浅析教学中的关联速度问题

高中物理学习过程中,在学习运动的合成与分解时,教师和学生都会遇到一些经典的关联速度问题.学生解决此类问题时也常常出错,教师的讲解往往看似合理,实质还是有背逻辑思维.文章分析了关联速度中的经典例题:绳拉船的问题,并且指出了许多教师的解法存在的争议,还讨论了更合理的常规解法和适于中学生理解的方法.文章中的"关联速度问题的中学生解法"便于学生理解和解决此类问题.     

大货车转弯侧翻的影响因素分析

因重心高、载重大,大货车在弯道行驶时,如果速度过高,很容易发生侧翻。针对货车转弯侧翻这一物理现象,本文利用动静法建立了其动力学模型。引入了描述侧翻的两个物理量——倾斜临界速度和侧翻临界速度,在给定参数下对车的受力和运动进行了数值计算,并分析了车重、车的质心高度和转弯半径等因素对转弯侧翻的影响。并对如何避免大货车转弯侧翻,给出了定性的驾驶指导建议。     

高温热源特性对木粉阴燃传播特性影响

为了探究高温热源特性对阴燃传播的影响,本文基于高温氮化硅点火装置建立了阴燃传播速度实验测试平台,并以红棕木粉为实验材料,结合木粉的热重分析开展了不同引燃温度和时间作用下木粉阴燃传播特性实验研究,结果表明:在实验条件下,木粉堆在6种不同适宜热源引燃温度下所能达到的最高温度几乎一致约490℃,且三个热电偶位置距离阴燃初始点越近其升温到最高温度越慢;在640℃到675℃之间存在一个最佳热源热通量使木粉堆析出挥发分与内部氧气含量为适宜比例,且在这个比例下木粉阴燃初期的传播速度最快,约4.4×10~(-2) cm/s;相同高温热源温度下,木分堆持续引燃时间越长,热源提供的总热量越大,阴燃初期的传播速度越快。所得结果可为木材加工企业防控阴燃火灾提供实验依据。     

广角任意反射面速度干涉仪的光学性质研究

研究了广角任意反射面速度干涉仪(VISAR)的光学性质。阐述了广角VISAR的原理，指出广角诊断靶中椭球镜的作用是将靶丸内表面成虚像在靶丸中心附近。使用Zemax模拟了成像弯曲对动态干涉条纹形成的影响，提出使用异形光纤面板进行像面矫正。研究了工程误差对干涉仪成像的影响，若要取得良好的成像效果，椭球镜的位置偏差不得多于30 μm，倾角不得超过4°，长轴方向加工误差需小于0.1 μm，短轴方向误差需小于4 μm，镜面反射率应高于70%。讨论了广角VISAR光学研究的进一步发展方向如影响动态条纹的更多可能因素、像面矫正的其他方法、物与像面的光学对应等。     

1.6μm相干激光测风雷达的速度标定研究

介绍了相干激光测风雷达系统中用转盘进行速度标定的方法,在实验室搭建了激光雷达速度标定装置。采用1.645μm种子注入单频脉冲激光器,在激光中心频率相对种子光移频量约62MHz、转盘直径300mm、转盘速度-47.12～47.12m/s可调、激光出射方向和转盘线速度方向夹角为36°时,采用相干探测的方法测出了多普勒频移并反演出了测量速度;数据处理过程中分别采用最大值频谱估计法和频谱对齐法计算多普勒频移和转盘速度。实验结果显示,频谱对齐法相对于最大值频谱估计法能够提高36.3%的测速精度,因此在激光雷达测风系统中采用频谱对齐法相对于常用的最大值频谱估计法测量的风速精度更高,这对提高相干激光雷达测风的风速精度提供了实验依据和参考标准,验证了频谱对齐法在激光雷达测风的数据处理中的可行性。     

