第26届全国中学生物理竞赛中的科学探究问题

  没有探究,就没有科学。科学探究,是指科学家在研究自然界的科学规律时所进行的科学研究活动。20世纪80年代后,我国和一些发达国家将科学探究作为一种教学方法引入到教学过程中,让学生处于动态、开放、生动、多元的学习环境中,使学生通过类似科学家的探究过程理解科学概念和科学探究的本质,并培养科学探究能力,从而将学习重心从过分强调知识的传承和积累向知识的探索过程转化,使学生从被动接受知识向自主学习转化。重视科学探究是我国新一轮基础教育改革的核心。科学探究的形式是多种多样的,有提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作等几个要素。科学探究既是物理课程的重要内容,又是重要教学方式;既是学生学习的学习目标,又是物理学习的重要方法。 随着新课程改革的不断推进,科学探究的理念日益深入人心。我们发现不仅在近几年的高考物理试题中出现了大量的科学探究问题,而且物理竞赛也用越来越多的试题彰显科学探究的理念。     

柱型量子点中极化子的重整化质量

应用线性组合算符方法和幺正变换方法,研究在量子阱和抛物势作用下的柱型量子点中极化子的重整化质量.结果表明,量子点中极化子的重整化质量随量子点高度的增加而减小;随耦合强度的增加而增加,这是由于电子与晶格振动之间的相互作用增强所致.而基态能量与量子点的尺度、特征频率、耦合强度、磁场等均有关,当极化子运动速度不变时,基态能量随量子点柱高的增加而减小;随特征频率和磁场强度的增加而增加.     

镧改性HL沸石在烃类催化裂化催化剂中的应用

 采用离子交换和浸渍相结合的方法制备了La/HL沸石. 将不同La含量的La/HL沸石与REUSY沸石按不同比例复配后作为催化裂化催化剂的活性组分,用标准轻油微反方法(MAT)对催化剂样品进行了评价,考察了La/HL沸石添加量和La/HL沸石中的La含量对催化剂活性、反应产物分布、汽油产品辛烷值及催化剂上积炭的影响. 结果表明,在裂化催化剂中分子筛总量保持不变的条件下,当La/HL沸石加入量为催化剂总量的1%~5%时,随着La/HL沸石加入量的增加,MAT活性和汽油收率增大,比积炭下降; 当La/HL沸石加入量大于10%时,MAT活性及汽油收率随La/HL沸石加入量的增加而降低,比积炭增加. 当加入5%不同La含量的La/HL沸石时,产物中异丁烷含量增加; La/HL中的La含量低于3.5%时,产物异戊烷含量低于参比样品,但随着La含量的增加,异戊烷含量增大. 当La/HL沸石中的La含量为0.2%~0.5%时,汽油中的芳烃含量显著增加,汽油产品的辛烷值提高了1.24~2.06.     

锂喹啉配合物作为电子注入层对有机电致发光器件性能的影响

利用锂喹啉配合物(8-hydroxy-quinolinato lithium,Liq)作电子注入层,制备了结构为氧化铟锡／锂喹啉配合物铝{ITO(indium tin oxidc) TPD(N,N′-di-phenyl-N,N′-bis(3-mmethylphenyl)-l.l′biphenyl-4,4′diamine)/Alq3[tris-8-hydroxy-quinolinato)aluminum] Liq AI的电致发光器件。通过改变电子注入层Liq的厚度,考查了Liq厚度对器件电致发光效率及电流密度-电压关系的影响。实验表明Liq厚度大约为0．5nm左右时器件的性能最佳、电致发光效率约为没有Liq器件效率的5倍,而定电流下的工作电压最低,其原因可归于Liq在金属铝电极与有机层Alqs之间产生偶极层,使铝与有机层间的界面接近欧姆接触,从而使电子注入效率大幅提高;随着Liq厚度的增加,器件的电致发光效率降低,而定电流下的工作电压升高,与同类型以LiF作注入层的器件相比,这种器件性能受厚度影响而变化的趋势是类似的,但以Liq作注入层的器件具有较低的厚度敏感性,这是由于LiF为绝缘体,而Liq为半导体的缘故。Liq作注入层器件的这种对注入层厚度的不敏感性对批量生产中所用的大尺寸基底来说是非常有利的。     

