国外创新物理实验设计选介

我们从美国<物理教师>杂志中选择、编译了如下两个创新实验设计资料,供读者借鉴、参考.     

完整有势力学系统的高阶Lagrange方程

首先提出力学系统高阶速度能定理,阐明了系统高阶速度能量的物理意义;然后提出力学系统有势的一般判据.在此基础上,引入高阶Lagrange函数,得出完整有势力学系统的高阶Lagrange方程,并得到系统高阶循环积分和高阶广义能量积分. 关键词： 高阶速度能定理 有势力学系统 高阶Lagrange方程 高阶Lagrange函数     

激光光束管控中光瞳光轴自动准直技术的应用

针对复杂光机系统设计中光瞳光轴位置的传递问题,构建了光瞳光轴镜耦合控制的算法模型以及实施控制的解析公式。依据耦合控制流程,阐述了解析公式中各系数的标定过程及其方法。同时通过搭建的试验光路,验证了上述模型及解析公式的合理性。结合探测器靶面上解算出的光瞳光轴光斑中心,通过光瞳光轴耦合镜各自两电机联动控制,可单步内实现光瞳光轴的快速耦合。执行3次不同控制策略下的光瞳光轴耦合,可使光瞳耦合精度达到近场光斑的0.2%,光轴耦合精度达到3μrad。     

电磁感应中导体棒的收尾状态概述

导体棒在磁场中运动情况的判断,是电磁感应中常见问题.它既可考查全电路、牛顿定律、功能关系等重要知识点,又可考查学生分析、判断、推理能力及综合应用能力.在高考中常作为"压轴题"出现,在教学中也作为重要的题型重点讲解.现对各种情境下导体棒运动状态及收尾速度作一一分析(表1).     

注意绳系连接体的速度关系

求解用绳子连接物体的速度关系问题,是中学物理教学的一个难点.实际上在中学物理中的绳子一般都不计质量和形变,因此当绳子拉紧时,绳子上各点沿绳子方向的速度大小必然是相等的.在问题     

哈勃常数——一个难有确定值的重要参量

 何常同志的文章(《哈勃常数战和宇宙命运》,本刊1994年第4期11-14页)介绍了测定河外星系的几种方法、哈勃常数50与100之争,以及哈勃常数与宇宙命运的关系。本文旨在向读者介绍哈勃常数值演变的历史、近年来用不同方法测定的哈勃常数值以及对此问题的几点小结。     

τ轻子物理

 粒子物理学中所研究的粒子,如果按照它们自身所具有的相互作用力来划分,可以分为强子和轻子两大类,各种相互作用的性质是十分不同的,具有了某一种相互作用力的粒子就会按照这种相互作用力的性质发生衰变、反应过程,强子具有强相互作用力,电磁相互作用力和弱相互作用力。但是,轻子就只具有电磁相互作用力(如果它带有电荷的话)和弱相互作用力。所以,强子和轻子的各种行为是十分不同的。     

用修正的RELIEF方法测量高速空气流瞬时速度的理论研究

修正了拉曼激发激光感应电子荧光（ＲａｍａｎＥｘｃｉａｔｉｏｎｐｕｌｓｅＬａｓｅｒ－ｉｎｄｕｃｅｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＦｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ简称ＲＥＬＩＥＦ）方法，以实现对亚音速和超音速空气流多点时速度的测量，测量精度优于２％。     

自校准靶型在冲击波实验中的应用

在使用任意反射面速度干涉仪(VISAR)测量运动表面速度的过程中,利用双灵敏度方法可以获得唯一的速度。由于双灵敏度方法对速度的判断需要人为干预,所以就会出现速度的非唯一性问题。在成像型VISAR中,由于散斑和条纹质量下降等问题,该现象更加严重。提出了一种可进行自校准判断的靶型,可以在获得冲击波速度的同时获得唯一冲击波速度,从而改进了双灵敏度方法。通过积分速度曲线的面积,获得运动表面所经历的距离。比较几组相近速度曲线的积分值与已知样品的厚度,可以获得准确的冲击波速度历史曲线图。同时该方法也是一种从实验上验证VISAR系统不确定度的方法,与理论上的评估结果相互吻合,证明了该方法的正确性。这种改进的双灵敏度测速方法和不确定度评估方法,可为未来的VISAR诊断精密化发展提供技术思路。     

甲烷-煤尘爆炸物火焰传播特性

 在10 m³的爆炸罐中对体积分数为8%的甲烷和75 g/m³煤尘的混合物进行了系统的燃烧爆炸实验。分别利用光测方法和压力方法得到了爆炸物的层流燃烧速度、火焰传播速度、火焰厚度、马克斯坦长度以及爆炸特征值的变化规律。结果表明,在常温常压下,当点火能为40 J时：利用光测法得到的8%甲烷与75 g/m³煤尘混合物的燃烧速度为0.437 m/s,而根据压力-时间关系得到的混合物燃烧速度为0.459 m/s,两者符合较好;用火焰厚度与马克斯坦长度判定的火焰发展趋势相同,即向外传播的火焰趋于稳定;爆炸物的爆炸特征值最大值出现在0.5 m处,壁面的爆炸特征值偏小。