牛顿管实验的三重境界

在文献【1】【2】【3】【4】中都讲述了用一般常规方法进行牛顿管实验的内容，有着一开始就沿着管壁滑落、时间极快、分散学生注意力、效果不佳的缺陷，为此笔者对所有文献进行了研读对比，将文献中各种优点相结合，并且在此基础上进行了优化升级，使实验可视性更高，效果更明显。

对称式牛顿管演示装置

利用遥控电磁铁精确控制下落物体的初始条件,采用对称式牛顿管双管对比演示自由落体运动,实现了实验数据的智能化测量且屏幕即时显示测量数据.该装置可用于自由落体运动的演示,还可测量物体在空气中自由下落的加速度、所受阻力等物理量.该装置结构简单且可拆卸,具有组装快捷,操作方便等特点.

非牛顿管流摩阻计算方法的比较

介绍非牛顿层流的假塑性幂律体、宾厄姆塑性体和屈服假塑性体的管流可用同一表达形式的范宁摩阻系数公式计算摩阻损失。对常用的非牛顿湍流摩阻系数公式及用管流特性系数反算的表观粘度为参数按牛顿湍流公式的计算结果进行分析。对非牛顿管流摩阻计算提出建议。

“一管三用”--对称式可读牛顿管的设计与使用

针对传统牛顿管的局限,设计出对称式可读牛顿管,采用双管对比演示并提高实验的可控性,在外管壁贴上红纸黑字的刻度背景提高实验的可视性.结合智能手机的拍摄功能,使其不仅可以帮助学生建立自由落体运动模型,而且可以定量测量自由落体加速度,还可以演示伽利略的“冲淡”重力的巧妙思维,做到“一管三用”,提高教学效率.

“迷你牛顿管”在“自由落体运动”一课中的使用

利用＂迷你牛顿管＂,将演示实验改为学生实验,可以提高实验的可见程度,增强学生的体验经历,符合学生的认知规律,培养学生的综合能力.在第五届全国中学物理名师教学大赛中,采用＂迷你牛顿管＂所进行的学生实验取得了良好的教学效果,＂自由落体运动＂一课获得高中组一等奖.

演示牛顿管实验的操作技巧

“自由落体运动”是高中物理力学教学中重要的演示实验，本节教学的重点和关键在于说明不同物体在真空中下落快慢都是一样的。但学生由于受日常经验的影响，对重的物体落得快，轻的物体落得慢印象很深，所以教师做好该演示实验十分重要。教师通常演示实验步骤如下：

牛顿管演示实验方法的改进

在人教版（必修）第八章第八节“自由落体运动”中，有一个用牛顿管演示比较金属片和羽毛分别在空气和真空中下落快慢的实验，这个实验形象直观，若做得好，实验现象明显，对讲清自由落体运动的概念很有帮助，因而每个教师上这堂课时一般都会做这个实验。但据我观察，大多数教师的演示效果并不明显，主要原因是难以做到金属片和羽毛倒置过来时同时静止下落，但如果想快速将牛顿管倒置过来，又会使得金属片与玻璃壁相碰而不做自由下落运动，

基于相对拟牛顿法的自卫式欺骗干扰抑制算法

自卫式欺骗干扰与目标信号高度相似,且二者的到达角完全相同,传统的主瓣干扰抑制算法难以对其进行抑制。针对该问题,文中在极化单输入多输出(PSIMO)雷达系统下,提出一种基于相对拟牛顿法的盲源分离算法。该算法利用干扰和目标的极化特性差异,通过构建重叠子阵结构计算出联合自相关矩阵,并采用相对拟牛顿法估计出分离矩阵,从而将目标和干扰信号分离在不同的通道上,实现干扰抑制作用。仿真实验结果表明,该算法能够有效抑制自卫式欺骗干扰,且在低信噪比(SNR)和密集干扰场景下依然具有良好的干扰抑制性能,当输入SNR为-10 dB时,输出的目标检测概率仍可以达到51.6%,拥有较强的鲁棒性。

非牛顿流体在叶片式静态混合器中的传热强化特性

非牛顿流体在化学、食品和材料等领域具有关键作用,但高表观黏度使其通常具有低传热特性。叶片式静态混合器作为一种高效的传热强化设备,在化工过程强化中具有鲜明的技术特色。本文针对非牛顿流体在Kenics静态混合器(KSM)和Lightnin静态混合器(LSM)内的流动和传热特性进行了比较研究。重点分析了体积流量、元件长径比及流体浓度等参数对羧甲基纤维素(CMC)幂律流体的流动及传热影响。结果表明,在相同工况下,随着CMC溶液的体积流量增大,管道内的换热系数和压降均增大。静态混合元件的插入使得换热系数和压降显著提高且Lightnin元件产生的影响更明显。元件长径比和CMC溶液浓度影响流体在管道内的流动和换热。随着长径比的减小,传热性能得到提高,但其增大的阻力系数影响占据主导地位,综合换热性能系数(PEC)降低。溶液浓度的增大使得管道换热能力逐步削弱,并对管道内压降的提升有显著影响,综合换热性能降低。总结得出,在体积流量为4.5×10^(-4)m^(3)/s,质量分数为0.374%、长径比为3.0时,KSM的PEC最大为2.114。

