大学物理实验信息化教学改革探索

分析当前大学物理实验教学存在的问题,构建大学物理实验信息化教学体系并对该体系的教学效果进行分析,为大学物理实验教学改革提供参考和借鉴。

具有Ruddlesden-Popper结构的杂化非本征铁电体(Ca_(1-x)Sm_(x))_(3)Ti_(2)O_(7)陶瓷的制备及其物理性能

为探究稀土离子掺杂对Ca_(3)Ti_(2)O_(7)物理性能的调控,采用固相反应法制备了Sm^(3+)掺杂的(Ca_(1-x)Sm_(x))_(3)Ti_(2)O_(7)(x=0,0.02,0.04)陶瓷样品,通过XRD、XPS、紫外-可见光吸收光谱以及第一性原理计算等方法对样品的晶体结构、光学性能、电学性能和磁学性能进行分析.结果表明:随着Sm^(3+)含量的增加,(Ca_(1-x)Sm_(x))_(3)Ti_(2)O_(7)的晶胞参数逐渐增大.Sm^(3+)掺杂导致氧空位减少,因此样品的漏电流随着Sm^(3+)掺杂量的增加而减小.同时,随着Sm^(3+)掺杂量的增加,样品的光学带隙呈现增大趋势.此外,第一性原理研究表明,Sm^(3+)掺杂可在体系中诱导出磁性能,进一步丰富了该材料的物理性能.

Ge掺杂增强Ruddlesden-Popper结构准二维Sr_(3)Sn_(2)O_(7)陶瓷杂化非本征铁电性的物理机制

准二维的杂化非本征铁电体在实现强磁电耦合的单相室温多铁性方面具有很大的潜力,然而此类陶瓷样品通常有着较高的矫顽场和较低的剩余极化强度,严重阻碍了对其的研究和应用.本文成功制备了质量高且单相性较好的具有准二维结构的双层R-P(Ruddlesden-Popper)型氧化物Sr_(3)Sn_(2–x)Ge_(x)O_(7)陶瓷样品,观察到了较高的剩余极化和与Sr_(3)Sn_(2)O_(7)单晶接近的矫顽场.微量Ge元素对B位Sn掺杂后极化强度显著增强,同时进一步降低了Sr_(3)Sn_(2)O_(7)样品的矫顽场.结合晶格动力学研究,对样品的拉曼和红外光谱进行标定,得出掺杂样品铁电性能的增强可能源于氧八面体倾侧幅度的增大和旋转幅度减小.Berry相位法和玻恩有效电荷模型进一步证实了铁电性能的增强.通过紫外可见光光度计测试得到Sr_(3)Sn_(2)O_(7)样品的光学带隙为3.91 eV,采用Becke-Johnson势结合局部密度近似(MBJ-LDA)所计算的结果与实验基本一致.总之,这项研究为此类杂化非本征铁电体的制备及铁电性能的调控提供了参考,有望促进铁电陶瓷在各种电容器和非易失性存储器件中的广泛应用.

银纳米颗粒/多孔硅复合材料的制备与气敏性能研究

采用双槽电化学腐蚀法以电阻率为10—15Ω·cm的p型<100>晶向的单晶硅片制备了孔径约为1.5μm,孔深约为15—20μm的p型多孔硅,并以此多孔硅作为基底采用无电沉积法通过调控沉积时间在其表面沉积了不同厚度的银纳米颗粒薄膜.采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪表征了银纳米颗粒/多孔硅复合材料的形貌和微观结构,结果表明银纳米颗粒较均匀的分布于多孔硅的表面上且沉积时间对产物的形貌有重要影响.采用静态配气法在室温下研究了银纳米颗粒/多孔硅复合材料对NH3的气敏性能.气敏测试结果表明沉积时间对产物的气敏性能影响较大.当沉积时间较短时,适量银纳米颗粒掺杂的多孔硅复合材料由于其较高的比表面积以及特殊的形貌和结构,对NH3气体表现出较高的灵敏度、优良的响应/恢复性能.室温下,其对50 ppm的NH3气体的气敏灵敏度可以达到5.8左右.

初中物理实验教学资源的开发

教学资源的开发是推进课程改革的重要途径,本文在明确教学资源概念的基础上,阐述初中物理实验教学资源开发的重要性;依据以往物理实验教学资源开发的经验,针对初中生的认知特点,结合课程目标和三维教学目标的要求,提出初中物理实验教学资源开发的原则,并以人教版8年级物理教材为例,对物理实验教学资源的开发进行详细的阐述.

