巧用“ 几何平均值”求解 “ 与距离平方成反比”的力做功

万有引力与库仑力是高一、高二学生在学习物理时所遇到的两种大小与距离平方成反比的力,求解这种变力做功,是深刻认识这两种场力,进一步体会保守力场势能概念的重要过程.然而此阶段的高中生并未学习到微积分这一数学工具,如果只是简单地告知引力势能或两个点电荷间的电势能的表达式,这对于学有余力的优等生在概念建构上是不利的.为避免教师"想讲清楚,但讲不清楚"的尴尬境地,可采用初等数学的"几何平均值"法来求解这种变力的功.     

天上力与地上力的统一(Ⅰ)

人类对力的认识经历了漫长的历史过程。力的概念,起先可能是从原始人类在狩猎活动中需要用力投掷石块等以击倒野兽的体验中得来的。公元前4世纪,我国思想家墨翟就对"力"做出了正确的表述,他在《墨     

滚动摩擦

我们都知道摩擦分为静摩擦、滑动摩擦和滚动摩擦。在讲静摩擦和滑动摩擦时提到静摩擦力和滑动摩擦力。在滚动摩擦中是否有滚动摩擦力呢?教学中,不少人提到:"滚动摩擦力比滑动摩擦力小。"这种提法对不对呢?下面我们来分析有关滚动摩擦的问题。     

运用微元法处理“非线性”变化物理问题

非线性变化的物理问题往往都比较复杂,比如变力做功问题、非匀变速运动位移问题、安培力冲量问题等等.有些非线性变化问题可以用"图像面积"来解决[1],但还有许多非线性变化的问题用图像解决不了.本文意在阐述运用"微元法"来解决非线性     

“滑动摩擦力演示仪”教具的改进与创新

在中学"滑动摩擦力"这一章节的教学中,滑动摩擦力一直都是教学的重难点.然而传统探究实验不利于学生对概念的深入理解,学习过程中经常出现"惯性思维".针对该问题,通过自制教具进行教学,得到了较好的实验结果,解决了滑动摩擦力的方向总是与相对运动方向相反,与运动方向无关,滑动摩擦力即可以是阻力也可以是动力,静止的物体也可以受到滑动摩擦力3个教学重难点问题,值得推广使用.     

双稳系统的随机能量共振和作功效率

分析了处于双稳系统中的布朗粒子与外界的周期性外力和热随机力的功、热交互作用,建立了基于Langevin方程的随机能量平衡方程.围绕着受周期力、随机力和阻尼力共同作用的Langevin方程,采用动力学和非平衡热力学相结合的方法,从以"力"为立足点转到以"能量"为研究核心,深入分析了布朗粒子沿单一轨线运动时系统与环境之间的能量交换和作功效率,揭示了双稳系统的随机能量共振现象. 关键词： 双稳系统 随机能量共振 作功效率     

原子辅助光力系统中快慢光的量子调控

随着纳米科技以及半导体技术的迅猛发展,光力诱导透明、快慢光和光存储以及其他在光力系统中发现的量子光学和非线性光学效应成为人们目前研究的热点.本文将薄膜腔光力系统同被束缚在腔中的二能级冷原子系综相耦合,通过直接在薄膜振子上引入弱辅助驱动场来研究该原子辅助光力系统中原子和相位对量子相干性质及其快慢光的调控.经过分析发现,通过改变辅助驱动场的强度可直接实现对光力诱导透明窗口深度的调控,通过改变辅助场与探测场之间的相位差,可实现输出的探测场在"吸收"、"透明"和"增益"之间相互转换,进而对弱探测场进行动态调控实现光开关.与此同时,还发现系统的群延迟时间随相位差的改变呈周期性变化.通过调节相位差及原子数,不但可以改变群延迟时间,还可实现快慢光之间的相互转换.     

用EXCEL模拟变加速运动的尝试

利用"微元"思想借助Excel软件的计算功能推演出在变力作用下的运动规律,并可以描绘出各物理量之间的关系图像.列举了三个实例,简谐运动、洛伦兹力作用下的圆周运动、带电小球在复合场中的运动.     

