微重力环境下油滴沉降实验观察与分析

微重力条件下,物体的重力影响几乎消失,这时液体的流动特性会发生不同于重力作用下的变化.为了形象地观察到这个变化过程,根据微重力原理建立了一个短时微重力实验系统.在其模拟的微重力环境下,观测到油滴下降时的形状与速度变化.通过观察该实验,提高了学生的观察能力及总结物理实验规律的能力.     

微重力环境下蜡烛火焰的实验观察与演示

根据落塔演示实验原理,搭建了短时微重力实验系统,开展在微重力模拟环境下,观测蜡烛火焰形状的变化,并解释其产生原因.     

微重力环境下液体表面张力的实验观察与研究

在微重力环境中,重力的作用几乎消失,液体的表面张力起主导作用,微重力下液体的流动特性和平衡界面也会产生显著变化．为了使学生们能更真切、更直观地观察到微重力下的奇妙现象,我们搭建了短时微重力系统并开展了一些实验演示与观测研究．通过微重力系统模拟微重力环境,可以清楚地观察到液体表面的变化,更有助于同学们深入了解微重力下的物理规律和实验现象,对于激发同学们认识和发现新的规律和总结新的定律具有重要意义．     

过冷池沸腾落塔短时微重力实验研究

本文研制了一套控温池沸腾实验设备,利用中国科学院国家微重力实验室落塔开展了短时微重力环境下的过冷池沸腾传热实验研究.加热元件为长30 mm、直径60 μm的铂丝.实验工质为O.1 MPa压力下过冷度为24℃的R113.在地面常重力和落塔短时微重力实验中,观测到核态沸腾和双模态过渡沸腾现象.对核态沸腾,微重力传热效果稍有增强而汽泡形态却呈现出剧烈变化.对双模态过渡沸腾,微重力下膜态沸腾部分有明显收缩,但热流密度值仍比常重力时减小20%.     

加压条件下甲烷/空气预混火焰可燃极限的微重力实验研究

本文成功搭建了适用于中国科学院力学研究所国家微重力实验室(NMLC)落塔的高压对冲火焰实验系统,并首次开展了微重力条件下加压对冲火焰实验,测定了一定张力条件下甲烷/空气层流预混火焰的熄灭极限。实验结果表明,随着压力的增高,甲烷/空气混合气体的可燃极限呈先增后降的非单调变化趋势,峰值发生在0.4 MPa左右。浮力对加压下微弱火焰熄灭极限的影响明显,在常重力条件下,相同张力下的熄灭极限较微重力条件下的偏大,峰值出现的压力略低。微重力条件下的实验结果与使用CHEMKIN的数值模拟的结果相当一致。     

微重力环境利用

文章阐述了微重力条件下的流体物理基本现象的研究,包括流体和体积输运,扩散与质量输运,毛细与润湿、固化、成核与过冷、临界现象以及学科的相关性。继之,简要介绍了微重力实际应用,包括：太空材料加工,各咱晶体生长,金属与合金、复合材料、玻璃等加工工艺;燃烧与微重力问题;生命科学中微重力利用问题（另文发表）。其间,顺便讨论了航天技术发展对微重力科学的推进与限制,针对我国卫星应用这个课题,以理论联系实际的方法进行分析评价。该文是对《微重力实验环境》一文（见１９９８年第７期《物理》）的补充。     

微重力实验环境

微重力环境是特定的物理场环境，欲利用它进行各种科学实验，离不开航天技术．文章首先介绍了微重力、微重力环境及其价值等方面的物理概念；继之介绍产生和利用这种环境的技术方法．力图为关心物理学和航天事业发展的读者，提供微重力实验环境的初步知识．     

微重力燃烧实验落塔技术改进

上抛工作模式是一种有效的地基微重力实验技术．它能在基本上不增加落塔高度的情况下，成倍地增加微重力实验时间．本文将简要介绍在工程热物理所25米落塔设施上由实时过程控制技术和数控全速同步泛能换能技术组成的牵引式上抛技术的工作原理，基本组件，微重力状态下蜡烛火焰实验的初步结果，以及与NASA落塔和航天飞机实验结果的对比．     

微重力环境下蜡烛火焰与油滴沉降的实验研究

搭建了短时微重力实验系统,对微重力条件下蜡烛火焰与油滴沉降进行了实验观测,帮助学生理解微重力环境下的物理规律与实验现象.     

