一个有趣的热力学问题:硬币何时“翩翩起舞”?

从热力学的角度,本文对2018年国际青年物理学家锦标赛(IYPT2018)的第三个课题"跳舞的硬币(Dancing Coin)"进行了理论分析.该现象与生活密切相关,描述了一个温度非常低的瓶子上一枚硬币所发生的运动,且这样一个热力学系统可作为一个很好的教学案例,让学生对气体的热化、绝热膨胀等相关热力学过程有直观深入的了解.本文的研究得到硬币弹起时间和系统的热力学量的关系,同时发现,硬币"跳舞"的时间间隔与系统与环境的温差呈负相关,即硬币跳舞的时间间隔随着系统被环境加热而越来越长,直至无法跳起.进一步研究表明,瓶内气体的初始温度与环境温差越大,最大弹起次数越大;临界压强与大气压越接近,最大弹起次数越大.本文最后通过实验验证了所给理论模型中的假设及其预言的正确性.     

绝热量子计算理论引介

本文引介绝热量子计算理论评述量子绝热定理最新的应用。基于量子绝热方法在最新的前沿领域量子计算中建立量子绝热算法。我们引介"局域量子绝热",并考虑了这一局域绝热概念对量子算法的可能应用。     

绝热量子计算理论引介

本文引介绝热量子计算理论评述量子绝热定理最新的应用.基于量子绝热方法在最新的前沿领域量子计算中建立量子绝热算法.我们引介"局域量子绝热",并考虑了这一局域绝热概念对量子算法的可能应用.     

对“理想气体的一种特殊循环及其效率的求解”的两点补充

本文对《大学物理》1993年第8期所刊登的“理想气体的一种特殊循环及其效率的求解”一文作两点补充，使结果更趋完善对有关课程的教学更有参考价值。     

简并量子力学体系演化的高级绝热近似与非阿贝尔诱导规范结构

在对称性变化的简并情况下,本文建议了一种逐级求解具有缓变参数的量子力学体系演化的解析方法——简并情况下的高级绝热近似方法.本文不仅利用其零级近似证明了简并情况的量子绝热定理,并讨论了非阿贝尔诱导规范结构,而且指出了高级近似导致的非绝热效应.采用本文的方法,以核四极共振问题为例,详细地分析了非阿贝尔诱导规范结构在绝热和非绝热实验过程中的可观察效应.     

Adiabatic的含义是怎样从“绝热”变成“无限缓慢(寖渐)”的?

Adiabatic本是热力学的词汇.从词源上看,它是1858年由兰金(W.J.M.Rankine)~([1])按希腊文造出来的,由α-(not)δτα(through)-βατντν(pass)组成,在热力学中意思是没有热交换,即绝热.其实在此之前的1824年,卡诺在论证他的著名的循环时已用到这个概念.1902年,瑞利~([2])证明,缓慢改变摆长,它的能量E和频率ν之比不变.     

“五何”问题设计理论在物理教学实践中的应用——以“回旋加速器”一课为例

以"回旋加速器"一课的教学实践为例,阐述了"五何"问题设计理论在物理教学中的应用.     

考虑亚稳态的绝热毛细管流动性能的理论研究

采用均相模型建立绝热毛细管数学模型,同时考虑了"闪点延迟"、"壅塞流"现象和毛细管呈螺旋形所产生的局部阻力,利用matlab语言编写计算机程序,对绝热毛细管内的流体流动特性进行模拟计算,并分析研究了毛细管的流动性能。将计算结果与其他学者提供的实验结果进行比较,全部的计算点误差都在±10%以内,达到工程运用的要求,其运用对于制冷系统毛细管的匹配具有一定的参考价值。     

室温下无耗散的量子自旋流

自旋电子学是近年来凝聚态物理研究中的一个热点.文章介绍了量子自旋流的概念,着重论述了一种新近出现的理论,其预言在一大类空穴掺杂的半导体中存在自旋流.计算了自旋流的大小,并论述了它在室温下无耗散的特性,最后给出了两种在实验中探测自旋流的方案.     

“实验探究式”教学模式的实践与体会——以“导体的电阻”教学为例

在"导体的电阻"教学中,运用"实验探究式"教学模式,充分发挥教师在课堂中的"导学、助学、促学"作用,提高了课堂教学效率,有利于培养学生动手能力、分析问题和解决问题的能力.     

课题研究“神舟八号”与“天宫一号”的空间交会对接

以"神舟八号"与"天宫一号"空间交会对接为课程资源,引导学生开展关于对接过程中的课题研究活动.     

