颗粒物质内自旋小球运动行为的数值模拟研究

针对大耳沙蜥在沙子中的运动行为,以球形物体为研究对象,利用3维离散元数值模拟程序LIGGGHTS模拟了旋转运动模式对颗粒物质中球形物体平动和上升/下降行为的影响,定量分析了旋转速度以及颗粒间摩擦系数等因素的具体影响.研究结果表明:球形物体与颗粒物质基底颗粒间的摩擦系数以及球形物体的自转角速度对球形物体的运动有明显影响,摩擦系数越大物体运动越明显,自转角速度越大物体运动越明显.该结果比较好地解释了沙漠生物外表具有鳞片的原因.     

一种测量物体运动时间装置的设计和制作

测量物体运动时间的装置很多，但大多装置在测量过程中误差大，测量的时间很难精确到很小单位，测量也受物体本身很多条件的限制．我和学生利用所学知识共同探讨，设计制作了一种测量物体运动时间的简易装置，实验很成功，用它能测量任何物体直线运动的时间，且测量误差小，精确度高．     

基于空间滤波测量气垫导轨上滑块的运行速度

当作为传感器的敏感器件通过一定的敏感体积来检测物体的运行状况时,敏感器件将以其特定的空间权函数对信息进行加权平均,其作用等效于空间低通滤波器.本文介绍了传感器的空间滤波原理,利用空间滤波测量了气垫导轨上滑块的运行速度.该方法不需要触发时间计数装置的开启信号和停止信号,也不需物体在2只传感器之间稳定运动,因而也降低了对运动物体的要求.     

薛定谔方程的球坐标表示的一个推导

在处理中心力场中粒子的量子运动时要应用薛定谔方程在球坐标中的表示.我们知道定态薛定谔方程就是哈密顿算符的本征方程,而在中心力场中的哈密顿量即为粒子的动能与其势能之和.势能已取U(r)的形式,故问题归结为求动能算符的球坐标表示式.通常利用坐标变换求出在球坐标中的表示式由此即可求得所要求的表示式.为了求解,同时也为了说明上式第二项中的物理意义.还常利用坐标变换的计算求出角动量平方的算符L2即为上式方括号内的量乘以一h2,这样得中心力场中定态薛定谔方程的球坐标表示为[4]这一推导过程的物理意义不太明显,计算过程又较冗长.…     

纤维素热解过程的分子动力学模拟

本文利用 PM3 方法对生物质主要组分纤维素进行了结构优化并得到了一系列的结构参数.对不同力场下,聚合度为 9 的纤维素单链热分解进行了分子动力学方法模拟研究,得到不同力场下的模拟过程中参数.通过与相关生物质热解实验结果对比,利用 Amber 力场模拟得到的结果与实验值吻合较好.基于 Amber 力场并结合量子力学对纤维素单元热解过程进行了研究,模拟得到纤维素单元分子链在加热过程中的主要分解温度范围、断键顺序以及一次热解的基团,并对一次产物进行了分析.     

一种惯性现象演示装置

惯性定律也称作牛顿第一定律,是经典物理力学中的几大重要定律之一.静止的物体具有惯性,运动的物体也具有惯性.新设计的运动物体的惯性现象演示装置通过调速直流电机带动丝杆滑台水平移动,安装在滑台上的金属小球下落装置能很好地演示静止的和运动的物体都有惯性.仪器结构简单,操作简便,现象直观,能为惯性定律教学助一臂之力.     

用GeoGebra描述运动

物理教学中经常会分析物体的运动,有些运动比较复杂,可以用GeoGebra模拟物体运动.     

轻重物体系绕杆运动的循环摆现象研究

理论分析建立了描述轻重物体系绕杆运动的循环摆运动方程,通过Matlab模拟了质量比、释放角度、绳长、摩察系数和杆半径对循环摆运动的影响.为了验证数值模拟的结果,使用高速摄像机记录循环摆的运动过程,再用Tracker软件进行打点分析.实验结果表明:轻重物体质量比小于0.27～0.43,释放角度大于68°～90°,轻物体能够绕杆运动,并可以阻止重物体下落.     

超重、失重磁力演示装置的改进

通过设计配重钢珠袋改进了超重、失重磁力演示装置,在向上和向下2个运动过程中实现拉力的自动化改变,利用异名磁极的相互作用,演示了物体的超重和失重现象.     

声波多普勒效应综合实验

利用运动物体反射声波与原声波合成后产生拍，用数字存储示波器测定拍频，从而测定空气中的声速或运动物体的速度，并给出了相应的实验装置、实验方法。     

利用有效势能曲线对轨迹的分析与数值模拟

采用中心力的有效势能对一个力学问题进行分析,得出了物体运动的规律和特性,并且采用数值模拟直观地显示了物体运动的轨迹,其结果与有效势能曲线一致.     

对比式离心现象实验装置

为了弥补现行教科书中,离心运动的演示实验装置及离心现象产生实质的知识呈现不足,设计了符合学生认知规律的离心实验装置.该装置通过对比2个物体在相同的角速度下产生相反的运动状态,说明物体做离心运动,不是由角速度产生,而是只有合外为突然消失或是合外力不足以提供向心力时,才能产生离心运动.     

