个独立阶段,机械能守恒,但在最低点的“转折”处,由于未加考虑系统突变效应而产生的能量损耗,导致错误地认为机械能不变.这个错误在教学中、课本里以及各种丛书中长期存在,应该引起重视.     

用矩阵方法处理物块碰撞次数问题

对两物块及墙壁之间的弹性碰撞,通过构造系统的状态矢量和作用算符,得到状态转换方程,并结合系统无量纲速度图像,求解出碰撞次数.     

零势能位置的巧妙选取

如图1,已知轻质弹簧劲度系数为k,物块质量为m,分别处于图中的A,B,C三个位置,0弹簧处于原长时平衡位置为O,当物块m放在弹簧上时平衡I 位置为O',且|OO'|=l1,当用手将物块拉伸至A位置时,系统保持静止,|AO'|=l,求系统处于C位置时的机械能.     

空间波动参数在开缝翅片结构优化设计中的应用

首次提出无量纲速度和无量纲温度空间波动强度来分别定量地表征翅片结构对流场和温度场的扰动强度.对X型和和圆弧型开缝翅片进行了PIV和红外热成像实验研究.实验结果表明,X型开缝结构对流场和温度场的扰动强于圆弧型开缝结构,前者的换热性能优于后者,但前者的阻力高于后者.优化设计出一种新型的开缝翅片(X圆弧波浪型),并对三种翅片进行了数值模拟分析.数值模拟结果与实验结果吻合得很好,数值模拟结果表明,优化后的X圆弧波浪型开缝翅片的无量纲速度和温度的波动强度高于前两种翅片,整体的换热性能优于前两种翅片.因此,本文提出的无量纲空间波动参数为开缝翅片结构优化设计提供了一个定量的标准.     

物块在有摩擦竖直圆轨道上的滑动速度

研究物块在有摩擦竖直圆平面内轨道上滑动时, 用动力学方法列出的非线性微分方程, 通常含时间变 量, 求解困难. 经过系列变换消除时间变量后, 得到了任意位置物块速度的一般解, 并获得特殊值的验证     

一种基于STM32的NAND flash的块分配框架设计

STM32对大容量数据文件存储与管理问题可通过NAND flash来解决。而NAND flash的高效管理需要文件系统参与。NAND flash有特殊的块读写及擦除机制,一般的嵌入式文件系统组织结构并不完全兼容NAND flash。针对NAND flash的特点兼顾STM32的资源承受力要提出新的NAND flash块分配框架,框架通过块分配槽这种数据结构,在不使用块分配表与垃圾表的情况下,实现了NAND flash均衡负载与垃圾块的回收;同时通过节点分配栈与文件节点表的配合来提高STM32对文件的读写速度,空间利用率和系统性能。仿真实验和计算结果表明该块分配框架可有效提高NAND flash块的均衡负载与节省RAM空间。     

可压缩非守恒型两相流模型的GKS方法

提出一种求解BN非守恒型两相流模型的方法.从微观角度出发,构造与BN模型相匹配的Gas-kineticscheme(GKS),通过对粒子速度分布函数积分求矩得到通量,把非守恒项直接包含到数值通量的演化和构造中,较好地处理了方程中包含的非守恒项.数值试验说明本方法的有效性.     

游乐场中的物理知识

游乐场中的娱乐设施很多,其中有一种叫过山车的娱乐设施,很多玩过的人都觉得很惊险、很刺激.甚至有些人担心车到达圆形轨道顶端时会掉落下来.其实,只要我们对过山车的受力情况分析明白,这种担忧就不会再有了. 现在就让我们来分析一下. 过山车轨道如图所示,设过山车和游客总质量为m.摩擦阻力不计.过山车的整个运动过程可以近似地看作是机械能守恒的,则过山车到达圆形轨道的最高点时速度v就可以计算出来.     

带电粒子在磁镜场中运动时速度的演变

本文从带电粒子在磁镜场中的受力情况入手,求出了带电粒子速度随时间的演化方式,并直接由粒子的洛伦兹方程出发,阐明了磁镜效应,此方法不需要论证粒子的磁矩守恒,从而更简单明了地阐明了磁镜效应.     

三相负载中点位移特性的研究

运用圆弧方程和圆图分析三相负载中点位移的特性定性讨论了中点位移的变化规律，这对加深理解中点位移和应用有参考意义。