高中物理探究实验活动类型及思路

在总结高中物理探究实验的基础上,根据学生完成探究活动任务所需要程序的特点不同,分析学生对任务处理的方式,将高中物理探究实验活动分为六类,并对学生完成探究活动的一般思路进行分析,为促进高中物理教师更有效的教学提供一些理论依据。

结合优秀生培养工作改进大学生创新训练项目的具体措施

文章主要是根据当前大学生创新训练项目的现状和存着的问题,探讨结合优秀生培养工作改进大学生创新训练项目问题的具体措施。分析改进大学生创新训练项目后对提升项目实施成效的作用和意义。

基于光热频谱检测技术的非均匀材料导热系数二维重构算法

在材料热学参数深度剖面重构理论的基础上,建立了一种基于光热检测技术的材料参数分布重构算法,用于处理有关二维非均匀材料热学和光学参数的反问题,实现对存在损伤性裂纹或含有杂质的薄板状样品的无损检测与评价.同时,该算法也是处理三维不均匀固体材料物理参数重构的理论基础.通过模拟光热信号对算法进行数值模拟,结果表明:通过3次迭代,重构函数的形态与原始函数的形态吻合良好,这说明基于光热检测技术的反演方法在理论层面上可靠、有效,可用于处理二维板状非均匀固体样品的热学参数重构.

通过物理演示实验教学提升学生的综合素养

物理新课程标准要求学生能够理解物理知识的本质,通过建构主义学习观进行学习,同时在课程理念、课程目标、学习方式及教学评价四方面提出了重大创新性要求,以提高学生的综合素养。POE演示物理实验教学策略是针对演示实验教学提出的,将演示实验教学分为预测、观察和解释三个阶段,在帮助学生理解知识本质的同时,可以更好地促进学生综合素养的提高。

SnO2/石墨烯负极材料的制备与电化学性能

为了提高锂离子电池锡基负极材料的比容量,以SnCl4·5H2O和石墨烯为原料,通过气相沉积法和高温烧结制备了SnO2/石墨烯复合材料,并研究了不同烧结温度对SnO2/石墨烯复合材料电化学性能的影响.SnO2颗粒沉积并嵌入在石墨烯的层间,石墨烯的层状结构能够缓冲SnO2的体积膨胀,进而有效提高材料的循环稳定性.利用电子扫描显微镜、X线能谱和X线衍射等表征方法和循环伏安等电化学性能测试方法对材料进行表征和分析.结果表明:当烧结温度为400℃时,材料的电化学性能最好,在电流密度为100 mA/g时,充放电循环50周后,其放电比容量仍能保持在716.6 mA·h/g;在电流密度为1 A/g时,放电比容量为431.9 mA·h/g.因此,该材料在商用锂离子电池领域具有潜在的应用前景.

物理类专业《线性代数》教学方法改进的研究与实践

《线性代数》是我校物理学、应用物理学、电子、计算机等专业的重要的数学基础课。但是由于《线性代数》内容抽象、难理解使得广大同学普遍反应难以掌握。针对学生提出的问题,文章分别从线性代数相关知识在物理类专业中的应用、尝试创新教学方式、鼓励学生查阅相关书籍扩充知识体系、采用多媒体教学等方面进行了研究。

高压引起C掺杂CaO材料磁性变化的第一性原理分析

为研究C掺杂CaO材料的磁性随压强的变化关系,利用第一性原理研究方法中的密度泛函理论(DFT),结合广义梯度近似(GGA),分别对无压力情况下CaO和Ca4O3C材料以及高压条件下Ca4O3C材料的能带结构和电子态密度进行计算,并分析压强与Ca4O3C磁矩、体积和总能量三者的关系.结果表明:C的掺入使CaO材料产生磁性,且在无压力条件下Ca4O3C材料的铁磁性最强,随着压强的逐渐增加,Ca4O3C的铁磁性随之减弱,并在475GPa时完全消失,完成磁性相变,由铁磁态(FM)转变成非铁磁态(NM).Ca4O3C材料的铁磁性可用双交换机制和杂化轨道理论解释,且由此可知含C掺杂的CaO材料的铁磁性比较稳定.

纤维质多孔材料中纤维间接触点数量的理论模型

为深入研究纤维质多孔材料的微观结构,通过建立纤维间接触点数量的理论模型,分别研究纤维在空间中三维和二维分布情况下,纤维间接触点数量的理论值。根据泊松分布的特点,结合Sampson等的研究结论,建立纤维间接触点数量、纤维直径和孔隙率的函数关系。使用Geo-Dict软件模拟纤维结构,同时计算纤维间接触点数量,再分别将纤维不同取向的理论预测值和前人研究结果相比较。结果表明:当纤维长径比不变时,纤维数量与纤维间接触点数量呈线性正比关系;当孔隙率不变时,纤维直径与纤维间接触点数量呈反比关系;当纤维直径固定时,纤维间接触点数量随孔隙率增加而减少;当纤维直径大于40μm时,接触点数量不随孔隙率的变化而改变。

碳纳米管膜/MnO_2柔性电极材料的制备及其电容性能

为了制备性能优异的柔性超级电容器电极材料,以横向网络状分布的柔性碳纳米管薄膜为基底,通过与二氧化锰的复合,制备出碳纳米管膜/MnO_2柔性超级电容器电极材料.分别利用扫描电镜、透射电镜、拉曼光谱、X线光电子能谱、恒电流充放电和循环稳定性等测试表征材料的形貌、结构和电容性能.结果表明:碳纳米管膜/MnO_2复合材料的比电容最高可达297 F/g,且碳纳米管膜/MnO_2柔性电极材料在比电容大于200 F/g时依然拥有优良的循环稳定性.

