欧洲大学非物理专业的大学物理教学

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在新时代新要求下,大学物理课程亟待改革.欧洲作为现代大学的发源地,其课程设置是应予参考的范例.本文调查了欧洲高水平大学中物理课程的设置和学分情况,统计结果显示,物理课程仍然是大部分学校、大部分理工类、学科的基础通识课程.针对不同学科,更加灵活、合理多样的课程设置可能是未来大学物理改革的方向.
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本文基于Matlab软件平台,通过编写程序来处理惠更斯-菲涅耳公式.利用图片像素实现各种孔形光源的亮度值,再用Matlab循环计算光屏上复振幅分布,可简单快速地实现任意形状及亮度孔的近场和远场衍射图案的数值模拟,给出任意形状和任意亮度孔的衍射图案.模拟近场衍射特性时,衍射图像中央存在光强减弱、增强两种情况,验证了近场衍射到远场衍射的过程中央光强变化逐渐减少;模拟正多边形孔衍射特性时,验证了当正多边形的边数趋于无穷大时,衍射图像为圆孔衍射;最后,给出任意形状和任意亮度孔的衍射图案.
基于光闪烁的颗粒物浓度测量技术已成为工业现场非介入式测量的重要手段.为研究工业烟道内烟尘粒子谱分布和粒径对探测光束强度的影响,以朗伯-比尔定律为基础,结合粉尘消光系数与烟尘种类、中位粒径等关系,模拟计算了烟尘粒子粒径满足对数正态和高斯两种分布状态下探测光强的衰减情况.从计算结果看:满足对数正态分布的烟尘粒子对光束衰减更明显,且粒径越小衰减效果越明显.
玻恩规则是量子力学的一个基本假设,它建立了量子力学中波函数与实验测量之间的对应关系.然而,有一些推广的量子理论尝试对玻恩规则提出修正,修正后的理论存在与玻恩规则预测不一致的情况,即可以有多阶干涉效应.近年来,有许多研究者在不同的实验体系上通过测量多阶干涉项来对玻恩规则进行检验,得到的实验结果与玻恩规则预测的结果在误差范围内相符合.本文介绍了光学体系和自旋体系中检验玻恩规则的设计原理,并从改变观测量的角度对自旋体系中的设计原理做了补充.希望能对今后玻恩规则的理解与研究有所帮助.
本文旨在通过解析法严格证明刚体定点运动的等效转轴与瞬时转轴的唯一性,并探究定点运动的欧拉角位移矢量性成立的条件.利用过渡矩阵及其特征向量的性质对等效转轴的唯一性进行了证明,并在此基础上印证了有限欧拉角位移不是矢量.随后证明了瞬时转轴唯一性,并基于过渡矩阵的微分运算得出无限小欧拉角位移为矢量的结论,给出了瞬时转轴方向向量与欧拉角之间的解析关系.基于矩阵运算对定点运动相关结论的严格证明和分析充实和完善了刚体定点运动的描述,证明和分析过程进一步展示了矩阵及其特征值性质在复杂刚体运动分析中的优势.
本文首先通过高校演示实验使用现状调查与分析,发现大部分理工类高校演示实验课时少,利用率低,达不到应有的教学效果.其次提出一线教师应不断进行教学理念创新和实践,根据各院校自身教学特点,开发和设计便携式随堂演示实验仪,构建便携式课堂演示实验仪器体系,提升学生物理课堂学习效率.最后以笔者在波动光学“单缝衍射”教学过程中随堂使用便携式波动光学演示仪做为教学案例展示,阐述物理演示仪器在日常教学中对培养学生物理思维和创新能力的作用.
新冠肺炎疫情期间,线上教学作为应急教育策略,保证了教学工作的稳步开展.本文总结了北航物理学院在疫情期间线上教学的实践经验,分析了“学生线上学习体验”的调研数据及访谈内容.结果 表明学生对线上线下两种学习模式的学习体验存在显著差异(如师生互动频度、学习压力),并且这种差异会随着学习时间的推移发生变化.学生高度认可线上教学交互环节的设计以及论文式等科学评价手段,并对返校后线上线下混合式教学模式充满期待.这场大规模线上教学实践在创新教学方法、提升学习挑战度、帮助学生实现自主学习的高阶目标等方面,都与一流课程建设
本文基于专业基础课程“电磁场与电磁波”中高斯定理这一内容,开展了以“教”为主的教学活动设计,提出了引、立、破、拓、结5个教学环节,实现了知识传承、能力迁徙的教学构想.同时,从t3个维度有机融入课程思政元素,不仅破解了决定立体角的大小、正负的关键要义、闭合曲面立体角的计算等教学难点,而且还引导学生多角度看问题,助推学生正确的人生观、价值观和世界观树立,实现了“在价值传播中凝练知识底蕴,在知识传播中实现价值引领”的课程育人目标.
利用手机陀螺仪传感器和phyphox软件,记录手机在空中自由旋转时的角速度曲线,根据质心系中的总角动量和机械能守恒,可以确定手机惯性张量的相对值.在惯性张量的非对角元素为零的假设下,得到了对角元素相对值的解析表达式.如果考虑非对角元素,则可以用梯度下降算法求解,将结果代入欧拉动力学方程,验证了其正确性.
本文通过数值模拟研究了具有能量子库的活性布朗粒子动力学.首先,在自由场中,我们的计算表明活性布朗粒子不存在定向运动,而且均方位移随时间非线性变化.其次,在谐振子势中,我们发现粒子的自由扩散受到了限制,但相同时间内,活性布朗粒子的扩散区域比被动布朗粒子大.最后,在非对称周期势中,我们计算了活性布朗粒子的位置分布,同时计算不同势垒高度下,活性布朗粒子平均速度随时间的变化,结果表明活性布朗粒子能否将储存子库的能量转化为定向运动依赖于势垒高度.
借助三维球的性质以及速率分布函数与某个方向速度分布函数的关系,用一种较为直观且不需要偏微分方程的方法推出三维空间的麦克斯韦速度分布率.