物体重心存在性的探究

人们在不同的教育阶段对重心的了解不同,这主要是由于不同的阶段物理教学给出重心的定义略有不同.为了更好地理解物体的重心情况,运用经典力学推导出了更为严谨的重心定义;并且证明了地表附近小尺度物体存在重心且与质心重合;也证明了大尺寸的物体的质心并不是其重心;而更大尺寸且非高度对称的物体只存在“重线”,不存在重心.

单纳米粒子表面的甲醇电催化氧化过程

由于全球资源短缺和环境污染等问题日益加剧,开发利用洁净高效的新能源已成为当今社会研究热点.其中,直接甲醇燃料电池(DMFC)具有低温启动、无需重整制氢、洁净环保和体积小巧等特性,展现出较好的应用前景.DMFC的阳极反应为甲醇氧化反应,甲醇的完全氧化涉及到复杂的六步电子转移反应过程.揭示甲醇氧化的反应路径与机理,阐明催化剂的真实活性中心以及毒化效应,对于高效催化剂的设计和制备至关重要.随着纳米技术的发展,在单颗粒水平对纳米催化剂进行表征受到了越来越多的关注.因此,亟需发展具有高灵敏度的原位界面表征方法,实现纳米尺度的精准测量,排除催化剂平均效应,获取纳米表界面真实的催化反应信息.本文结合纳米等离子共振散射光谱与电化学技术,获得了单个纳米催化剂的同步光电响应信号,实现单颗粒水平纳米粒子表面化学、电化学反应过程(如电荷转移、分子吸附等)的高灵敏监测,揭示纳米尺度表界面催化反应机制.利用这一技术,动态监测了单个金/铂包金纳米颗粒表面的甲醇氧化过程.结果表明,在金纳米颗粒表面,甲醇氧化主要通过HCOOH路径,生成产物为HCOOH或CO_(2).其中,反应中间体与羟基离子的竞争性吸附起到重要作用,反应决速步为Au-OH和Au-CHO的共吸附.而铂催化甲醇氧化主要经过CO路径,决速步为Pt-OH和Pt-CO氧化生成Pt-COOH过程.此外,观测到金和铂氢氧化物为催化反应的活性物种,进一步证实了金属氧化物对于催化活性的钝化作用.结合密度泛函理论模拟,明确了甲醇氧化反应中间体吸附与金属氢氧化物演变之间的内在联系.综上,本文利用纳米等离子共振散射光谱,原位监测了单个纳米粒子表面的甲醇电催化氧化过程,实现了催化剂真实活性物种演变与失活过程的直接观测,揭示了不同催化剂表面的决速步骤,为提高催化反应效率提供了更加准确的反应信息.本文将有益于纳米等离子共振散射光谱在电催化反应高灵敏监测方面的广泛应用,并为高效甲醇催化剂的制备提供参考.

碳纳米管非金属掺杂对结构和性能影响的研究

通过讨论氮、硼、硅、氟等非金属原子掺杂的碳纳米管,对场电子发射特性的影响。介绍了掺杂在场电子发射、能源电池、气体传感器等领域的研究和应用。掺杂可以增加碳纳米管的缺陷,改变其电子结构。掺杂可使碳纳米管转变为n型半导体或是金属性导体,将提高场发射性能。同时,掺杂亦可使碳纳米管向p型半导体转变,这将不利于场发射性能改善。当场发射性能随着掺杂浓度升高而提高时,存在最佳掺杂浓度值,一旦超出,则场发射性能逐渐下降。因此,研究碳纳米管非金属掺杂具有重要的应用价值。

量子力学中的傅利叶变换解析

量子力学作为现阶段物理研究的基础学科,其重要性不言而喻。但国内很多教材对傅利叶变换的本质及其具体的物理图像总是三言两语一笔带过,这种情况使得初学者对傅利叶变换的理解只存在于表面,而对其本质的含义似是而非,从而增加了在量子力学以后内容学习的难度,因此,对傅利叶变换的本质讨论和物理图像的分析成为了必需。针对这种情况,本文对傅利叶变换本质含义和物理图像进行了详细的讨论,并以经典的例子为例进行实际论证,总结出了完整易懂的傅利叶变换物理图像。

基于STSE教育理念的初中物理实验设计——以“探究不同材料的隔音性能”为例

以“噪声的危害和控制”为例,将STSE教育理念与实验设计相融合,利用信息化技术测试噪声的大小,并运用相对分贝比率计算隔音性能,进而得到不同材料的隔音性能。在将STSE教育理念融入物理教学的过程中,让学生在真实情境中发现问题、解决问题,培养其科学思维,激发其创造潜能,提升学生的科学态度与责任。