3D虚拟增强现实技术在中学物理教学中的应用研究

核心素养培养的时代要求对物理教学提出了新的挑战,面对挑战需要有新的教学手段和方式与之相适应,3D虚拟现实技术的发展为教学改革提出了新的机遇。在分析3D虚拟增强现实技术的教育需求和3D教育三要素的基础上,总结出3D虚拟增强现实技术能够为教学提供逼真性、沉浸性和交互性强的教学及问题解决情境,完成在课堂上不可能完成的实验和展示。以《平抛运动》作为教学实例进行实证研究,应用3D虚拟增强现实技术可以有效的促进中学物理教学改革,发展学生的核心素养。

硫在不同碳载体材料中的电化学性能研究

为了探索碳载体材料结构对于硫的电化学性能的影响,本文通过高温固相法将升华硫与石墨烯、导电炭黑、多孔碳等三种不同结构的碳载体材料复合,制备得到硫含量相近的三种硫碳复合材料.通过电镜扫描、低温氮吸附、X射线衍射等方法,对所制备的硫碳复合材料的结构和硫的分布状态进行了表征和分析.并进一步对三种复合材料进行了电化学性能测试,结果表明,硫负载到多孔碳中的电化学性能最好,其初始放电比容量达到了1623.2 m A·h·g-1,循环100周之后,其放电比容量仍能保持在845 m A·h·g-1.这主要因为相比于石墨烯的层状结构和导电炭黑的链状结构,多孔碳材料中含有大量的微孔和介孔,负载硫后,与硫分子的接触面积大,活性物质的利用率高,从而提高了硫的电化学性能.

柔性超级电容器用二维材料的研究进展

近年来,对柔性、可穿戴电子器件的需求日益增长,推动了人们对高性能柔性超级电容器的相关研究.二维材料因其独特的物理化学和电化学性质,引起了人们的广泛关注.本文首先简要介绍了二维材料的制备方法,随后综合论述了二维材料,包括石墨烯及其衍生物、过渡金属硫属化合物和过渡金属碳/氮化物的结构特点及其所制备的自支撑薄膜在柔性超级电容器应用中的最新进展,最后指出柔性超级电容器发展面临的挑战及这一领域未来的发展趋势.

壳聚糖与磺化聚芳醚砜复合膜材料研究进展

基于利用壳聚糖中氨基和磺化聚芳醚砜中的磺酸基团之间的静电力制备复合膜材料。综述了该类复合材料的材质选择、成膜方式以及在超微滤、纳滤、反渗透以及质子交换膜领域的应用状况,并展望了未来的发展方向。

Zn2SnO4负极材料的制备及其电化学性能

为提高锂离子电池的能量密度、充放电速度以及循环使用时间,通过改变NaOH的含量,采用一步水热法对Zn2SnO4负极材料进行制备和优化设计,并对其形貌、结构和电化学性能进行分析.结果表明:随着NaOH含量的增加,Zn2SnO4负极材料逐步由颗粒状向针状和棒状结构转变,并伴随着ZnO和SnO2等杂质的出现.此外,具有颗粒状形貌的Zn2SnO4负极材料具有良好的电化学性能,其首次放电比容量高达1353.5 mA·h/g,且具有良好的循环稳定性和倍率特性,在快速充放电锂、钠离子电池应用方面展现出了良好的前景.

MnO_2/碳纳米管膜柔性复合材料的制备及其电容性能

为了获得比电容大、工作稳定性高的柔性超级电容器,在碳纳米管膜上利用恒电流沉积法在不同沉积时间和沉积电流密度下沉积MnO_2,制备出了MnO_2/碳纳米管膜柔性超级电容器电极材料.分别利用扫描电镜和X线衍射对所得电极材料的形貌和结构进行表征,并通过恒电流充放电测试和交流阻抗谱研究了复合材料的电容性能.结果表明:复合材料的电容性能可以通过调节MnO_2的沉积电流密度和沉积时间来控制;沉积电流密度为1 A/g、沉积时间为20 min条件下制备所得MnO_2/碳纳米管膜复合材料的比电容可达356 F/g,是纯碳纳米管膜比电容的7.5倍.此外,MnO_2/碳纳米管膜复合材料的比电容经200次充放电循环后维持在初始值的96.6%,显示出良好的循环稳定性,在高性能柔性超级电容器应用方面展现了一定的前景.