单元教学设计过程中的“教学问题链”设计——以上海科学技术出版社《物理·必修》(第三册)静电场单元为例

根据教育部颁布的《普通高中物理课程标准(2017年版)》,在上海市物理教育教学基地(上海高校“立德树人”人文社会科学重点研究基地)的大力支持下,由上海市教育委员会组织编写的上海高中物理非统编教材进行了正式使用前的试教试用活动,此教材是在上海高中物理“二期课改”教材的基础上全面改写而成的.单元教学设计已成为当前教学设计的焦点问题,以《物理·必修》(第三册)静电场单元为例,详细阐述了“教学问题链”的设计理念,希望与广大一线教师交流试教试用的心得与反思,推动新课改课堂转型.     

基于DNA酶催化的卟啉金属化检测锌

利用G-四链体DNA（T30695）催化Zn²⁺插入到中卟啉IX（MPIX）中，引起荧光偏移的特点，建立了检测Zn²⁺的方法。在40μmol/L MPIX、0.6μmol/L Pb²⁺、5μmol/L T30695和1%Triton的最优实验条件下，该方法在Zn²⁺浓度为0.5～5μmol/L范围内呈现良好的线性关系，相关系数R²=0.95，检出限为73.5 nmol/L。离子选择性实验表明该方法对Zn²⁺具有较好的选择性，用于实际样品测定，回收率在94.7%～100.4%之间。     

韦伯分布布谷鸟搜索算法颗粒粒径分布反演

韦伯分布在非线性寻优问题中具有较好的寻优精度和全局搜索能力,为此提出一种基于韦伯分布的布谷鸟搜索（WCS）算法来解决颗粒粒径分布反演的问题。使用WCS算法对服从Johnson’s S_B分布、Rosin-Rammler分布和正态分布的单峰颗粒系和双峰颗粒系进行颗粒粒径分布的反演,并分别与其他传统算法的处理结果进行比较。结果表明,WCS算法的整体效果优于人工鱼群算法和人工蜂群算法,且改进后的4种重尾分布CS算法的标准差比原CS算法提升2～3个数量级。目标函数散射光能加入噪声后,WCS算法比其他三种重尾分布的相对均方根误差值至少可降低1/2。使用小角前向散射测量系统对单峰颗粒系和双峰混合颗粒系进行实验研究,发现WCS算法的相对均方根误差比原CS算法降低约为40%。     

可修系统中半马氏过程的稳态分布

众所周知,可修系统是可靠性理论中讨论的一类非常重要的系统,也是可靠性数学主要研究对象之一,研究可修系统的主要数学工具是马氏理论.当构成系统各部件的寿命分布和故障后的修理时间分布,及其出现的有关分布均为指数分布时,只要适当的定义系统的状态,这样的系统总可以用马氏过程来描述.大部分学者为了方便,均是在马氏框架下研究问题的.但是在实践中经常遇到部件的寿命或修理时间分布不是指数分布的情形,这时可修系统所构成的随机过程是半马氏过程,用现有的马氏理论无法解决相关问题.目前,关于半马氏的理论研究的研究又很少,基于此,针对半马氏的随机模型给出了与马氏理论相平行的稳态分布的求解方法.     

一类小缺陷码的链条件

利用射影几何方法在小缺陷码中,NMDS码是链条件码;给出k维NμMDS(0μk-2)码满足链条件的一个充要条件与一些易判断的充分条件.     

可集成量子计算中的非近邻相互作用

我们研究一维自旋1／2链中的非近邻相互作用的影响。和近邻相互作用相比，非近邻的相互作用强度一般会较弱，因而在以前的许多方案中，这种长程的相互作用被忽略了。本文首先估计由被忽略的非近邻相互作用所引起的量子逻辑门的误差。我们得到的结果是，这项误差不仅和非近邻相互作用的强度有关，更依赖于一维自旋链所包含的粒子数，忽略非近邻相互作用有可能会对可集成量子计算造成影响。我们进一步研究如何消除或者压缩这种长程的相互作用所造成的影响。我们提出了一个量子计算方案。在这种方案中，次近邻的相互作用的影响被完全消除，从而我们可以使量子逻辑门的精度得以提高。我们也讨论了这种方案在超导量子计算体系里面的物理实现问题。     

量子位Heisenberg XX开链中边界量子位之间的纠缠

Heisenberg 开链对研究量子态在自旋链上的传递有重要的意义.本文研究了五量子位Heisenberg XX 开链中边界量子位之间的纠缠，在该系统中引入了磁杂质和系统杂质且它们之间满足线性关系时，该系统可以精确求解，此时边界量子位之间存在纠缠.选择合适的杂质参数和磁场参数，该边界纠缠的最大值可达到0.5. 关键词： Heisenberg XX开链 边界纠缠 杂质     

利用微悬臂梁表面应力研究聚N-异丙基丙烯酰胺分子的构象转变

提出了一种基于微悬臂梁传感技术研究大分子折叠/构象转变的新方法.通过分子自组装的方法将热敏性的聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)分子链修饰到微悬臂梁的单侧表面,用光杠杆技术检测温度在20-40 ℃之间变化时由于微悬臂梁上的PNIPAM分子在水中的构象转变所引起的微悬臂梁变形.实验结果显示:在升温过程中,微悬臂梁的表面应力发生了变化并且导致微悬臂梁产生了弯曲变形,这个过程对应着微悬臂梁上的PNIPAM分子从无规线团构象到塌缩小球构象的构象转变.在降温过程中,微悬臂梁发生了反方向的弯曲变形,这对应着PNIPAM分子从塌缩小球构象向无规线团构象的构象转变.整个温度变化过程中构象转变是连续进行的,而在低临界溶解温度(约32 ℃)附近转变幅度较大,这与自由水溶液中PNIPAM分子的无规线团-塌缩小球构象转变相对应.实验结果还显示:由于PNIPAM分子在塌缩过程中氢键的形成和链段间可能的缠结效应,整个温度循环过程中微悬臂梁的变形是不可逆的且有明显的迟滞效应.     

Multi-path propagation of acoustical wave and time reversal field in a solid plate

The multi-path effect of the acoustical wave in a solid plate is studied. The multireflection and wave conversion of the cylindrical compressional and shear waves, which are excited by an infinite strip on a free surface of the solid plate, are analyzed thoroughly by the far-field approximation method. The concise analytical representations of the cylindrical waves are obtained. The time reversal processing is then applied to the propagation of the cylindrical waves and analyzed theoretically and experimentally. It is shown that the waves coming from different array elements and different paths all arrive at the original place after the time reversal operation. It indicates that the time reversal can compensate automatically the wave aberration caused by the multi-path effect. The self-adaptive focusing of the time reversal field is also analyzed quantificationally by the focusing gain and the ratio of the principal to the second lobe. The effects of the focus position and the aperture of the transducer array on the focused field are also investigated. It shows that theoretical and experimental results are consistent to each other very well.