Excel在《大学物理》非线性问题教学中的应用

利用Excel强大的数值计算功能、自动填充功能和作图功能可实现非线性微分方程(组)的数值求解及可视化.以大角度摆动、有阻力抛体运动、洛伦兹方程三个实例介绍Excel在《大学物理》非线性问题教学中的应用.     

殊途同归 择优而行——以“一题多解”为例浅谈数学物理方法课程思政

数学物理方法课程是物理学专业和部分工科专业重要的基础课，在数学物理方法课程中融入课程思政，是新时期落实立德树人教育根本目标的必要之举。基于数学物理方法课程教学内容和知识体系的特点，该课程开展思政建设的重点在于提高学生的科学思维意识、辩证思维能力和创新能力。本文我们以教学内容中经典例题的“一题多解”为引，以“殊途同归择优而行”为切入点，浅谈在数学物理方法课程思政建设中的一些思考和教学实践。     

推荐新书《数学物理方法(修订版)》

<正>数学物理方法课程是高等学校物理类专业学生的必修课之一,该课程以高等数学、普通物理学为基础,又是学习理论物理等后继课程的基础,在物理专业课程中,起着承上启下的重要作用.然而,由于数学工具本身的难度,以及将具体物理问题抽象成数学模型的思想和方法不易掌握,很多学生都对该课程望而生畏.因此,我们特地邀请了北京大学的吴崇试教授,将其从事数学物理方法课程教学四十余年的经验和心得汇集成     

在大学物理课程中利用Excel电子表格作数值计算

在大学物理课程中,通常均要求作解析计算,而不涉及数值计算．本文以简谐振动、行星运动、双星系统的运动、限制性三体等问题为例介绍了用Excel电子表格作数值计算,求解运动方程的办法．数值计算的思路简单明了,更有助于理解物理知识．随着计算机普及,学生利用计算机的能力提高,在大学物理课程中介绍利用Excel作数值计算是有益的．     

新课标高中物理教材中的教育观

继2001年九年义务教育课程改革之后，教育部2003年3月颁布了《普通高中物理课程标准(实验)》(以下简称《课标》)．《课标》中许多地方体现了新的教育思想，从“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”等多方面为学生的发展做出了合理的设计与规划，对于我国高中物理课程改革具有指导意义．本文结合人教版《普通高中课程标准实验教科书物理(必修)》，谈谈教材中是如何理解和贯彻《课标》中新的教育理念和精神的．     

新当选的中国科学院学部委员介绍(Ⅰ)

编者按：我们向新当选的学部委员表示热烈的祝贺．中国科学院数学物理学部新当迭的学部委员共３８名，其中物理学方面的共２２名．中国科学院技术科学部新当选的学部委员共６８名．本期介绍数学物理学部新当选的物理学方面的学部委员１２名（新当选的核物理方面的１０名学部委员将由《现代物理知识》杂志介绍）．本刊还将陆续介绍技术科学部新当选的与物理学有关的部分学部委员．     

在大学物理课程中嵌入数值计算的捷径

数值计算已经成为研究复杂系统物理规律时不可缺少的手段,但基于各个方面的困难,它很难在大学物理课程中有所体现。本文介绍了借助Excel软件将数值计算嵌入大学物理课程的方法,给出了利用Excel软件实现可视化、数值积分和求微分方程数值解的方法。文中所述的方法简捷易行,可操作性强,且不必耗费大量学时,非常适用于面向低年级理工科学生的大学物理课程。采用此方法,可以使低年级学生较早地熟悉数值计算,更好地掌握物理知识和应用物理知识解决问题,是大学物理课程教学改革的一种有益尝试。     

数学物理方法在PN结分析中的应用

将数学思想方法应用于现代高科技各专业技术领域，并构建成典型的（物理）模型和解决问题的方法，从而形成科学研究中实用性很强的数学物理方法．     

解析几何法在磁场边界类问题中的应用

带电粒子在磁场中的运动常常以压卷题的形式出现在各地模拟卷和高考卷中．这类命题综合性强,难度较大,要求学生能灵活地把数学思想方法与物理模型相互渗透．而“应用数学处理物理问题的能力”正是《考试说明》提出的“五种能力”之一．分析近三年的磁场类命题,可以发现“求磁场分布区域”或“求粒子运动区域”出现的频率较高,它们的核心就是“求磁场中的瞌线方程”,而求曲线方程正是解析几何的基本问题之一,因此我们完全可以用数学方法来探求．     

在基础物理课程中开展数值计算的探索

阐述了在理、工科基础物理课程中进行数值计算的必要性和可行性；介绍了用Excel开展数值计算的方法和经验．     

BSA-SDS-Ag聚合物纳米微粒的制备及其水凝胶性质的研究（Ⅰ）

报道了BSA－SDS－Ag聚合物纳米微粒的制备及水凝胶的性质,用X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、傅里叶变换红外（FT－IR）光谱考察了这种聚合物微粒的结构,微粒粒径32nm左右,用UV／Vis光谱及SEM考察了冰凝胶的性,表明Ag^ 离子先与BSA产生化学键合,再学原了Ag粒,进行聚合成网状结构的聚合物。     

傅里叶望远镜外场实验性能改进和结果分析

为了实现对傅里叶望远镜成像系统更接近实际的仿真,改进了外场实验系统结构。采用反射式目标,利用准直扩束镜替代空间滤波器和准直透镜,使用大靶面电荷耦合器件作为监视器。在无大气和包含200m水平大气两种情况下,分别对2.5mm的4种不同空间频谱分布目标进行实验。实验选用9×9,17×17,33×33和65×65傅里叶分量分别进行重构。最高成像角分辨率为3.5″。结果表明含大气与无大气重构结果的Strehl比值相近,从而证明傅里叶望远镜成像系统能够克服下行链路低阶大气扰动的影响。     

Optical investigation of dynamics of phenomena of laser-based lithotripsy

Using time-resolved high-speed shadowgraphy, the dynamics of phenomena due to laser-based lithotripsy is studied. Collapsing mechanism of bubble formed therein is investigated. In order to study the mechanism, the optically implemented mathematical morphology is applied. The study of the shape of the plasma and the collapsing region of the bubble of fluid that we are studying can possibly be used for practical application for laser-based lithotripsy.     