高压热处理石墨-六角氮化硼微晶混合物的结果分析

 为了进一步研究用球磨法制备B-C-N物质的规律性,在4.5~5.8 GPa压力、800~1 300 ℃温度条件下,对用球磨法获得的石墨-六角氮化硼微晶混合物进行高压热处理。热处理后产物的XRD、XPS及FT-IR测试表明：在4.5 GPa、800 ℃时,样品中出现部分hBN晶化现象,但石墨仍然保持微晶状态;当温度升到1 300 ℃时,样品中不仅存在晶化的hBN,而且出现一种类石墨结构的B-C-N三元化合物。与相关研究资料对比后认为：这一新化合物近似于BC₃N。压力增加到5.8 GPa而温度保持1 300 ℃时,结果变化不大。     

尿酸在聚L-苯丙氨酸修饰电极上的伏安测定

采用循环伏安法制备了聚L-苯丙氨酸薄膜修饰玻碳电极,研究了尿酸在该修饰电极上的电化学行为,循环伏安法测定了尿酸. 研究发现,在pH=5.6的磷酸盐缓冲溶液中,尿酸在聚L-苯丙氨酸修饰电极上于0.43 V处产生1灵敏的氧化峰;循环伏安法测定其氧化峰电流与尿酸的浓度在2.0×10-6～3.0×10-4 mol/L呈良好的线性关系,检出限为1×10-6 mol/L. 对1.0×10-5 mol/L尿酸平行测定5次,相对标准偏差为3.0%. 该聚合物修饰电极制作简单,重现性好,可用于尿液中尿酸的测定,结果令人满意.     

土坯及其构件承载力的可靠度分析

可靠度分析是对结构安全评估的一种科学方法,将可靠度理论运用到生土建筑设计,是对生土建筑结构安全评估的有效方法.通过承受竖向静载作用下墙体的功能函数、假设函数中随机变量的分布、假设检验后用验算点法求出可靠指标,分析了影响可靠指标的主要因素,得到了满足可靠指标要求的土坯最低强度标准值.     

超高效液相色谱-质谱联用法同时快速测定细胞中的4种吡啶核苷酸辅酶

建立了超高效液相色谱-质谱联用法同时测定细胞内4种吡啶核苷酸辅酶(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP+)以及它们的还原态(NADH和NADPH))的方法.样品经甲醇低温快速提取后,在新型混合模式Atlantis PREMIER BEH C18 AX色谱柱上分离,10 mmol/L甲酸铵...     

金刚石磨粒/Cu-Sn-Ti合金/金属胎体复合节块界面微结构

采用铜锡钛(Cu-Sn-Ti)合金钎料分别利用两种常规钎焊方法进行金刚石磨粒预钎焊处理试验并制备复合节块.通过静压强度试验测试了预钎焊磨粒的静压强度,通过三点抗弯试验测试了复合节块的强度,并使用扫描电镜、能谱仪、X型射线衍射仪分析预钎焊金刚石磨粒和复合节块断口的微结构.结果表明:真空炉中预钎焊后金刚石磨粒表面形貌较好,Cu-Sn-Ti合金钎料与金刚石在预钎焊过程中发生了界面元素扩散,形成化学结合界面,Cu-Sn-Ti合金钎料对金刚石的热损伤较小;预钎焊金刚石磨粒的体积浓度为10; ～40;时复合节块抗弯强度达到791MPa以上,高于常规金刚石节块强度;预钎焊金刚石磨粒与金属胎体在烧结过程中发生了界面元素扩散,形成冶金结合,复合节块界面结合强度高.     

差分进化算法研究进展

差分进化算法是一类当前较有实力的实参随机优化算法,已成功解决很多实际问题.由于算法结构简单易于执行,控制参数少且有较强的搜索能力,差分进化算法吸引了众多进化算法学者的关注.本文概述了差分进化算法的基本概念,综述了差分进化算法的主要变体,讨论它们的优缺点,并指出下一步的改进方向.