“牛顿第三定律”重难点突破的教学案例

1教学背景对于力的作用的相互性,学生在初中物理的第三章"相互作用"中已初步了解.通过调查发现,学生对力的作用的相互性的认识大多是死记硬背,比较笼统和模糊.譬如如何用事实来证明力的作用的     

走向统一的自然力 超弦理论:四种自然力走向统一的一种尝试(Ⅴ)

正4.自然力实现统一了吗?首先,让我们回顾一下"自然力走向统一"的认识历程。在自然力"走向"统一的过程中,对力的认识,经历了三次飞跃:第一次,从"定性"到"定量",即从墨翟的"力,形之所以奋也"到牛顿的"力与运动的改变成正比",也就是说,从对自然现象的观察、描述到实验、理论研究,其间,伽利略通过斜面实验来研究落体运动并第一次用数学公式来表述物体的运动规律,随后开普勒借助第谷的观测资料发现了行星绕日运动三定律,为牛顿发现力学三定律和万有引力     

“磁场对运动电荷的作用”的探究式教学设计

"磁场对运动电荷的作用"一节放在"磁场对通电导体的作用"内容之后,意味教材引导教师利用安培力导出洛伦兹力的大小、方向,绝大数教师也是采用此思路展开教学的.随着实验技术的提升,用高清摄像头把蓝色的阴极射线轨迹投影到黑色大屏幕上,改变加速电压与励磁电流,基于实验现象引导学     

洛伦兹力做功假象

针对类似产生动生电动势的两类题型,对题中小球(粒子)的受力、运动、做功等进行分析,论证洛伦兹力不做功,以解决学习过程中的困扰.同时,通过对例题的分析,从侧面给大家展示"磁场不动金属棒切割"、"金属棒不动磁场运动"这两个不同情况下动生电动势产生的原理.     

利用力传感器探究功与速度变化关系

运用力传感器和数字实验平台对"功与物体速度变化的关系"进行了有效性探究.     

关于力做功问题中位移的确定

在人教版高中《物理·必修2》第七章第2节"功"中,对力做功的定义如下:力对物体所做的功,等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角的余弦这三者的乘积,即W=Flcosα.但是我们在处理问题时,往往会遇到关于位移这一物理量如何确定的问     

具有频率涨落的简谐力激励下线性谐振子的随机共振

针对线性谐振子受到具有频率涨落的简谐力激励的情况, 计算出系统响应的一阶矩解析表达式.研究发现系统的输出响应以固有频率振动, 响应振幅随简谐激励力频率的变化出现"真实"随机共振,随固有频率的变化出现抑制和 共振两种现象.     

“磁针等效法”判定磁场力方向不一定等效

以实例说明了在中学物理教学中大量采用的"磁针等效法判定磁场力方向"其实并不一定等效.     

Casimir力、Hamaker力及黏附“突跳”研究

针对微观黏附中出现的"突跳"问题,建立了正弦分布粗糙面黏附模型;基于Casimir效应推导出Casimir力表达式;基于Wigner-Seitz微观理论,推导出包含斥力项的Hamaker力表达式;经过对黏附过程数值仿真,发现存在两个"突跳"过程,曲线存在两个拐点,而非目前研究所得的单个"突跳"过程;仿真结果同相关实验对比,结果符合较好.从而为微纳器件检测和原子分子操纵等提供理论基础.     

关于感应电流的安培力

在"磁场"一章中大家关注电源电流安培力的大小计算和方向判断,在"电磁感应"一章中关注感应电流方向的判断和大小计算.感应电流的安培力在电磁学部分出现了盲点,教学中也发现学生在解决涉及此类问题时确实把握不住要领而出错.为此笔者就其一些显著特点做一阐述,望同行指教.     

三大系统下的大学物理"混合式"教学构建——以绪论课为例

以大学物理绪论课为例,给出三大系统指向下的"混合式"教学构建.旨在课前定目标、课中启智慧、课后求产出的基础上,强化学习动力和愿景诉求.其中包括课前启发力、课中调动力、课后追加力承载动力系统,以及课前"我是谁"、课中"我要怎样"、课后"我该如何"对标愿景系统.借助沁入思政、启迪智慧的混合式教学,践行"学生中心、产出导向、持续改进"的新时代教学理念.用教学实施、学生成长、实验对比诠释教学效果.     

“探究加速度和力、质量关系”的实验改进:从粗略到精确

对"探究加速度和力、质量的关系"实验逐步改进,使得实验从粗略到精确,并取得了较好的教学效果.