以物理概念教学促进科学探究能力的落实——以“磁感应强度”教学为例

阐明物理概念教学与落实核心素养的联系,分析当前概念教学中存在的几个突出问题,脱离学生原有的经验、忽视学生的思维过程以及其他概念的干扰,最后针对这些问题提出促进科学探究能力的概念教学策略,并以“磁感应强度”教学为例具体展示,为高中物理概念教学提供参考.

硅功能化石墨烯负极材料的粗粒模型

硅功能化石墨烯(硅化烯)作为锂离子电池的负极材料,一旦发生分层或粉化等损伤现象,会严重地降低材料的电子输运能力和储锂容量,减少电池的使用寿命,因此要求负极材料具有较强的力学可靠性.考虑到传统分子动力学方法的模拟尺度很难达到硅化烯负极材料的真实尺度,首先采用Tersoff势函数和Lennard-Jones势函数建立了多种硅化烯的全原子数值模型,计算材料的各种弹性模量和吸附能;然后采用珠子-弹簧结构,根据力学平衡条件和能量守恒定律,结合全原子模型的计算结果,建立了硅化烯粗粒模型及其系统的能量方程;最后,通过对比石墨烯粗粒模型与其全原子模型的拉伸性能,验证了硅化烯粗粒模型的有效性.

基于大概念的机械能守恒定律单元教学设计

大概念教学可以帮助完善学生的认知结构,落实学科核心素养的培养,是当前教学改革的热点。大概念的提取是大概念教学设计的前提,通过对教材内容和课程标准的分析得出“从课标中提取”“从知识进阶中提取”的大概念提取方法。以大概念的视角对“机械能守恒定律”单元进行教学设计,得出具体教学设计路径:确定单元教学目标—制定单元教学程序—设计单元教学活动。

N-E-V分布的实用性研究

本文推导了统计热力学中粒子数N、能量E、体积V和熵S在第八种分布(N-E-V分布)情况下的计算公式,并以单原子理想气体和量子气体为例说明了N-E-V分布具有其实用性.

多元单相系的平衡态统计分布及其N_r-E-V分布的实用性

根据最大熵原理和条件极值法,对完全开放的多元单相系统Nr-E-V分布的实用性进行了探讨,并由Nr-E-V分布得到了其它几种分布的概率和配分函数表达式.最后,以单原子分子组合成的多元理想气体为例,推导了E分布的配分函数以及内能、熵和压强等热力学量的计算公式.

浅谈力学中线量和角量的关系

矢量力学中所涉及到的物理量有矢量也有标量,部分矢量根据质点组的运动状态有线量和角量.如果质点组有转动运动,则在该质点组的运动方程中肯定要涉及到角量,但是角量较线量相对复杂,理解困难.鉴于此,浅谈线量和角量二者关系,提出二者之间的统一表达式,以加深理解和灵活应用.

关于格林函数对称性讨论

格林函数法是数学物理方程中的一种重要方法,同时也是物理专业学生必须掌握的一种方法.以物理情景为依托,阐述了格林函数的物理意义,并对格林函数的对称性作了三种详细的证明.这将有助于理解和灵活地应用格林函数.

自重湿陷性黄土场地浸水楼房整体倾斜的监测与分析

宁夏同心县某住宅楼建造在没有经过处理的Ⅲ～Ⅳ级自重湿陷性黄土地基上,由于紧邻建筑物北侧的排水井未做任何防水措施,致使地基浸水导致建筑物整体向北倾斜和墙体严重开裂,短期内沉降无终止趋向,严重影响建筑物正常使用.对该工程事故的原因、监测结果、场地的黄土湿陷特征、房屋整体倾斜的趋势以及沉降机理进行了较深入的研究分析.该建筑物的湿限沉降监测代价高、经分析得出的结果实用性强,其意义超过一次原生的湿限性试验,对实际的工程工作者具有较高的参考价值.

阐述岩土材料的塑性变形

岩土材料的塑性变形即岩土界所谓土的本构关系.众所周知,土体是一种具有压硬性和剪胀(缩)性的摩擦型固体颗粒材料,存在原生各向异性和应力诱发的各向异性,所以土的应力应变关系非常复杂.文章主要介绍土的塑性变形机理和本构关系.

黄金分割与物理学联系

黄金分割比是自然界最常见的物质分配与物质构成的比例之一，是物质世界的一个重要规律，可以用一个连分数有理逼近它。Penrose拼图中两个四边形边长的比值，Penrose拼图启发下发现的准晶态AIMn合金的三维准晶态准周期序列，以及保守系中物质运动的混沌现象都与黄金分割比有关。

物理学师范专业增设生活物理课程的重要性

我国基础教育改革己迈入一个全新的阶段,在物理学师范专业人才培养中增设生活物理课程,可以有效解决传统的师范教育和目前中学的探究式教学相脱节问题,培养一批适应时代发展的初高中物理教师。

旋转硬化与统一硬化参量在修正剑桥模型中的应用

针对修正剑桥模型不能模拟土体剪胀性、应力路径转折时土体的应力应变特性以及应力引起的各向异性,将旋转运动硬化理论引入到修正剑桥模型中,给出了椭圆屈服面的旋转运动硬化机制,把等向硬化的修正剑桥模型扩展为旋转运动硬化模型.同时,为了能够反映砂土和超固结土的剪胀等本构特性,用统一硬化参量H代替修正剑桥模型中的等向硬化参数—塑性体积应变pvε,建立了一个新的基于旋转硬化与统一硬化参量的改进的修正剑桥模型.对修正剑桥模型、旋转运动硬化修正剑桥模型和新模型进行了定性对比,结果表明,新模型不但能够反映应力路径转折时土体的特性,也能描述土体的剪缩和剪胀.