用洛伦兹磁场力挑战狭义相对论首文的论点简

实验论证表明：基于欧式空间的伽利略相对运动,①当磁铁静止而线圈运动时,其感应电流是经典洛伦兹磁力F1的作用结果;②当线圈静止而磁铁运动时,其感应电流是广义洛伦兹磁力F2的作用结果。这就否定了狭义相对论的论点,也质疑了麦克斯韦电动力学。     

原子力显微镜的研究型教学实验设计探讨

介绍了原子力显微镜的基本工作原理及其应用,阐述了在大学物理实验课程中开设原子力显微镜有关实验的必要性和重要意义,结合在教学和科研方面的经验,指出了在大学物理实验课中开设原子力显微镜有关实验的设计。最后,以分析半导体薄膜的形貌特性为例,探讨了原子力显微镜在大学物理实验课中的具体应用。     

Imaging the Magnetic Reversal of Isolated and Organized Molecular‐Based Nanoparticles using Magnetic Force Microscopy

In the race towards miniaturization in nanoelectronics, magnetic nanoparticles (MNPs) have emerged as potential candidates for their integration in ultrahigh‐density recording media. Molecular‐based materials open the possibility to design new tailor‐made MNPs with variable composition and sizes, which benefit from the intrinsic properties of these materials. Before their implementation in real devices is reached, a precise organization on surfaces and a reliable characterization and manipulation of their individual magnetic behavior are required. In this paper, it is demonstrated how molecular‐based MNPs are accurately organized on surfaces and how the magnetic properties of the individual MNPs are detected and tuned by means of low‐temperature magnetic force microscopy (LT‐MFM) with variable magnetic field. The magnetization reversal on isolated and organized MNPs is investigated; in addition, the temperature dependence of their magnetic response is evaluated.     

低温金属抗磁演示实验

基于电磁感应定律,设计了金属跳环抗磁演示实验装置,实验可演示铜、铝、不锈钢、塑料等材料的圆环在变化螺线管磁场中因电磁感应电流而上跳的实验现象,且结合液氮低温环境演示低温下金属环的环跳,可比对两种条件下的环跳高度,拓展了电磁感应实验内容,现象直观、明显。     

文科物理演示实验教学模式的调研与思考

大学物理演示实验是文科专业学生了解物理知识的重要途径。通过问卷调查方式,了解了我校物理演示实验室在文科生中的使用情况,分析了其中所反映出的问题,并提出了相应的对策。最后针对文科大学物理教学,给出了基于物理演示实验的教学建议。     

地方高校省级物理示范实验室建设的探索与实践

提出了示范实验室建设的思路与目标,阐述分层次模块化的实验教学体系,介绍了多样化的实验教学手段。经过3年的探索与实践,示范实验室建设成效显著、特色明显,取得了较为显著的成绩,有一定示范性和辐射作用。     

应用曲面镜成像原理仿真高温超导体磁悬浮力

文章首次探讨了应用曲面镜成像原理 ,对高温超导体悬浮力进行仿真计算 ,并且比较了实验数据与计算结果 ,结果表明了此方法的有效性。文章还讨论了此方法今后的工作方向。     

磁感应发电仪的制作

实验教具利用变化的磁场可以产生感应电流之一原理制成。设计巧妙,现象奇特,紧紧围绕物理学科知识,取材于生活,制作简单,便于学生亲手完成,可以让学生锻炼动手能力的同时,理解感应电流是如何产生的,进而改变实验条件,激发学生思考,加深对知识的理解。     

空间高频交变磁场对超导块材悬浮力影响研究

高温超导磁悬浮装置,如磁悬浮列车和磁悬浮轴承在高速运行时,空间磁场交变及不均匀性扰动会引发超导块材内部损耗并影响性能,传统均匀时变磁场实验研究及仿真模拟无法满足实际工程应用情况.本文通过设计不同永磁阵列得到不同波形,在高速系统驱动下得到不同交变频率下超导块材损耗特性,发现全波型损耗较半波型损耗高,并研究了不同磁场构型悬浮力衰减特性,可为高速超导磁浮应用提供实验依据.     

垂向磁场变化量对高温超导块材悬浮力特性的影响

高温超导体因其无源自稳定的特性,受到许多学者的重视,具有广阔的应用前景.目前针对高温超导块材悬浮性能的研究主要集中于由永磁体产生的低磁场环境.本文基于超导磁体平台提供的强磁场环境,通过改变高温超导块材不同的场冷高度,实验研究了高温超导块材悬浮力与垂向磁场变化量的关系.研究结果表明随着垂向磁场变化量的增加,高温超导块材的悬浮力增长趋缓,并最终出现悬浮力饱和的现象.本文还对比了YBCO和GdBCO两种不同材料超导块材的悬浮性能,结果发现GdBCO的悬浮力在强磁场环境中表现出更大的潜力.这为高温超导磁浮在强磁场中的应用奠定了基础,通过更加合理地调节磁场的分布,可以更好地发挥高温超导块材的悬浮性能潜力.