“直线运动”说课设计

1教材分析1.1教材地位"直线运动"这一模型在运动学中乃至整个初中物理中占有极其重要的地位,它是学生接触到的最简单、最基本的运动模型.新课标苏科版物理教科书将"直线运动"编排在了8年级上册第五章的第三节.学生学习本节内容前,已对声、热和光等物理知识有了初步的感性认识,初步体验到了物理学中的一些研究思路与方法;尤其是学生对"长度和时间的测量"的探究,对速度概念的理解,更为学习"直线运动"作充分的知识与思路、方法上的准备.     

自旋为1粒子在旋转磁场中的几何相位和动力学相位(英文)

文章研究了自旋为1的粒子在旋转磁场中的几何相位和动力学相位.推导出如何计算自旋为1的粒子在绝热和非绝热演化中的几何相位和动力学相位公式,并利用这些公式计算其相位.最后我们讨论了三种情况下的Berry相位,当考虑ω1<<ω时,系统处于绝热近似,此时,几何相位就是Berry相位.     

“生活教育”视角下的物理课堂——省优质课“曲线运动”观摩有感

立足生活教育理论,针对当前物理教育脱离实际生活的弊端,阐述了"生活教育"在高中物理教学中的应用策略.     

关于不可逆卡诺循环一些问题的讨论

文献[1]在内可逆卡诺热机模型的基础上,考虑了绝热压缩和膨胀过程中的不可逆性,引进所谓完全不可逆卡诺热机模型,并声称对卡诺热机中的不可逆性进行了全面分析.尽管所用的“完全”、“全面”等词不尽妥当,甚至文中有些结论不对,但所引进的模型并不违背热力学基本原理,且有一定的意义,由它可初步分析传热以外的其他不可逆性对不可逆卡诺热机性能的影响.指出文献[1]中的一些问题是有必要的,但文献[2]认为“不存在这种不可逆卡诺循环”则出于误解.臆测“其他文献上对卡诺循环不讨论压缩膨胀过程的不可逆性”也不符合事实.实际上,国内外都有讨论…     

三维直流场“虫洞”

三维直流场"虫洞"借用了时空"虫洞"的概念。笔者首先基于拉普拉斯方程,利用球坐标系下分离变量的方法,推导了三维均匀直流场中的球形隐形装置及其电导率参数;在此基础上,通过在该隐形装置中沿着垂直于外加电场方向的直径挖出一条"隧道",并在该"隧道"中填充各向异性电导率的材料,得到了外加电场探测不到的"虫洞"模型。最后,根据上述理论结果,利用COMSOL软件仿真实现了能够传输直流场的隐形通道,进一步从模型仿真上验证了该理论的正确性。     

应用于ZBO存储的SOFI/VD-MLI技术研究

低温推进剂长期在轨储存技术是制约航空航天探测不断深入的关键技术之一。基于变密度多层绝热的组合型绝热(SOFI/VD-MLI)技术是泡沫塑料绝热与变密度多层绝热相结合的一种新型绝热方式,其绝热效果好、质量轻,在飞行器地面发射阶段和空间在轨阶段均能发挥良好的绝热作用,广泛用于航天低温推进剂的存储。文中从国内外研究现状、结构原理等方面介绍SOFI/VD-MLI技术,重点分析SOFI/VD-MLI技术的优点和未来研究方向。     

情景 问题 探究——“回旋加速器”教学的尝试

本文以"回旋加速器"一课的教学为例,谈在高中物理课堂教学中设置恰当的情景和问题,引导学生通过理论探究,在模拟的状态下"参与"回旋加速器的"设计",尝试创新设计、评价反思、交流合作等科学探究方法在教学中的应用.     

运用“部分受激拉曼绝热通道”制备串行Λ系统相干叠加态

讨论了在串行Λ系统中制备初态和末态的连续叠加态的方法,这种方法是部分受激拉曼绝热通道的扩充.但是它又不同于部分受激拉曼绝热通道,每个斯托克斯脉冲先行相应的泵浦脉冲,但是所有的中间脉冲提前并且同时消失,而第一束斯托克斯脉冲和最后一束泵浦脉冲稍后同时消失.应用数值方法讨论了脉冲驰豫时间和失谐量对该方法的影响.数值结果表明要制备任意的叠加态,不仅要满足双光子共振,而且要满足单光子共振.     

普通物理实验教学中的“提出问题”

应用认知心理学中的"问题"概念,依据教育心理学原理,构建了普通物理实验教学中以"提出问题"为主的教学策略.在普通物理实验教学中,教师把提出问题作为一种有效的教学手段,有意识地提出问题,让学生思考和解决.提出问题充分地调动了学生思维的积极性,促进了思维的层层深入,有利于学生对思维的监控及问题意识的形成,推动认知成分中思维的发展.