大雁南飞之物理意象

金秋十月又见大雁南飞;遥看天际那美丽的"人"字形或"一"字形雁阵,给人以一种和谐自然之意象美.这美妙的自然景观是否暗含某些道理呢? 奥运赛场上各国运动员奋勇争先,无论是速度滑冰,场地自行车,还是中长跑等以速度与耐力决胜的项目.运动员常常采用跟随战术,直到最后阶段才发力冲刺,往往取得骄人战绩,而那些领跑者常常在最后阶段因体力不支而被后来者甩在后面.     

眼见为实(上):磁畴成像

看到了,才相信安得物理论虚实,眼见为真定认知。只是江山多乱序,此峰难断彼峰斯。1引子自然科学,之所以在人类认识和实践中具有崇高信誉和地位,笔者以为有两个运行要素是重要的:严密的分析推演逻辑和眼见为实的理念。前者太过高深,笔者不敢谬论;后者即为本篇学习体会之主角。眼见为实,即"Seeing is believing",通俗一些即"看到了,才相信"。刚开始我们也许只能看到局部,如瞎子摸象,然后我们相信局部并推演全局.     

万物行明轨,格知道隐形

<正>古代对"人"有讲究,今人则拜"物"而专长。人有男女而阴阳,由性格而自我,也因人生轨迹不同而沉浮。我们可以由此说一个社会意义上的人生有三重属性:性别、性格和轨迹。治心者研究和把玩这三重属性是成功的必备:以性别为基础而治最简单、最容易、也最成功;以性格为目标而治就比较难,并无一定之规,虽然也有很多"正统""邪说";以设计轨迹而治,这是现代教育的魔道,所谓"不能输在起跑线上"的哲学大行其道,蔚为壮观。电子也有三重属性:电荷、自旋和轨道。如果对照电子与人的三重属性,您会发现其中的相似性很高,虽然也有差异。当然,凝聚态     

高能天体物理前沿鸟瞰(下)

 中子星的质量有一个上限,其值大约在3个太阳质量左右.质量大于上限的星,引力坍缩后不能形成稳定的中子星,而将形成黑洞.黑洞是引力非常强的空间范围,其中的光也不能逃离黑洞.黑洞的可能存在,象中子星一样,也是三十年代就预言了.同样,它也是直到六十年代才受到重视,成为天体物理中最常见的名词之一.     

受迫振动的策动力和暂态过程

本文拟对受迫振动中的策动力及暂态过程作简短讨论,以期澄清教科书中某些不完全正确的叙述和未予深入讨论的概念。 一个阻力和速率成正比的线性弹簧振子,在时间的谐和策动力作用下,其运动方程为式中m为振子质量,γ为阻尼系数,κ为弹簧的倔强系数,F0为策动力力幅,ω为其角频率。我们强调指出,(1)式中的策动力只是时间的函数,和振子在什么地方无关,这才有一般书上给出的响应结果特别是共振现象。 如何应用机械力实现谐和策动力呢?一些作者引用图1所示的例子:一半径为R的轮缘通过长为l的杆与一弹簧振子相联结。当轮以角速度ω转动时,将给振子m…     

物理·缘

正生活中总有一些时光,经历过,才发现它已深深印刻在记忆中。再回首,才体会沉淀下来的都是静谧与幸福。已近而立,这一小半人生中竟有一大半时间是在学习和探索物理中度过的。过去的,已经云淡风轻,此时只觉岁月凝实,终不负与物理的那点缘。我时常会想,人的命运大概就是一个个的"费曼路径积分",可以走的路有千千万万,但最后都会走向同一个终点。生活中的那些"微扰",并不能影响整个人生的走向。最直接的体     

物理教育从名词谈起

中文"物理"一词最早的出处,应该在<庄子>一书中的<知北游>篇中提到"圣人者,原天地之美而达万物之理."<秋水>篇提到"道……,是所以语大义之方,论万物之理."<天下>篇又提到"判天地之美,析万物之理,……,寡能备于天地之美,……."庄周显然不赞许分析法,而以"道"论理.到晋朝,杨泉有<物理论>一书.到宋朝,朱熹(1130-1200)有"欲致吾之知,在即物而穷其理也."之语.明朝方以智(1611-1671)受西学影响,著<物理小识>一书,重视"质测"(即观察测量).此时之"物",尚泛指万物.     

