科学方法显性化的教材编写研究——以单摆模型建构为例

"模型建构"是物理学科核心素养的重要组成部分,"模型法"是培养学生模型建构能力的重要方法.文章尝试以模型法建构"单摆"模型为例来研究中学物理教材编写应如何合理显性化科学方法,并提供一定的教材编写建议.     

大道至简 多项式放缩——放缩法解决函数零点和不等式问题

放缩法是解决不等式问题的常用方法.高中数学常把函数零点与不等式问题融合在一起,考查学生的综合能力,故而使得放缩法成为教师教学的难点,与学生解题的关键点.本文就放缩法的本质、实操步骤以及具体案例进行详细分析.以期将该方法微讲解.     

落球法测量液体黏滞系数的实验探究

黏滞系数是描述液体内摩擦性质的一个重要物理量,在工业、农业以及医学方面有着重要的应用。在黏滞系数的诸多测量方法中,传统的落球法现象直观,被广泛应用于大学物理实验。然而,目前落球法常用的秒表计时或光电门计时都会代来很大的不确定度。对此,我们提出了全新的测量理念——低速摄影法。与传统光电法以及CCD法不同,我们放慢视角,设置较长的曝光时间,用每张图片记录下小球“单位时间”下落轨迹。基于轨迹长度以及曝光时间等参数,可以直接算得小球匀速下落速度,进而求得黏滞系数,具有响应快、精度高、装置简的优势。进一步的,基于低速摄影法,实验观测到高速下落的小球受涡流、压阻作用而旋转、偏离竖直线的现象,并结合数据与模型探讨了其对结果的影响。分析表明,落球法测量黏滞系数实验中可通过小球密度和半径的调节来控制落球速度,有效避免涡旋和压阻带来的误差。     

使用拍照手机的数字图像相关测量系统在实验力学教学中的应用

为了加深对力学知识的理解以及激发学生对实验力学的兴趣,本文介绍了基于拍照手机和二维及三维数字图像相关方法相结合的变形测试方法.首先以经典的单向拉伸实验为例,应用拍照手机和二维数字图像相关法测量了铝合金试样的载荷?应变曲线,井引入"补偿法"思想消除手机成像系统的成像误差以实现高精度的应变测量.随后,利用基于单个拍照手机和...     

ZnSe薄膜的化学反应辅助热壁外延法生长及特性研究

本文通过将新型化学气相反应促进剂Zn(NH4)3Cl5引入到热壁外延系统中,以二元素单质Zn和Se为原料,直接在Si(111)衬底上生长了高质量的ZnSe晶体薄膜,薄膜成分接近理想化学计量比。研究了主要工艺参数对薄膜生长形貌和性能的影响。采用SEM、AFM、EDS和PL谱技术研究了生长的ZnSe薄膜的形貌、成分和发光特性。研究结果表明,热壁温度和生长时间是影响ZnSe薄膜形貌的主要因素;气相反应促进剂在薄膜生长和调节成分方面扮演了关键角色,Zn(NH4)3Cl5的存在使得Zn(g)和Se2(g)合成ZnSe晶体的反应转变为气固非一致反应,从而更容易获得近乎理想化学计量比的ZnSe薄膜。ZnSe薄膜在氦镉激光激发下,室温下PL谱由近带边发射和(VZn-ClSe)组合的SA发光组成,而在飞秒激光激发下,仅在481nm处显示出强烈的双光子发射峰。     

半导体单晶生长过程中的位错研究

阐述了现有的半导体单晶位错模型,即临界切应力模型和粘塑性模型的基本理论及应用状况.分析了熔体法单晶生长过程中影响位错产生、增殖的各种因素,以及抑制位错增殖的措施.与熔体不润湿、与晶体热膨胀系数相近的坩埚材料,低位错密度的籽晶可有效地抑制生长晶体的位错密度;固液界面的形状及晶体内的温度梯度是降低位错密度的关键控制因素,而两因素又受到炉膛温度梯度、长晶速率、气体和熔体对流等晶体生长工艺参数的影响.最后,对熔体单晶生长过程的位错研究进行了展望.     

溶剂热法合成CoS2纳米粉体

本文采用溶剂热法,以CoCl2·6H2O 、Na2S·9H2O为原料,乙二醇和无水乙醇为溶剂,在180 ℃恒温下制备出CoS2纳米粉体.用XRD和SEM、TEM对其组成、粒径大小、表面形貌进行表征,用VSM对其铁磁性进行测量.结果表明, 制得的CoS2为粒度均匀、粒径分布在10～50nm之间的球形铁磁性纳米材料.     

氧化镍纳米晶体的制备及其过程分析

为了开发一种新型纳米氧化镍催化剂,能有效地应用于生物质气化过程中去除焦油,本文采用均匀沉淀法成功地制备了纳米氧化镍晶体,并利用TGA、FTIR、XRD、BET、YEM等分析手段对前驱体和产品的性能进行了表征.同时,对前驱体的分解过程进行了全面的分析.分析结果表明前驱体是水合碱式碳酸镍,其分子式为NiCO3·Ni(OH)2·nH2O,它能在360℃下完全分解转化为纳米NiO,同时煅烧条件对合成纳米NiO的晶体粒径影响很大.实验证实所得纳米NiO颗粒呈球形,分散性好,纯度较高,属立方晶系结构,平均粒径约为7.5nm,其BET表面积为187.98m2/g,这显示纳米NiO晶体具有作为高效催化材料的应用可行性.     

精密光梳测距的发展

大尺寸装备制造、空间中航天器编队飞行等领域面临大量程、高速、高精度的绝对距离测量需求,传统的干涉相位法与飞行时间法已经无法满足测量需求。随着光频梳的出现,能够利用光频梳在时域及频域中的高分辨特性,将其应用于测距中。双光梳测距在解决了量程扩展问题后,成为了集大尺度、快速测量、高精度于一体的光学测距手段。梳理了光梳测距的发展过程,阐述了双光梳测距发展过程遇到量程扩展、噪声抑制、空气折射率补偿、光源小型化等问题及解决办法,为双光梳测距系统的完善提供理论指导。     

HIGH-FREQUENCY VIBRATIONS OF CORRUGATED CYLINDRICAL PIEZOELECTRIC SHELLS

Coupled extensional and flexural cylindrical vibrations of a corrugated cylindrical piezoelectric shell consisting of multiple pieces of circular cylindrical surfaces smoothly connected along their generatrix are studied. To validate the results for the case of relatively thick shells or equivalently high-frequency modes with short wavelengths, existing analysis is extended by considering shear deformation and rotatory inertia. An analytical solution is obtained. Based on the solution, resonant frequencies and mode shapes are calculated.