高速运动物体视觉形象的计算机模拟

运用MATLAB的模拟功能,对接近光速运动物体的视觉形象进行模拟,直观形象地表现了Terrell转动的效果;帮助读者更加清晰地认识高速运动物体的相对论效应,进而对狭义相对论有更加深刻的理解.     

基于AMOEBA可极化力场研究蛋白二聚化对于gramicidin A通道电导的影响（英文）

在离子通道性质的研究中,由于可极化力场计算量巨大,长期以来使用最广泛的依旧是经典力场.本文考察了可极化力场在描述离子通道gramicidin A(gA)二聚状态下离子输运性质方面的可靠性.利用AMOEBA可极化力场对单通道gA和双通道gA进行增强采样模拟,从电导、扩散系数和自由能等方面描述了gA二聚化对钾离子和钠离子穿越通道过程的影响.计算结果显示,可极化力场模拟获得的钾离子和钠离子穿越通道的电导与实验数值吻合.进一步的数据分析揭示了蛋白质二聚化影响gA通道离子输运性质的分子机制,即蛋白二聚化通过调整gA蛋白周围的环境(磷脂头基、通道外离子和体相水分子的分布)而不是直接调整gA蛋白的构象来加速钾离子和钠离子穿越通道.     

Algodoo软件的推进器在创设互动式运动情境中的应用

情境的创设对课堂教学具有引领作用,也是考试评价的载体.受高中物理实验条件的限制,高中学生能够做的物理实验是有限的.用Algodoo软件创建的物体具有实际物体的很多属性,软件的推进器工具能够对物体施加可以控制的力,因此,该软件可以仿真模拟很多高中物理遇到的复杂运动情境,包括生活实践问题情境和学习探索问题情境.文章介绍了软件的推进器工具的功能,列举4个应用推进器创设运动情境的案例——力对物体速度的改变、双滑块在斜面上的运动(模拟2021届8省联考广东卷压轴题的情境)、模拟飞行器在空间里的几种运动类型、模拟卫星的发射.课件具有交互性,学生在操作中有了情境的体验,对物理观念的形成、解决问题能力的提高有帮助.     

基于AMOEBA可极化力场研究蛋白二聚化对于gramicidin A通道电导的影响

在离子通道性质的研究中,由于可极化力场计算量巨大,长期以来使用最广泛的依旧是经典力场. 本文考察了可极化力场在描述离子通道gramicidin A(gA)二聚状态下离子输运性质方面的可靠性. 利用AMOEBA可极化力场对单通道gA和双通道gA进行增强采样模拟,从电导、扩散系数和自由能等方面描述了gA二聚化对钾离子和钠离子穿越通道过程的影响. 计算结果显示,可极化力场模拟获得的钾离子和钠离子穿越通道的电导与实验数值吻合. 进一步的数据分析揭示了蛋白质二聚化影响gA通道离子输运性质的分子机制,即蛋白二聚化通过调整gA蛋白周围的环境(磷脂头基、通道外离子和体相水分子的分布)而不是直接调整gA蛋白的构象来加速钾离子和钠离子穿越通道.     

超声波多点定位

介绍了利用超声波对多个物体进行定位的装置及方法,利用2个超声波收发传感器接收每个物体的反射波,并通过一定的算法计算出每个物体的位置.该装置可对二维空间内多个物体进行定位,并可对其测速、跟踪,甚至测出物体轮廓.     

有限深密度分层流体中运动物体生成内波的一种等效质量源方法

采用一种等效移动质量源来模拟有限深密度分层流体中运动物体生成内波的体积效应和旋涡、湍流尾迹激发源,结合内波本征值问题及Fourier变换等方法,建立了计算运动物体生成内波垂向位移场的一种理论模型,提出了确定移动质量源速度、回转直径及长度的具体方法.利用该理论模型,对一类典型密度分层流体中运动球生成内波的波系与波形结构,以及波高特征等进行了数值模拟与分析,结果与Robey实验结果符合良好,表明了所建立理论模型的合理与有效性. 关键词： 分层流体 内波 等效质量源     

噬菌体T4溶菌酶溶液构象模拟中分子力场和水模型的选择

蛋白质在溶液中可能以不同构象的集合形式存在,不能用单一的静态结构来表示. 分子动力学模拟已成为对溶液中蛋白质构象进行采样的有用工具,但分子力场和水模型的选择是关键问题. 这项工作介绍了噬菌体T4溶菌酶的个例研究. 本文发现,使用经典的AMBER99SB力场和TIP4P水模型,分子动力学模拟不能很好地描述野生型噬菌体T4溶菌酶在微秒时间尺度上的铰链弯曲结构域运动. 其它新型力场和水模型的组合,如被称为RSFF2+的残基特异性力场和离散校正的水模型TIP4P-D,能够对噬菌体T4溶菌酶溶液构象进行合理的采样,与实验数据有良好的一致性. 这项工作为进一步研究噬菌体T4溶菌酶的溶液构象转变提供了分子力场和水模型的参考.     

基于DISLab平抛运动实验的改进

利用＂数字信息系统实验室＂（DISLab）对物体的平抛运动进行了实验研究,并针对实验装置中存在问题提出了改进方案,最后将改进后的实验装置与原实验装置的实验结果进行比较研究,结果表明改进后的实验装置明显地提高了测量精度。