霍尔效应实验自主分层次教学探究

为了解决2023版《理工科类大学物理实验课程教学基本要求》中分层次教学要求与现有仪器设备不完全匹配问题,我们结合本校实际探索了一条低投入高效能的自主化分层次实验教学途径。本文以霍尔效应实验自主化分层次教学实践为例,探究了如何在现有B层次的实验仪器上,细挖深究结合动手改造,开展C层次研究性实验和D层次设计性实验。在霍尔效应副效应研究性实验中,我们评估了所有效应的阶数,并定量测量了副效应引起的附加电势差;在角度传感器设计性实验中,我们完成了基于霍尔效应的角度传感器设计,并发展了一套两参量最小二乘法误差处理方法。自主化分层次实验教学有助于因地制宜地开展实验教学改革,提升实验教学质量。

最小二乘法精确测定Gd3Co1-xVx的点阵常数和固溶度

根据最小二乘法原理,只考虑偏心误差和吸收误差,推导出了求解正交晶系点阵常数的5个正则方程,并利用Matlab编程实现了最小二乘法精确求解773K淬火Gd3Co1-xVx系列化合物的晶胞参数。晶胞参数的变化符合费伽定律,a,b,c对V原子分数的增加率分别是0.00031nm/V原子分数,0.00047nm/V原子分数,0.00031nm/V原子分数。x>0.212,晶胞参数基本维持不变,V在Gd3Co中的固溶度为5.3%(原子分数)。

纳米化锆合金腐蚀机理的分形研究

将纳米化Zr-4合金和普通Zr-4合金进行水腐蚀并得到腐蚀面的SEM,利用计算机图像处理技术提取金属/氧化膜界面形貌图,并研究腐蚀界面形貌的分形特征。研究表明:纳米化Zr-4合金的腐蚀产物更具有保护性,其抗腐蚀性能优于普通Zr-4合金;腐蚀界面的分形分维变化说明纳米化Zr-4合金和普通Zr-4合金腐蚀规律不同,并从分形的角度上进一步揭示纳米化Zr-4合金的腐蚀机理。

利用参比强度法半定量相分析标定磁性样品金相物相

为了解决磁性样品不能用电镜进行能谱分析,给金相图片物相标定带来的困难,本文介绍了一种基于RIR值(参比强度)的XRD(X射线粉末衍射)半定量分析方法。利用RIR值半定量相分析方法,对化学计量比为Co79Gd14V7的磁性样品分析表明合金包含三个物相,分别为Co17-xVxGd2+Co7Gd2+Co3-xVxGd,且三个物相的质量百分比约为77.7:16.7:5.6。根据该样品物相半定量分析结果 ,成功对其金相图片进行了物相标定;该方法成功解决了样品由于具有磁性不能进行扫描电镜分析,合金金相难以标定的问题。

二维数字图形计盒分维的改进算法和X射线衍射谱线分维计算

通过增加图像大小调整模块,根据所选标尺的大小,在二值图的右边和下面补充最少数量的背景色,使得二值图正好能被标尺正方形完全覆盖,改进了二维数字图像计盒分维的计算方法,并利用Matlab实现了分形图形计盒分维的更精确计算。利用改进的程序对8代Koch曲线计盒分维的计算证实了该程序的有效性。XRD谱线具有某种自相似性,利用该程序计算出了合金NdAlSi的XRD谱线的计盒分维值,发现该合金的XRD谱线的分维是1.1484,因而证实了XRD谱线具有分形特征。XRD谱线分维计算方法为进一步研究影响合金XRD谱线的因素与XRD谱线分形的关系提供了研究方法。

液滴与液面碰撞对冲聚合现象研究

液滴撞击是一个复杂的过程,溅射堆积与被抛射体的速度密切相关。在撞击过程中,除了可以观察到常见的一般溅射外,还经常可以观察到在撞击中心区域的强烈抛射现象,这些被强烈抛射的物体是如何产生并获得较大的抛射速度一直未能被清晰揭示。利用牛顿碰撞定律,研究了被抛射体获得较大抛射速度的一种途径,即撞击的对冲聚合效应。不考虑液滴撞击液面过程中的复杂动力学及热力学过程,将撞击对冲聚合过程简化为两次非弹性碰撞过程,建立了撞击对冲聚合模型。该模型非常简洁地得出了碰撞过程中的被抛射体的速度以及撞击过程中的总动能转化为热能的比率。由于天体撞击过程与液滴撞击过程具有一定的可比性,研究结果对于理解天体撞击抛射和撞击熔融现象非常有意义。

低功率单轴超声驻波悬浮原理与实验实现

现有单轴式超声驻波悬浮由于未考虑超声振子的最优电声转化效率,通常需要辅助专门的功率放大器才能实现大功率声悬浮。本研究发展了一套利用交流阻抗法测定超声谐振子最佳工作频率的方法,并利用普通的声速测定仪,将超声谐振腔的共振频率与超声振子的谐振频率相匹配,实现了功率放大器不参与的毫瓦量级的两波节超声悬浮,为低功率超声悬浮的实现提供了新方案。