基于拟牛顿法的深度强化学习在车联网边缘计算中的研究

为了解决车联网中由于多任务和资源限制导致的任务卸载决策不理想的问题,提出了拟牛顿法的深度强化学习双阶段在线卸载(QNRLO)算法。该算法首先引入批归一化技术优化深度神经网络的训练过程,随后采用拟牛顿法进行优化,有效逼近最优解。通过此双阶段优化,算法显著提升了在多任务和动态无线信道条件下的性能,提高了计算效率。通过引入拉格朗日算子和重构的对偶函数,将非凸优化问题转化为对偶函数的凸优化问题,确保算法的全局最优性。此外,算法考虑了车联网模型中的系统传输时间分配,增强了模型的实用性。与现有算法相比,所提算法显著提高了任务卸载的收敛性和稳定性,并能有效处理车联网中的任务卸载问题,具有较高的实用性和可靠性。

一个单参数随机拟牛顿算法

本文设计一个单参数随机拟牛顿算法,证明该算法的收敛性并分析了复杂性,对非凸经验风险最小化问题进行数值实验,验证了算法的有效性和竞争性。

一类二次矩阵方程的牛顿迭代法及其收敛性

二次矩阵方程是科学与工程计算中一类重要的方程,探讨有效的数值方法是一项有意义的工作,拟生灭过程在股价模拟、库存控制、排队论等很多领域都有着重要的应用,对一类来源于拟生灭过程的特殊的二次矩阵方程进行了研究。在最小非负解存在且唯一的假设条件下,提出了牛顿迭代法并证明其收敛性。当初始矩阵取零矩阵时,牛顿迭代法产生的矩阵列收敛到方程的唯一最小非负解。最后通过数值例子验证算法的有效性与可行性。

云课堂辅助教学模式探索——以牛顿环干涉实验为例

牛顿环干涉实验原理复杂,步骤烦琐,传统教学模式难以达到预期效果。通过对该实验引入云课堂辅助教学模式,丰富学生的学习手段,拓展学生的学习空间,激发学生的学习兴趣。学生可以随时随地利用“装在口袋里的实验室”围绕特定的知识点进行交流学习,有效解决传统实验教学模式中教法单一、只能被动接受的问题,极大提高学习积极性,从根本上培养自己的自主学习能力和创新思维。

单调线性权互补问题的新全牛顿步可行内点算法

提出求解单调线性权互补问题(WLCP)的全牛顿步可行内点算法。基于线性优化的连续可微函数,给出中心方程的新等价形式,接着运用牛顿法求解定义中心路径的等价方程组,从而得到单调WLCP的新搜索方向。沿该搜索方向使用全牛顿步,无需进行线搜索。通过适当选取参数,分析了全牛顿步的严格可行性,证得算法是二次收敛的且具有多项式时间迭代复杂度。最后数值实验结果表明算法有效。

“牛顿第三定律”实验设计对比分析

实验既是物理教学的重要环节,也是培养学生物理学科核心素养的重要途径和方式。为说明实验设计的教学价值,基于人教版高中物理必修第一册“牛顿第三定律”实验,设计拔河模型、滑板小车模型引入新课,设计2只弹簧秤对拉、2根小磁针相互作用、2根绳子对拉、2只数显推拉力计相互作用、2只力传感器对拉等实验突破难点,并对其进行对比分析,从中揭示出实验设计的重要性和策略性。

2021~2023年高考对牛顿运动定律的考查归类分析

物理课程标准对牛顿运动定律的要求:通过实验,探究物体运动的加速度与物体受力、物体质量的关系。理解牛顿运动定律,能用牛顿运动定律解释生产生活中的有关现象、解决有关问题。通过实验,认识超重和失重现象。

从三角形到多边形的合理迁移和思维培养——以共点力平衡和牛顿第二定律典型题目为例

大部分学生在解决力和运动问题时会感觉很难,对于受力分析,要么不会做,要么做不对.产生这种现象的原因是根据传统的正交分解的方法解题时比较抽象,往往计算量很大,对学生计算能力要求较高,学生很容易算错.想要解决上面的问题,笔者认为要教会学生透过问题的表象,挖掘知识的本质.力的合成的本质是矢量加减,在学生完成数学中向量知识的学习后,可以通过画矢量图的方式解决力的合成问题。