大学物理实验中发散思维的引导与训练

发散性思维是创新能力的基础。大学物理实验是理工类学生最早接触的实验,在分析现存物理实验教学模式存在问题的基础上,将发散性思维训练作为大学物理实验课堂的目标之一,提出了课堂发散性思维训练的三种方式。最后通过某个具体的物理实验,对实验教学中的发散思维训练内容及过程进行了说明。     

如何将发散思维应用在习题课中

习题课教学过程中充分发挥学生的发散思维,有助于对物理概念的理解和创新能力的培养,本通过对一道典型力学题的分析,阐述了如何将发散思维应用在习题课教学中。     

浅谈学生发散思维能力的培养

中学物理应注重发散思维的教学和辅导,这是时代的要求,也是适应未来"智力社会"的需要.发散思维具有多端性、变通性、独特性的特点,即思考问题时注重多途径(不同的物理规律)、多方案(不同的实验原理),解决问题时注重举一反三,触类旁通.物理教学除了让学生掌握一定的物理知识和实验技能外,更重要的是培养和拓展学生的发散思维能力.     

如何在教学中开拓学生的发散性思维

从初中进入高一级学校，物理跨了一个高台阶，常使学生感到束手无策，“一听就懂，一做就错．”是学生经常向老师谈的体会．为什么会产生这一情况呢?原因是他们的习惯思维在作怪，使他们在看问题时总有盲点，怎样才能开拓学生的发散性思维?使他们的思维在今后的学习中不为所“框”、不为所“漏”．我认为应从以下方面着手．     

数字里程计

实验目的：（1）培养学生运用“组合法”解决实际问题的能力；（2）培养学生发散思维及动手能力；（3）加深对干簧管的认识；（4）体现从生活走向物理、从物理走向社会的思想．     

物理教学对发散思维能力的培养

发散思维，又称求异思维或扩散思维．它是不依常规，寻求变异，从多方面寻求答案的思维方式．实践证明：发散思维是创造性思维的核心．它的特点在于思维的流畅性、变通性和独特性．物理教学中，在研究问题、分析、解决问题时，对学生进行“一题多解、一题多问、一题多思、一题多变和一题多联”等方面的训练，可以帮助学生学会从多角度、多方面、多层次去认识事物，养成发散思维的习惯．     

通过“一题多解”培养发散思维

通过几道力学题目具体说明了“一题多解”在物理教学中的作用,“一题多解”有助于学生对课本知识深入理解;有助于培养学生的发散思维;有助于学生构建正确的物理图像.     

高中物理发散性思维教学探议

实施素质教育是为了培养学生的创新能力和实践能力,而发散性思维是培养创新思维的突破口,在教学中,我们应注意培养学生的发散性思维,提高他们的创新能力.文章通过分析发散性思维的重要性,提出了高中物理发散思维教学培养的策略和教学设计及实施,以期为全面培养学生发散性思维作出贡献.     

以科研能力培养为导向的大学物理课堂设计——以“相对运动”的教学设计为例

以“相对运动”教学设计为例,阐述如何通过调动学生的归纳思维、形象思维和发散思维来构建有深度、有广度且有趣味性的优质物理课堂,有效衔接学生从中学物理向大学物理的过渡,从而实现学生科学素养和科研能力的提高.教学实践表明,利用“相对运动”的概念来解释弹弓效应是一个绝佳的思维训练选题,不仅对高中和大学普通物理的衔接教学起到很好的参考作用,经深化和拓展以后还可以用于解释冲浪中的加速机制、光和声波的多普勒效应、磁力弹弓、宇宙射线的加速机制等等.     

"黑箱"教学中激发学生兴趣的尝试

物理教学中有不少“黑箱”习题,可用于培养发散思维、推理、灵活运用知识的能力．一些学生对“黑箱”问题感到困惑、害怕．怎样在“黑箱”教学中激发学生学习兴趣呢？以下是笔者一节“黑箱”习题课的教学片段．     

