介绍一个新的力学量——急动度

介绍可定义为加速度对时间变化率的一个新的力学量———急动度（Ｔｈｅ Ｊｅｒｋ） 的概念及其相关的一些问题     

混沌现象及其在物理中的应用

浅介混沌的概念 ,概述这一领域中近期的发展 ,并探讨其在物理中的几点应用 ,有助于实验演示非线性振荡中的分频与混沌现象     

不确定度理论在单摆实验教学中的应用

本文讨论了在单摆实验教学中,如何应用不确定度理论进行实验方案的设计和测量结果的分析。     

矢量场的散度在运动空间区域中的体积分随时间变化率的严密理论

给出运动空间区域中充满介质的情况下,以及运动空间区域中包含有介质和真空的情况下,矢量场的散度在运动空间区域中的体积分随时间变化率的两种计算方法.阐明了若以一种特别的方法来看待空间积分区域的变动,那么两种情况就可以用统一的方式来计算.指出在运动空间区域中包含有介质和真空的情况下,如果保留速度v在积分区域V的边界面S上的值和实际情况一样,而赋予区域V以一个其空间变化率连续或者分块连续的新的速度场v(r,t),那么锁定体元的计算方法仍然适用.     

混沌动力学方法在等离子体尾迹流场研究中的应用

用混沌动力学方法对多道扫描静电探针的离子饱和电流信号进行分析,研究了等离子体尾迹流场.通过对相关维、Renyi熵和最大Lyapunov指数的分析,得到了近尾流场的分层结构.利用最大Lyapunov指数,观测到了在x>10D以后的远尾流场与自由流场相似.结合探针信号的自相关函数,研究流场湍流结构,发现近尾可能存在大涡拟序结构,而在远尾则没有湍流.观察到了流场具有一定的间歇特征,认为这种间歇性与湍流有关.结果还表明,混沌动力学的分析方法对信号中非周期成分十分敏感,在研究等离子体尾迹流场这一类非线性系统时,它具有明显的优越性 关键词： 混沌动力学 尾迹 等离子体湍流 静电探针     

对偶空间在理论力学中的应用

非线性科学时代和不确定性科学时代同步的,是在其刺激之下的继续发展,主要表现在对混沌动力系统的机理探讨上,此时期对混沌的研究成果似乎不如20世纪六七十年代那样多,那样具有刺激性、突破性,但易看出此时期的研究的确是更深入、更广泛了,本文主要结合数学中的对偶空间分析理论力学的相关理论.     

束晕-混沌的复杂性理论与控制方法及其应用前景

本文系统论述涉及强流加速器等强流离子束装置中产生的束晕 混沌的复杂性理论与控制方法及其应用前景。强流离子束在核材料生产与增殖、洁净核能、放射性废物嬗变、放射性药物生产、重离子聚变、高能物理、核科学与工程、国防与民用工业和医疗等许多方面都有极其重要的应用潜力和诱人的发展前景。尤其是,近年来强流加速器驱动的放射性洁净核能系统是国内外关注的热门课题,因为它比常规核电更安全、更干净、更便宜。但是,强流离子束形成的束晕 混沌的复杂性现象已引起了国内外广泛关注,需要加以抑制、控制和消除这类现象,解决这一难题已经成为强流离子束应用中的关键问题之一。目前不仅必须深入研究这类束晕 混沌的复杂特性及其产生的物理机制,而且需要研究如何实现对束晕 混沌的有效控制,并寻求和发展其新理论、新方法和新技术。这就向强流离子束物理和非线性-复杂性科学及其技术提出了一系列极富挑战性的新课题。本文结合国内外的研究概况,根据我们多年来的研究成果,特别是我们首创性地提出了一些束晕 混沌的有效控制方法,它们包括:非线性反馈控制 法,小波反馈控制法,变结构控制法,延迟反馈控制法,参数自适应控制法等,进行重点的介绍。对上述课题当前的主要进展及相关问题进行系统的总结和比较全面综述的评论。最后 ,指出该领域今后的研究方向 ,以推动这个崭新领域的深入研究和应用发展。     

概念在物理理论中的地位和作用

 爱因斯坦认为“科学并不就是一些定律的汇集,也不是许多各不相关的事实的目录。它是人类头脑用其自由发明出来的观念和概念所作的创造。物理理论试图作出一幅实在的图像,并建立起它同广阔的感觉印象世界的联系。我们头脑里的构造究竟能否站得住脚,惟一的是要看我们的理论是否已构成了并用什么方法构成了这样一种联系。”由此可以看出概念在物理理论中的基础地位和重要的作用。每一种物理理论都表明了一种关于物理实在的图像,而概念无疑是物理实在图像的构成元素,也是物理理论的构成元素。因此分析概念在物理理论中的地位和作用是有重要的意义的。     

子空间降噪在舰船噪声混沌信号处理中的应用

结合混沌信号本身的特性采用子空间投影理论,研究含噪Lorenz模型信号和水下舰船噪声信号的降噪问题。讨论了延迟时间和嵌入维对降噪效果的影响,重点研究了为保持混沌信号的局部特性如何选择参与自相关函数计算的信号长度。采用分段自相关函数多次迭代的方法,保持了混沌的局部特性。仿真结果表明,降噪效果较为理想。     

变异理论在初中物理概念教学中的应用及启示——以“机械效率”为例

变异理论认为变异是学习的必要条件和主要机制,它从“学什么”和“怎么学”的视角为物理教学提供了启示.研究以机械效率概念为例,探讨变异理论在物理课堂教学中的应用,进而得出物理概念的教学可以从重申教师教学的主导地位、关注学生学习的知识起点、注重学习内容的结构完善、重视教学情境素材的选取等方面实现课堂教学低耗高效,促进学生物理学科核心素养的发展.     

