基于“圆周运动”模型建构的高中物理深度学习

将传统学习环节依据布鲁姆教育目标分类学划分层级,以“圆周运动”模型建构为载体,研究如何从传授知识为主的传统课程过渡到以知识育人的课程改革,培养学生的建模能力.以模型建构教学为例开展深度学习教学设计,实现从浅层学习到深度学习的跨越.     

表面催化反应模型中关联噪声诱导非平衡相变

建立含有关联噪声的双分子-单分子(DM)表面催化反应延迟反馈模型,该模型能同时显示一级和二级非平衡动力学相变,即在一级和二级非平衡动力学相变之间的反应窗口展现.讨论双分子在DM延迟反馈模型中两种吸附机制,即局域和随机吸附模型.研究结果表明:1)外部噪声及两噪声关联性致使反应窗口的宽度收缩;2)内部噪声对非平衡动力学相变行为的影响依赖两噪声关联性,即当两噪声负关联,内部噪声致使反应窗口的宽度变宽;而当两噪声正关联时,内部噪声致使反应窗口的宽度收缩;3)关联噪声致使反应窗口变化对DM模型中一级和二级非平衡动力学相变研究具有重要的科学意义.     

硅功能化石墨烯负极材料的粗粒模型

硅功能化石墨烯(硅化烯)作为锂离子电池的负极材料, 一旦发生分层或粉化等损伤现象, 会严重地降低材料的电子输运能力和储锂容量, 减少电池的使用寿命, 因此要求负极材料具有较强的力学可靠性. 考虑到传统分子动力学方法的模拟尺度很难达到硅化烯负极材料的真实尺度, 首先采用Tersoff 势函数和Lennard-Jones 势函数建立了多种硅化烯的全原子数值模型, 计算材料的各种弹性模量和吸附能; 然后采用珠子-弹簧结构, 根据力学平衡条件和能量守恒定律, 结合全原子模型的计算结果, 建立了硅化烯粗粒模型及其系统的能量方程; 最后, 通过对比石墨烯粗粒模型与其全原子模型的拉伸性能, 验证了硅化烯粗粒模型的有效性.     

硅功能化石墨烯热导率的分子动力学模拟

采用Tersoff势函数与Lennard-Jones势函数,结合速度形式的Verlet算法和Fourier定律,对单层和两层硅功能化石墨烯沿长度方向的导热性能进行了正向非平衡态分子动力学模拟.通过模拟发现,硅原子的加入改变了石墨烯声子的模式、平均自由程和移动速度,使得单层硅功能化石墨烯模型的热导率随着硅原子数目的增加而急剧地减小.在300 K至1000 K温度变化范围内,单层硅功能化石墨烯的热导率呈下降趋势,具有明显的温度效应.对双层硅功能化石墨烯而言,少量的硅原子嵌入,起到了提高热导率的作用,但当硅原子数目达到一定数量后,材料的导热性能下降.     

学习进阶视阈下牛顿第二定律在初中物理教学中的引入

在初中物理运动和相互作用主题下,涵盖了牛顿第一定律的内容,缺少牛顿第二定律的明确表述,造成了知识之间的割裂,也不利于初高中物理的衔接.通过文献研究、教材分析、课标分析、构建模型等方式开展研究,分析牛顿第二定律定性引入初中教学的必要性,构建出了两定律的学习进阶流程.通过将牛顿第二定律引入到初中物理教学,使初中学生建立起扎实的物理知识基础,为后续物理学习起到启发作用.