小分子在真空紫外波段从量子态到量子态的光解离动力学

本文主要描述小分子在真空紫外波段(VUV,6-20 eV)光解离动力学的最新实验和理论研究进展.得益于基于商业化激光器的真空紫外光源技术,以及离子速度成像、高分辨氢原子-里德堡态标记-飞行时间测量和VUV-VUV泵浦-探测等方法的发展,研究人员现在可以对很多小分子在真空紫外波段的光解离动力学进行量子态到量子态层面的测量和研究,本文重点综述H_2(D_2,HD),CO,N_2,NO,O_2,H_2O(D_2O,HOD),CO_2,N_2O以及一些多原子分子在真空紫外波段光解离动力学的最新研究进展.这些小分子在真空紫外波段的光解离在天体化学以及大气化学中有着非常重要的应用.分子吸收一个VUV光子以后,通常会被直接激发到比较高的电子激发态,解离过程会涉及到多个电子态势能面之间的复杂非绝热相互作用.在实验上对解离截面等参数进行从量子态到量子态层面的精细测量对于深入了解这些复杂的势能面之间的相互作用有非常重要的意义.最近建成的大连相干光源是目前世界上唯一一台在真空紫外波段工作的自由电子激光,具有脉冲能量高、扫描范围宽(50～150 nm)等优越的性能,它的建成必将会大大促进小分子真空紫外光解离研究的发展.     

小孔流速实验中的排水时间和流量系数的研究

本文以水作为理想流体,考虑到水头损失和孔口缩流效应,对小孔流速实验涉及的容器排水问题进行了系统的理论和实验研究.从理论上推导得出了圆柱形容器排水时间的解析解,分析了排水时间和自由液面速度、流量系数之间的规律,提出了排水时间的等效性.实验上,加工了底部开有不同小孔的大型圆柱形容器,测量了容器排水时间随液面高度的变化关系,借助实验结果计算了流量系数值,验证了容器排水时间的等效性关系,实验结果与理论计算符合较好.     

溶剂去除速度对于溶剂退火薄膜相形貌的影响

以聚苯乙烯-聚4-乙烯基吡啶(PS-b-P4VP)嵌段共聚物作为研究对象,采用DMF作为退火溶剂,以原子力显微镜(AFM)和透射电子显微镜(TEM)为表征手段,研究了溶剂退火后期溶胀薄膜中溶剂的去除速度对于薄膜相形貌的影响,发现通过改变溶剂去除速度可以有效的调控薄膜中的形貌.当薄膜厚度为35 nm时,DMF的快速挥发会导致薄膜中形成以PS为分散相的反转柱状相结构,当降低溶剂的挥发速度时,薄膜中形成了以PS为分散相的环状形貌,当进一步减缓挥发速度时,薄膜中将形成台阶状的片层结构;然而当薄膜厚度为55 nm时,溶剂退火后期薄膜中形成的是以P4VP为分散相的正常柱状相结构,在相同溶剂去除速度条件下薄膜相形貌变化较小.     

二维衰减湍流的速度加速度结构函数

湍流场中二阶速度加速度结构函数 (velocity-acceleration structure function, VASF) 被认为与尺度间能量或者拟涡能的传递相关,其正负表明传递的方向. 三维湍流中,能量从大尺度向 小尺度传递,VASF 为负. 在二维湍流中,能量反向传递到大尺度,拟涡能正向传递到小尺度,因此理论上 VASF 无论在反向能量级串区还是在正向拟 涡能级串区均为正. 然而,相对于三维湍流中 VASF 的充分研究,二维湍流中 VASF 的正负性迄今尚无实验或数值模拟数据验证. 本文通过三维二维湍流中普适的公式推导,指出在空间非均匀湍流场中,VASF 除了尺度间传递,还受到非均匀项的影响. 一种常见的空间非均匀湍流场是在实验研究中常用的风洞或水洞中,湍流发生装置 (如栅格) 后的湍流. 该流场中,湍流强度随下游位置增大而逐渐衰减,这种衰减则带来空间上的非均匀性. 本文在基于竖直流动皂膜的二维衰减湍流场中,利用拉格朗日粒子追踪法测得在拟涡能级串区的 VASF,并分析各部分的影响. 结果表明,虽然尺度间传递项为正值,但由于衰减带来的非均匀项为负值,使得 VASF 的值为负,使之失去了表征拟涡能传递方向的意义. 因此,在类似风洞、水洞、水槽等衰减流场中对 VASF 的讨论不应忽略非均匀项. 最后对与 VASF 密切相关的弥散过程进行分析,发现后期弥散过程变慢是由于负的 VASF 导致.