基于深度学习的新混沌信号及其在图像加密中的应用

为提高单一混沌系统图像加密的安全性,本文提出了基于深度学习的图像加密算法.首先,利用超混沌Lorenz系统产生混沌序列.其次,利用长短期记忆人工神经网络(long-short term memory, LSTM)复杂的网络结构模拟混沌特征构造新的混沌信号.然后,利用最大Lyapunov指数, 0-1测试,功率谱分析、相图以及NIST测试对新信号的动力学特征进行分析.最后,将新信号应用到图像加密中.由于该方法生成的新信号不同于原有混沌信号,而且加密系统具有很高的复杂结构和非线性特征,故很难被攻击者攻击.仿真实验结果表明,本文提出的图像加密算法相比其他一些传统方法具有更高的安全性,能够抵抗常见的攻击方式.     

离子迁移忆阻混沌电路及其在语音保密通信中的应用

忆阻器是一种具有记忆功能和纳米级尺寸的非线性元件, 作为混沌系统的非线性部分, 能够使系统的物理尺寸大大减小, 同时可以得到各种丰富的非线性曲线, 提高混沌系统的复杂度和信号的随机性. 因此, 本文采用离子迁移忆阻器的磁控模型设计了一个新的混沌系统. 通过理论推导、数值仿真、Lyapunov指数谱、分岔图和Poincaré截面图研究了系统的基本动力学特性, 并分析了改变不同参数时系统动力学行为的变化. 同时, 建立了模拟该系统的SPICE电路, SPICE仿真结果与数值分析相符, 从而验证该混沌系统的混沌产生能力. 最后, 利用线性反馈同步控制方法实现了新构造的离子迁移忆阻混沌系统的同步, 并且采用该同步方法有效实现了语音信号的保密通信. 数值仿真证实了新混沌系统的存在性以及同步控制应用的可行性.     

非线性系统的任意项精细积分外插多步法及其在混沌数值分析中的应用

对非线性系统提出了高精度的精细积分任意项外插多步法的计算公式.本方法只需增加插值 项数即可提高计算精度，同时不会增加过大的计算量，发展完善了精细积分法.将本方法应 用于混沌方程中，取得了较好的效果.数值计算结果表明，该方法是一种高精度、高效率的 方法，在求解混沌系统上比传统方法有很大的优势. 关键词： 非线性系统 任意项精细积分多步法 混沌系统     

角动量理论在现代技术中的应用

在研究物体运动时,人们经常可以遇到质点或质点系绕某一定点或轴线运动的情况。例如太阳系中行星绕太阳的公转、月球绕地球的运转、物体绕某一定轴的转动等,在这类运动中,运动物体速度的大小和方向都在不断变化,因而其动量也在不断变化。在行星绕日运动中,行星受指向太阳的向心     

布朗运动理论及其在复杂气候系统研究中的应用

文章将从非平衡态统计物理发展和应用的角度,介绍德国科学家哈塞尔曼荣获2021年诺贝尔物理学奖的研究工作——基于布朗运动理论,建立了描述气象(天气)影响气候长期演化的随机气候学模型,并建立了寻求影响气候主因的最优指纹方法,从而能够分辨出人类活动和自然界局部改变对气候这一复杂系统的影响。哈塞尔曼的工作本质上是理论物理在实际复杂系统领域的成功应用,他采用的基础物理方法——布朗运动理论是我国杰出女物理学家王明贞和其导师乌伦贝克在20世纪40年代基于爱因斯坦的工作发展起来的^[1,2]。文章将介绍布朗运动理论的发展及其相关的非平衡统计物理思想的当代发展,以展示哈塞尔曼如何把相关的物理理论巧妙地用于气候长期预测的实际应用研究：(1)建立了快变的局部“气象”变量涨落通过耗散涨落关系影响缓变的整体气候变量的基础理论;(2)通过最优指纹方法,寻找局部“噪音”和外驱动力影响气候演化的关键要素。     

模型的移植在解题中的应用

 它山之石,可以攻玉。移植作为一种重要的方法和思维机制,在技术发明创造中具有非常广泛的应用。物理学中的力学、热学、电磁学、光学和原子物理学等分科,它们虽然属于不同属性或不同要素的物理现象,但这些不同属性或不同要素的物理现象间常常具有明显的关联,有质的差异的物理问题在处理上有时往往具有同一的规律另外这些分科中的有些概念本身就是运用移植法提出来的,如将重力势能移植到电场中提出了电势能和电势的概念,将电场线移植到磁场中提出了磁感线的概念,这就为学生运用模型的移植提供了依据和可能。     

量子理论在自然科学中的扩展和对社会科学的影响

 刚刚过去的20世纪可以说是物理学中量子理论对人类文化及人类社会产生空前影响的世纪。具体表现是,量子力学首先在物理学的其他领域产生革命性影响,又扩展到了化学、生物学等领域,进而又影响了哲学社会科学,影响人们的思想和认知观念。量子观念刚刚诞生就对黑体辐射、光电效应、氢原子光谱等问题的解决显示出了独特能力。1928年,那时奇妙的微观世界才刚刚展示它的底蕴,人们只知道两个粒子(质子和电子),但量子理论却非常成功地解答了一连串的物理之谜,使人们终于正确地掌握了氢原子和氢分子的形成,隧道效应也开始帮助人们了解放射性核的α衰变。     

重视典型事例的理论内涵 优化高中物理课堂教学——关于平抛运动在力学教学中应有地位的几点思考

科学理论的建立过程往往是人们对典型事例进行科学的观察、分析和归纳,再创造性地提出解释并对解释加以验证的过程.万有引力定律的建立过程就是其中一例,我们可以将该定律的建立过程大致划分成三个阶段: