以问题为载体,培养学生的科学探究能力——"伏安法测电阻"探究教学设计

1 设计思想 “探究学习方式特别强调问题在学习活动中的重要性．一方面强调通过问题来进行学习，把问题看作是学习的动力、起点和贯穿于学习过程的主线；另一方面通过学习来生成问题，把学习过程看成是发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的过程．”物理教师应该是科学问题的开发者．有必要对一些探究的物理问题创设一些情境，让学生在观察和体验中有所发现，有所联想，萌发出科学问题；或者创设一些任务，让学生在完成任务中运用科学思维，自己提炼出应探究的科学问题．启发学生提出科学问题是非常重要的，这正如爱因斯坦所说的：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要．因为解决问题也许是一个数学上或实验上的技能而已，而提出新问题，新的可能性，从新的角度去看待旧的问题，却需要有创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步．”在“伏安法测电阻”的教学活动中，笔者以问题为载体，激活学生思维，培养学生的科学探究能力，取得了良好的教学效果．     

2×n阶网络侧端等效电阻的另一种公式

再次研究了2×n阶梯形网络的侧端等效电阻,通过网络分析构建差分方程模型,给出了2×n阶梯形网络侧端等效电阻的另外一个普适规律,并通过具体的特例进行了比较与验证.     

T形网络与П形网络的等效变换法

电阻的T形网络与П形网络间的等效变换是电路计算中经常遇到的问题．一般教材都根据等效的概念采用基尔霍夫定律得到转换公式，过程复杂，不利于学生的理解和掌握．这里介绍一种更为简便易懂的推导方法．     

大范围光纤Bragg光栅压力传感器增敏实验研究

鉴于钛合金材料具有低弹性模量、受温度影响小等特性,设计制作了一种以钛合金管作为光纤Bragg光栅应变增敏衬底元件的高压压力传感器件.通过与电阻应变计实时监控的对比,从实验上研究了光纤Bragg光栅的中心波长偏移对调谐压强的响应.结果表明:这种增敏设计,具有良好的线性响应和可重复性,且与理论推导结果吻合较好.增敏后对压力的响应灵敏度可达0.034 nm/MPa,测压量程可达0~40 MPa,甚至更宽.     

La1/8Ca7/8MnO3/Sr0.95Nb0.05TiO3异质结的整流特性和磁输运性质

在5%Nb掺杂的SrTiO3衬底上用磁控溅射法外延生长了La1/aCa7/aMnO3薄膜形成异质结,该异质结有类似于传统P-n结的整流特性.磁场下扩散电压减小,当温度低于130 K以下,扩散电压的减小非常明显.这和在此温度以下,La1/8Ca7/aMnO3出现自旋倾斜态密切相关.我们计算出异质结的结电阻和磁致电阻(MR),在不同大小的正负偏压,不同磁场下,都得到负的MR值.我们给出界面附近的La1/8Ca7/8MnO3的能带结构并分析了外加磁场对洪德耦合,Jahn-Teller畸变等机制的作用,来解释该异质结的磁输运行为.结果有助于了解高Ca掺杂锰氧化物异质结的性质.     

Mechanism of Striation in Dielectric Barrier Discharge

The mechanism of striations in dielectric barrier discharge in pure neon is studied by a two-dimensional particle- in-cell/Monte Carlo collision （PIC-MCC） model. It is shown that the striations appear in the plasma background, and non-uniform electrical field resulting from ionization and the negative wall charge appear on the dielectric layer above the anode. The sustainment of striations is a non-local kinetic effect of electrons in a stratified field controlled by non-elastic impact with neutral gases. The striations in the transient dielectric barrier discharge are similar to those in dc positive column discharge.     

改进实验方法减小系统误差

电阻测量的设计性实验,不仅是实验教学的重点,也是近几年高考的热点．然而学生在做测量电阻和电流表内阻的实验时,由于受实验器材所限和实验方法不尽合理,造成了较大的系统误差．针对实际问题,本人对实验方法作了一些改进,可使实验既能顺利开展,还能减小系统误差．1半偏法测电流表的内阻教材中所采用的电路图如图1所示,图中R为变阻器,R′为电阻箱．实验方法及原理如下：合上开关S_1,断开S_2,调节R的阻值,使电流表指针偏转到满刻度；保持R不变,再合上开关S_2,调节电阻箱R′,使电流表指针偏转到正好是满刻度的一半,读出     

Nd0.67Sr0.33MnOy(Y＜3.0)中的自旋相关电致电阻效应

用固相反应法制备系列Nd0.67Sr0.33MnOy(y=3.00-2.80)多晶样品.样品输运性质表现出自旋相关电致电阻特征.对氧含量等于化学计量样品,在测量温度范围内电阻不随负载电流变化,I-V曲线符合线性欧姆定律.对氧含量低于化学计量样品,当高于某一特征温度时,电阻变化符合线性欧姆定律;但低于这一特征温度时,电阻大小与负载电流有关,I-V曲线偏离线性规律;在绝缘体-导体相转变点附近,样品电阻随负载电流增大而迅速减小,表现出巨大电致电阻效应.对于y=2.85样品,当电流从1μA增加到30μA时,电致电阻接近80%.这种自旋相关的电致电阻行为与氧含量和界面有很大关系.     

Magnetic Tunnel Junctions with MgO／Al-O Composite Barriers

Magnetic tunnel junctions (MTJs) with structures of Ta(5 nm)/Cu(30nm)/Ta(5 nm)/Ni79Fe21 (5 nm)/Ir22Mn78 (12 nm)/Co62Fe20B18 (4 nm)/MgO(d)/Al(0.8 nm)-oxide/Co62Fe20B18 (6 nm)/Cu(30 nm)/Ta(5 nm) on a thermally oxidized Si wafer substrate were fabricated by magnetron sputtering and photolithographic patterning method. The tunnel magnetoresistance (TMR) and the bias dependence of TMR at room temperature for the MTJs with different thickness d of MgO are investigated. TMR values of over 50% as high as those of the MTJs with pure Al-O barrier and the TMR-voltage curve asymmetries, which vary with the increase of d, are observed in the MTJs with hybrid barriers after annealing at 265℃ for an hour. The dependences of TMR, resistance and coercivity of the MTJs with composite barriers on temperature are also investigated.