Infrared Quantitative Study of Acetylation of Microspheres of Polystyrene

Abstract

Fourier transform infrared spectroscopy has been used to study quantitatively the acetylation of monodisperse polystyrene microspheres with diameters ranging from 7 to 9μm. The CH₂ stretching infrared vibration mode at 2921 cm^?1 was used as the internal intensity standard. The acetylation extent could be easily measured by comparing the relative intensities of the bands of acetyl group (1678, 1415, 1359 cm^?1) or the bands due to the para-substituted benzene ring to the band at 2921 cm^?1 from the calibration curve.     

Symmetry of Lagrangians of nonholonomic systems of non-Chetaev’s type

This paper studies the symmetry of Lagrangians of nonholonomic systems of non-Chetaev's type. First, the definition and the criterion of the symmetry of the system are given. Secondly, it obtains the condition under which there exists a conserved quantity and the form of the conserved quantity. Finally, an example is shown to illustrate the application of the result.     

Application of the method of X-ray fluorescence analysis for determination of the degree of chlorination of copper phthalocyanin

To whom correspondence should be addressd.     

混合物物态方程的计算

 在采用体积相加原理计算混合物物态方程的基础上,建立了一种物理模型确定混合物温度。根据混合物中各组分温度和压强平衡条件,采用压强-密度迭代方法计算给出混合物物态方程,编制了两种组分的混合物物态方程计算程序。为检验建立的温度模型的合理性及程序的有效性,分析了不同密度、温度状态的氢（H2）和钨（W）组成的混合物状态参量,计算了以下情形及其组合情形的混合物物态方程：H₂和W以不同质量比混合;质量比固定,单组分状态不同;温度区间和密度区间不同。研究表明:实际应用中在建立的混合物温度模型基础上确定的混合物物态方程是合理的。     

在磁场作用下水的特性的变化和它的变化机理

我们研究了在磁场作用下水的光学性质和电学性质等的变化,实验发现它们的这些特性和未受磁场作用的水有重大改变特别是在红外光谱和拉曼光谱中的变化更加明显,这种现象就称为水的磁化。我们从水的中红外光谱得知在3000~3800 cm-1的范围内有奇特的六个峰值存在,从水分子结构和红外光谱的特性出发了解到它们分别代表了自由水分子的OH键的对称与反对称的振动,众多水分子通过氢键连接而成的线性链和环形链的OH键的对称与反对称振动,于是从这个实验我们看到了在这个水中存在有众多水分子结合成的环形氢键链的存在。我们用水分子的极化特性,一阶相变的特性和实验进一步证实了这些环形链的客观存在,根据质子或氢离子在氢键系统中传递理论得知在磁场的罗仑兹力作用下处于水中环形氢键链中质子能够进行传导产生环形电流.这些环形电流象一个分子电流或是个小磁体,它们能彼此相互作用或与外加磁场相互作用,从而改变了水分子的分布和结构状态,导致了水的一些特性的变化,这就是水的磁化的分子机理,我们用这个机理解释了我们从实验中所发现的磁处理过的水的特性如饱和效应和记忆效应等,因此这是非常有趣的实验和现象.     

Electron microscopy study of aggregation of microclusters of sulphur

A study of aggregation of sulphur particles in colloidal suspension of sulphur in water-methanol mixture using TEM and electron diffraction is reported. From the micrographs the aggregates formed have been found to be random and tenuous indicating a fractal structure. The electron diffraction patterns of the aggregates are used to study the mechanism of diffusion and reaction limited aggregation.     

混合物状态方程的计算

多介质流体动力学过程的数值模拟往往涉及混合物状态方程的计算. 做图法和Newton 法是混合物状态方程计算常采用的方法, 前者虽直观精度却差, 后者计算效率高却只具有局部收敛性, 当解与其初始猜测值相差较远时Newton法不一定能够获得收敛解. 为此, 本文给出一种具有大范围收敛性的嵌入算法(imbedding method)求解混合物状态方程, 其基本思想是通过引入嵌入参数, 将待解的混合物状态方程和易解的混合物状态方程线性组合, 构成嵌入方程组, 当嵌入参数从0连续地变化到1 时, 嵌入方程组的解由易解的混合物状态方程的解连续地变化为待解的混合物状态方程的解. 嵌入方程组可由Newton法迭代求解, 也可转化为以嵌入参数为自变量的常微分方程组, 从而易于由成熟的计算方法如梯形法等进行求解. 进一步利用热力学基本关系, Maxwell形式的微分方程描述了压力和温度随嵌入参数的演化速率与应变速率和组分质量分数演化速率的关系. 对铅锡混合物热力学量的计算表明了本文算法的有效性.