一种有趣的电磁感应摆

介绍了一种有趣的电磁感应摆,该摆利用电磁感应现象中出现的磁力作为策动力,利用电子开关电路控制策动力出现的时间,使摆锤在一个全振动周期内受到4次策动力的作用,从而使得该摆能够不停地摆动下去产生"永动"效果,并详细介绍了它的工作原理和制作方法.     

物理学咬文嚼字之一百万物皆旋(下)

正4 Spiral Spiral,spire,与to turn有渊源。大自然用spiral来创造许多结构,比如植物的卷须(tendrils),星系的旋臂(curling arms of galaxies),还有螺壳,所以汉语将之译为螺旋。弯曲是在有限空间获得长度的策略,是动植物都会自动采用的策     

拓扑畴缺陷输给了维度?

正俗话说:爱美之心,人皆有之。科学家可能尤其如此。物理学家爱物理之美而非佳人之美,大概是因为美人背后有很多"负"作用。物理之美纯粹而局域,在养眼之外还可以被翻来覆去:"推一推、敲一敲"美其名"推敲","召之即来、挥之即去"美其名"兴趣","最爱湖东行不足,绿杨阴里白沙堤"美其名"爱好"。物理之美首先在视觉、其次在运用、最高在构造。以笔者"坐井观天"之视野,信手拈来几幅视觉余香,如图1所示。物理人如果爱美,一旦视觉上享     

爱因斯坦建立狭义相对论的关键一步——同时性定义

本文阐明了双程(回路)光速的数值可以由实验直接给出,但是单向光速的数值不能由实验获得而只能通过单向光速各向同性的假设使之等于双程光速的数值.有了这个(假定的)单向光速的数值就可以同步惯性系中的所有时钟,因而定义了惯性系的时间坐标,正是由于这种同时性定义,爱因斯坦才进而发现了狭义相对论.迄今为止所有测量光速的实验给出的都是双程而非单程光速的数值.为了从理论上阐述单程光速无法测量,我们介绍了爱德瓦兹同时性,它是使用双程光速不变而单程光速任意的假设来定义的;同时给出了与之相应的爱德瓦兹变换,进而讨论了这种同时性与爱因斯坦同时性的关系.通过时间膨胀和长度收缩效应阐明了二者在物理上是等价的,也就是说单向光速的效应在实验中不会显现.     

嫦娥四号月球背面探秘之旅

<正>在地-月系统长期的演化过程中,地球和月球之间的潮汐力使月球的自转逐渐减缓,最终导致月球被地球潮汐锁定,使得月球总是同一面朝向地球,所以从地球上始终不能完全看见月球的另一面(仅有18%因天平动效应和视差而被观测),因此被称为月球背面。月球背面的第一张影像由前苏联的"月球3号"环月探测器在1959年10月拍摄,揭开了月球背面的神秘面纱,直到1968年12月的阿波罗8号任务环绕月球时,才直接用眼睛看见月球背面。2007年中国发射了嫦娥一号,获取了分辨率为120     

浅谈如何提高学生学习物理的兴趣

浓厚的兴趣将是人们刻苦钻研、勇于攻关的强大动力。孔子曰:"知之者不如好之者,好之者不如乐之者。"爱因斯坦说:"兴趣是最好的教师。"杨振宁博士也说过:"成功的真正秘诀是兴趣。"学生只有对物理感兴趣,才想学、爱学,才能学好,从而用好物理。因此,如何激发学生学习物理的兴趣,是提高教学质量的关键。     

激光干涉仪引力波探测器的噪声和灵敏度

<正>引力波是爱因斯坦"广义相对论"的重要预言,引力波探测是当代物理学重要的前沿领域之一。引力波的发现开辟了引力波天文学研究的新纪元。早在1916年,爱因斯坦就根据弱场近似,预言了引力波的存在。但是直到今天引力波才被发现,前仆后继,科学家为之奋斗达百年之久。关键的困难就是引力波强度太弱,引力波探测器的灵敏度太低,引力波信号完全湮没在噪声本底之中。在引力波     