非线性薛定谔方程经典正则化和正则变换

引入广义坐标和广义动量,可以把量子系统严格地表述为经典哈密顿系统,本文证明了经典哈密顿量中与相位有关的变量可以自然地表述为相位差,因而经典哈密顿量可以实现去约束正则化。对于去约束正则化,证实了波函数(n-1)个分量的几率pα(α=1,…,n-1)和相位差Qα(α=1,…,n-1)构成经典哈密顿量的正则变量,而几率差zα=pα-pn(α=1,…,n-1)和相位差Qα(α=1,…,n-1)不构成经典哈密顿量的正则变量。对于2维量子系统,若保持与相位有关的变换不变,则独立变量((pα-pn)/2,Qα)(α=1,n=2)为经典哈密顿量的一组正则变量。

螺杆钻具壳体力学特性评价

螺杆钻具外壳体是螺杆钻具的关键零部件,也是易失效件之一。针对传动轴外壳体、万向轴弯壳体、定子外壳体,建立了力学分析模型和有限元计算模型,通过大量的数值计算,定量研究了不同工作载荷情况下外壳体的力学特性,获得的结论可以作为外壳体结构设计和使用的参考准则。

月球撞击坑的动力学研究

月球探测和月球资源的合理利用引起了广泛关注,月球撞击坑的研究可以提供月球的重要信息.统计研究表明,撞击坑的直径和大于该直径的撞击坑数目之间满足分形分布N(≥D)∝r-FD,撞击坑的深度和撞击坑的直径满足多项式关系d=kdDn.简化月球表面撞击过程为一个简单的完全非弹性碰撞,可以得到撞击的动力学微分方程;对撞击过程的阻力项做非线性近似并忽略非齐次项,可以得到撞击方程的解析解:y=dtanh(kdt).由此得到撞击物的撞击速率随撞击深度二次方减小:v=kd2-ky2,撞击坑形貌方程满足方程:lnr=1nlnkvdT2-nβr.理论推导撞击坑的深度和撞击坑的直径满足多项式关系,这和实际撞击坑的统计结果相符合.在无标度区域,撞击物的速率和大于该撞击速率的撞击物数目之间满足分形关系:N(≥v)∝v-FD,速率分布为:f(v)∝v-(FD+1).

螺杆钻具挠性轴力学模型建立及主控因素敏感性分析

挠性轴是螺杆钻具中的关键零部件,也是易失效件之一。针对挠性轴常见的失效特征,结合具体工况,建立了力学模型和有限元计算模型,通过大量的数值计算,研究了挠性轴主控因素对整体应力水平的敏感性,并根据计算结果进行了结构优化。计算结果表明,优化方案可大幅度降低挠性轴的整体应力水平。

螺杆钻具新型万向轴的结构设计

针对螺杆钻具配用的花瓣式万向轴寿命短及结构和功能上的弊端,研制了螺杆钻具新型万向轴。以5LZ172螺杆钻具为例,对新型万向轴做了强度校核,其最细处的连接轴外径D=54mm,总轴向力F=75kN,承受最大工作扭矩M_n=6845N·m,连接轴的材质为40CrNiMo,许用压应力[σ]=980MPa,许用切应力[τ]=500MPa。用第三强度理论校核连接轴强度,σ_(r3)<[σ]=980MPa,连接轴强度足够。现场试验后检测表明,仅钢球和球窝有轻微磨损。

非线性介观电路中的崩塌与回复现象

对非线性介观电路中电流的量子动力学行为进行研究。研究表明:由于非线性双向二极管的影响,使得在非线性介观电路中电流的平均值随时间变化存在被调制的现象。即在非线性介观电路中电流的平均值随时间变化存在周期性的崩塌与回复现象,并讨论了参数的变化对这种调制的现象的影响。

基于语料库的汉语成语原型语法功能分析

以往对汉语成语的研究多集中在成语的出处、文化和含义等方面,但是留学生并不知道该如何正确地使用成语。针对这种情况,本文利用现代汉语语料库对《汉语水平词汇与汉字等级大纲》[1]中成语的语法功能进行了分析,将其功能按照原型理论分成6类:定语性成语、状语性成语、宾语性成语、谓语性成语、补语性成语和插入性成语。本文细致分析了每类成语的特点,并讨论了上述研究成果在对外汉语教学中的应用。

在瞬时本征基矢下看绝热近似解——以一个精确可解的两能级模型为例

利用表象变换,把一个精确可解的含时两能级哈密顿量,变换成以瞬时本征态为基矢的不含时哈密顿量。在瞬时本征态为基矢下,量子绝热定理的物理图象变得非常清晰,有助于我们理解量子绝热定理。

掺Nd硅基氧化薄膜光致发光特性研究

通过对SiO2:Nd的PL谱分析,并与SiO2:La、SiO2:Ce、Si+→SiO2、C+→SiO2等的PL谱进行比较,总结出薄膜光致发光的一些特性.

倒易晶格原胞与基底变换

通过对正格子与倒格子原胞基矢的分析,指出两种基矢实际上构成三维线性空间的两个基底,并给出了基底变换矩阵以及任意矢量在两基底下的坐标联系.

用罗朗展开分解有理分式

给出了用罗朗展开分解有理分式的新方法,较待定系数法具有明显优势.

倒易晶格原胞与基底变换

通过对正格子与倒格子原胞基矢的分析,指出两种基矢实际上构成三维线性空间的两个基底,并给出了基底变换矩阵以及任意矢量在两基底下的坐标联系.

一维单原子链空位的一种新统计方法

视一维单原子链中原子为谐振子,运用玻尔兹曼分布给出了空位的一种新统计方法.