发散型准直器限束孔应用于被动散射质子放疗可行性研究

被动散射质子放疗（Passive Scattering Proton Therapy,PSPT）是质子治疗的主要技术之一,束流通过准直器限束孔（Aperture）时因边缘散射效应导致患者体内剂量分布偏离理想状态。使用蒙特卡洛软件TOPAS（TOol for PArticle Simulation）对质子束流经过发散型与传统型准直器限束孔后进入水模体中的过程建模,分析两种准直器的边缘散射效应对剂量及中子能谱分布的影响,分别测试70,110,160,200,230,250 MeV能量下的质子束流,发现传统Aperture在70 MeV的质子束下边缘散射效应最明显,在距水箱表面0.5 cm深度处横向剂量曲线平坦度、均匀度分别达到4.63%,108.05%,随着深度增加边缘散射效应逐渐减弱,在布拉格峰位置处接近消失。使用发散型准直器限束孔后,在70 MeV下平坦度、均匀度分别降至1.28%,101.31%,对于100,160,200 MeV质子束均有不同程度改善。对于能量接近250 MeV的质子束,发散型准直器限束孔设置下横向剂量曲线并无优势。边缘散射效应导致的剂量不均随水深增加而减弱,对于各个能量质子,使用发散型准直器限束孔后次级中子减少。研究结果表明,发散型准直器限束孔应用于PSPT效果显著,为进一步应用于临床提供数据支撑。Passive Scattering Proton Therapy (PSPT) is one of the main technologies for proton radiation therapy. The dose distribution in the patient deviates from the ideal state due to the edge scattering effect when the beam passes through the aperture. In this paper, TOPAS, a Monte Carlo software, was used to simulate the passive scattering treatment head. The influence of the edge scattering effect of the two aperture sets on the dose distribution was compared. The proton beam at 70, 110, 160, 200, 230 and 250 MeV was tested respectively. We found that the scattering effect of the conventional aperture is most obvious at 70 MeV, and the flatness and hetergeneity of the lateral dose curve at the inlet of 0.5 cm of the tank reach 4.63%, 108.05%, respectively. The dose shift caused by the edge scattering effect decreases with increasing water depth and disappears at the Bragg peak. After using the divergent aperture, the flatness and uniformity at 70 MeV are reduced to 1.28% and 101.31%, respectively, and the 100, 160, and 200 MeV proton beams are improved in different extents. For a proton beam with an energy close to 250 MeV, there is no advantage in the lateral dose curve of the divergent aperture. For all energy protons, the secondary neutrons are reduced with divergent aperture. The results show that the divergent aperture is effective for PSPT and this study provides data support for further application in clinical practice.     

Modified nodal point method for the measurement of the focal length of divergent lenses

The well-known nodal point method has been employed with some modification to measure the focal lengths of divergent lenses. In this modification, a telescope was used to locate precisely the nodal/principal point of the lens under test, and a travelling microscope was employed to locate precisely the focal point of the lens as well as to measure the focal distance. The accuracy of the measurement was found to be ± 0.5%, with the focal length of the order of about 10 cm.     

Flame balls dynamics in divergent channel

A three-dimensional reaction-diffusion model for lean low-Lewis-number premixed flames with radiative heat losses propagating in divergent channel is studied numerically. Effects of inlet gas velocity and heat-loss intensity on flame structure at low Lewis numbers are investigated. It is found that continuous flame front exists at small heat losses and the separate flame balls settled within restricted domain inside the divergent channel at large heat losses. It is shown that the time averaged flame balls coordinate may be considered as important characteristic analogous to coordinate of continuous flame stabilized in divergent channel.     

多功能球-球碰撞实验仪的研制

研制了多功能球-球碰撞实验仪,利用该仪器对三组碰撞实验的研究发现,未退火小球和未退火小球碰撞可近似为弹性碰撞,其恢复系数为0.96;未退火小球和退火小球、退火小球和退火小球之间的碰撞为非弹性碰撞。本实验源自生活中的打靶实验,将其进行改造升级为物理实验中的研究性设计性实验,在启发学生创新思维和培养学生发散思考方面具有显著作用。     

O_2（~1△_g）二聚物的兰色激光振荡

通过微波（２．４５０ＧＨｚ）激励高纯氧产生Ｏ２（１△ｇ）二聚物，利用放大自发辐射法首次测得了Ｏ２（１△ｇ）二聚物在４８６ｎｍ处的小信号增益系数。采用平凹稳定谐振腔观察到了４８６ｎｍ的兰色激光振荡，最大激光输出功率为１３０μＷ，发散角为２８ｍｒａｄ。     

激光窗口热效应对光束发散角的影响

以DF激光器CaF_2输出窗口为例计算了三种输出功率(10~3W,10~4W,10~5W)情况下,窗口材料的温升、波阵面畸变及对光束发散角的影响。计算中窗口直径为40mm,厚度为10mm,光束直径为20mm。     

流道缩扩比对1+1/2对转涡轮高压动叶性能影响的研究

本文以1+1/2对转涡轮为背景,采用理论分析与数值模拟相结合的方法对某1+1/2对转涡轮高压动叶进行了优化设计.研究结果表明,流道缩扩比对高出口马赫数涡轮叶栅性能有重要影响,合理的流道缩扩比能减弱甚至消除尾缘内伸波,从而提升叶栅的性能.文中综合考虑了叶栅流道周向以及径向两个方向的扩张因素后选择了叶栅流道缩扩比,进行1+...     

物理实验方法与创造性思维的关系

对大学物理实验的实验方法的重要性给予了强调。且分析了物理实验方法与创造性思维二的关系。提出了通过对实验方法的教学来提高大学生的创造性思维的主要途径。     

Time‐ and spatial‐resolved XAFS spectroscopy in a single shot: new analytical possibilities for in situ material characterization

A new concept that comprises both time‐ and lateral‐resolved X‐ray absorption fine‐structure information simultaneously in a single shot is presented. This uncomplicated set‐up was tested at the BAMline at BESSY‐II (Berlin, Germany). The primary broadband beam was generated by a double multilayer monochromator. The transmitted beam through the sample is diffracted by a convexly bent Si (111) crystal, producing a divergent beam. This, in turn, is collected by either an energy‐sensitive area detector, the so‐called color X‐ray camera, or by an area‐sensitive detector based on a CCD camera, in θ–2θ geometry. The first tests were performed with thin metal foils and some iron oxide mixtures. A time resolution of lower than 1 s together with a spatial resolution in one dimension of at least 50 µm is achieved.