改变实验条件,提高运用科学方法解决实际问题的能力

教材中设置的许多实验有着一定的局限性,实验的条件往往是"理想"化的,实验的方法和结论都是预定和现成的,而且与现实生活往往存在着一定的"差距",如果改变实验的条件及实验方式,使之更接近自然的真实,更符合生产、生活中的实际.用这种方式对课本实验进行变换处理而进行的研究与探索才真正符合与体现研究性学习的特点,才更有利于研究性学习目标的实现.体验科学的含义,养成科学精神和科学态度,掌握基本的科学方法,从而提高综合利用所学知识解决实际问题的能力.就因陋就简、就地取材而言,相对于先进、复杂的实验设备、仪器,一些简单的替代性实验同样起着独到的作用.对此,物理学家麦克斯韦有精辟的见解:"一项演示实验,使用的材料越简单,学生越熟悉,就越能获得所验证的结果."     

研究型人才培养模式下大学物理课程教学改革与实践

为培养学生的科研能力和基本的科研素质,在大学物理教学中依循"让学生了解科研,理性地热爱科研,掌握必要的科研方法,将来才有可能从事科研"的思路,采用"科研式"教学模式.引领学生感悟自然之美,热爱物理,树立"纯粹为学"的理念;启发学生深度思考,鼓励学生提出基本的科学问题;引导学生自主学习,运用科学的方法解决问题.课程考核应夯实学生的基础知识,体现严谨求实、不断进取的精神,同时注重质疑和创新,培养学生的批判性思维.     

授人以鱼 不如授人以渔

 著名物理学家严济慈与大学生对话时强调:不在于"学会",而在于"会学"。因此,教师要有新的理念,要教给学生有效的学习方法,不能急功近利、停留在嘴上,而应着眼未来、在行动上落实。教师要把握好"授人以鱼不如授人以渔"的教学原则。在教学中想方设法使学生进入"会学"的境界,使学生在知识的海洋中"捕捞"得法,"鳖篓"里的"鱼",犹如泉涌。只要学生获得了打开知识宝库的钥匙,就能更好地建立掌握新知识、新技能的支撑平台和发展空间。     

成长之路遇恩师物理教研柳花明

唐代著名文学家韩愈在《马说》中写道:"世有伯乐,然后有千里马.千里马常有,而伯乐不常有."伯乐是指擅长相马,现指能够发现人才的人或老师. 同时,孔子及其弟子在《论语·述而》中写道:"三人行,必有我师焉.择其善者而从之,其不善者而改之."意指几个人同行,其中必定有可以当我老师的人. 所以,在我的物理教研成长之路上,也遇到几个有着相同志向的同行,并且给与我很多的指点和支持,我虽非千里马者,然而更需要感谢这些伯乐之师们.     

如何激发学生学习物理的兴趣

在教学中,结合学生生活实际和认知背景创设一些生动又直观的生活实例,常常能吸引学生,使学生注意力集中,使学生带着浓厚的兴趣和强烈的求知欲望及明确目标投入到新课的学习中来.学生对物理不能产生兴趣,就难以进入物理之门.我国古代教育家孔子也曾说过,"知之者不如好之者,好之者不如乐之者."只有"好之"、"乐之"才能有高涨的学习热情和强烈的求知欲望,才能以学为乐.因此,在知识严谨的物理教学中,培养和激发学生的学习兴趣,并将其渗透到每个教学环节,贯穿于教学的全过程是十分必要的.     

用一种分数阶算法研究非马尔可夫过程中阻尼与涨落的竞争机制

基于分数阶朗之万方程和随机行走理论, 建立了一种用于研究非马尔可夫系统中随机变量随时间演化的数值模拟算法, 称之为分数阶随机行走模拟法. 进一步运用此算法分别数值研究了无阻尼有涨落、 有阻尼无涨落和阻尼与涨落兼备三种情况下, 受欠扩散分数阶朗之万方程约束的随机变量随时间的演化行为. 结果显示阻尼和涨落存在竞争关系: 高斯型涨落的影响会随着时间的增长被"抹平", 从而凸显阻尼使系统趋于平衡的作用; 而长尾型涨落则由于包含"小概率大贡献"事件, 使得长时间演化之后系统变量仍以一定概率出现突然变化. 关键词： 非马尔可夫 欠扩散 阻尼与涨落 分数阶朗之万方程