基于旋转运动硬化理论的修正剑桥模型的改进

修正剑桥模型是最早建立和得到广泛承认的经典土体弹塑性模型之一,但不能模拟应力路径转折时土体的应力-应变特性以及应力引起的各向异性。将旋转运动硬化理论引入到剑桥模型中,给出了椭圆屈服面的旋转运动硬化机制,在不增加任何模型参数的情况下,把等向硬化的修正剑桥模型扩展为旋转运动硬化模型。扩展的新模型既保留了单调加载时的等向硬化的特性,又能反映应力路径转折时土体的本构特性与应力诱发的各向异性,初步验证了模型的有效性。

功能梯度层合结构中反平面运动裂纹问题

研究了功能梯度层合结构中反平面运动裂纹问题.利用积分变换把混合边值问题化成对偶积分方程,利用Copson-Si方法把对偶积分方程化为第二类Fredholm积分方程,最后求出应力强度因子表达式.

具偏心裂纹功能梯度压电粘结结构的SH波散射问题

对具偏心裂纹功能梯度压电粘结结构的SH波散射问题进行了研究.通过运用Fourier变换,将问题转化为奇异积分方程,利用高斯方法求解该方程,得到了裂纹尖端的应力强度因子和电位移强度因子的表达式.最后通过数值算例分析了材料系数及波数等对标准应力强度因子的影响.

硅碳比和空位缺陷率对硅掺杂石墨烯弛豫性能影响的分子动力学模拟

建立了不同硅碳比和不同空位缺陷率的多层硅掺杂石墨烯纳米材料的分子动力学模型,研究了各自的弛豫性能,通过模拟发现所有模型都有着明显的褶皱现象.通过对空位缺陷率为2%,硅碳比分别为0%、1.43%、2.87%、4.3%和5.74%的模型弛豫性能的模拟,发现硅原子数目对模型表面褶皱和波峰的影响较大,且随着硅原子数目的增多而更加明显.通过对硅碳比为1.435%的三层硅掺杂石墨烯模型的弛豫性能模拟,发现当空位缺陷率分别为0%、1%、2%、3%、4%和5%时,空位缺陷率越大,模型系统势能越高,体积越大.结果表明硅碳比和空位缺陷率对系统的温度和平均应力等其他弛豫性能影响较小,可以忽略.

科里奥利力对黄河沿岸水体流失的影响及当前治理措施调查

流水受科氏力的作用,对右岸的冲刷比较严重,被冲刷的每一块都会对当地的农业生产造成很大的影响。黄河沿岸的可耕地面积非常有限,防止河流沿岸水土流失对保护川道耕地有很大的意义。为了引导物理专业学生对知识的理解和应用,对黄河宁夏段沿岸水土流失和治理措施进行了调查和分析,可为水土治理提供理论依据和参考,并可提高学生的实践能力和综合素质。

学习进阶视阈下牛顿第二定律在初中物理教学中的引入

在初中物理运动和相互作用主题下,涵盖了牛顿第一定律的内容,缺少牛顿第二定律的明确表述,造成了知识之间的割裂,也不利于初高中物理的衔接.通过文献研究、教材分析、课标分析、构建模型等方式开展研究,分析牛顿第二定律定性引入初中教学的必要性,构建出了两定律的学习进阶流程.通过将牛顿第二定律引入到初中物理教学,使初中学生建立起扎实的物理知识基础,为后续物理学习起到启发作用.

基于分子动力学方法模拟硅功能化石墨烯纳米压痕过程

基于分子动力学方法,采用Tersoff势函数与Lennard-Jones势函数,结合速度形式的Verlet算法,首先对单层石墨烯薄膜的分子动力学模型进行了纳米压痕力学过程的模拟.通过模拟得到单层石墨烯薄膜的荷载-位移曲线,并对其进行最小二乘法拟合,得到了单层石墨烯薄膜的弹性模量和强度,通过和已有研究结论进行对比,验证了模型的有效性.最后建立了由双层石墨烯薄膜构成的硅功能化石墨烯分子动力学模型,进行了纳米压痕力学过程的模拟.采用同样的计算方法和过程,得到了硅碳比(硅原子数与碳原子数之比)为0.65%的双层硅功能化石墨烯材料的弹性模量和强度分别为0.98 TPa和247.33 GPa.

基于分子动力学方法的石墨烯晶胞LAMMPS代码及模型

鉴于LAMMPS代码的非界面操作和建模在数值模拟中的地位,在介绍了晶体的晶格、晶胞、原胞、基矢和晶格常数等基本概念的基础上,以石墨烯晶胞的分子动力学LAMMPS内部建模方法为例,编译了多种锯齿型和扶手椅型的单层石墨烯晶胞代码和有AA堆垛与AB堆垛的双层石墨烯代码.通过VMD可视化软件,形象显示了单层石墨烯晶胞的2×2晶格模型和双层石墨烯晶胞的2×2×2晶格模型,同时分析列举了在建模过程中需要重视的注意事项.这将有助于LAMMPS初学者快速掌握内部建模方法,并为使用LAMMPS内部建模提供了多种思路和参考.