高中物理教学中运动与相互作用观的构建——以“动量定理”的教学为例

在高中物理教学中,对学生的运动与相互作用观念的培养是构建物理学科核心素养的核心和关键,贯穿整个教学过程.物理教师可以通过创设生活情境、设计驱动问题、开展演示实验、注重知识应用等策略,帮助学生更有效地构建运动与相互作用观念.

高中物理教材“相互作用与运动规律”习题与课程标准的一致性分析

本文对人教版三种版本高中物理教材必修一“相互作用与运动规律”课后习题研究,采用SEC一致性分析工具、韦伯模式。探究三个版本教材的习题与课标一致性程度,通过对课标内容要求和教材习题进行编码,从知识种类、知识深度、知识广度、知识分布平衡性四个维度以及SEC一致性系数进行分析。研究结果表明,三种版本教材在不同维度上的一致性存在差异,整体一致性有待提高。人教版在知识类别上一致性最高,粤教版在知识深度上一致性最高,鲁科版在知识分布平衡性上最高。同时,三个版本教材在知识深度一致性上都需要提高,不能过难,以符合课标对学生发展的需要。此外,本文还指出了研究的局限性,并对未来研究提出了建议。

利用情境化教学策略帮助学生构建运动与相互作用观念

在高中物理教学中,运动与相互作用观念起着“桥梁”的作用,连接着物质观念与能量观念。运动与相互作用观念是物理学科核心素养的重要组成部分,教师需要将运动与相互作用观念的构建贯穿教学始终。以“平抛运动”教学为例,教师在教学中采用情境化教学策略,基于生活、实验、实际问题等情境,帮助学生有效地构建运动与相互作用观念。

桩-土-结构动力相互作用影响因素分析

为了研究桩-土-结构动力相互作用机理,分析其影响因素,采用振动台试验和数值模拟分析相结合的方法,对不同上部结构质量、不同输入波频率和加速度峰值输入下的桩-土-结构体系的水平动力反应规律进行了分析和讨论。试验地基土体模型为中硬土,剪切波速约为213 m/s;群桩基础由5根长1.35 m、直径0.1 m的基桩“十”字型布置;上部结构模型采用质量块模拟。研究结果表明:桩身的弯矩与剪力在桩-承台连接处最大,并且随深度增加而减小;随着上部结构质量的增加,土体与桩基的加速度反应增大,桩身的弯矩与剪力也增大;随着输入正弦波幅值和频率的增大,桩-土运动相互作用变大,桩身弯矩与剪力变大;最后比较各种影响因素引起的反应发现,上部结构质量的变化对桩-土-结构体系动力相互作用的影响最大,幅值的影响次之,频率的影响最小。

地震作用下桩-土-核电结构相互作用的异步分析方法

为拓展核电厂的选址范围,有必要对非基岩场地桩基情形的核电结构进行地震安全性评估。在目前的桩-土-结构相互作用分析方法中,Winkler地基梁模型以及p-y法都将桩-土-结构相互作用问题进行了简化,难以反映复杂地基情形。整体有限元法可考虑复杂地基情形,但计算量较大,效率较低。本文基于高效的三维时域土-结构相互作用分区分析(Partitioned Analysis of Soil-Structure Interaction,PASSI)方法,实现桩基与土体分别采用不同时间步距的计算方法,避免土体采用桩基相对较小的时间步距而增加不必要的计算量。本文以AP1000核岛结构作为研究对象,建立了桩-土-核电结构相互作用的三维有限元模型并对其进行分析。通过输入脉冲波验证了该异步算法的有效性,并结合运动相互作用和惯性相互作用,分析了桩身最大剪力和最大弯矩的特点。分析了桩-土-核电结构在地震波输入下的响应。由于桩的自由度数相对于土体的自由度数可以忽略不计,采用桩-土异步算法时,桩附加的计算量可以忽略,这种高效方法有望用于大型核电结构的桩-土-结构动力相互作用分析中。

指向相互作用观念的逆向设计与实施——以“共点力的平衡”教学为例

培养学生的物理观念是落实学科核心素养的关键,而物理观念中的相互作用观念是理解力与运动的基础。基于逆向设计,以目标为导向,创设真实的生活情境,并通过证据来监测和评价学生的学业水平;再基于监测结果和学生的实际学业水平调整教学活动,帮助学生较好地理解与掌握科学知识。文章以“共点力的平衡”为例进行分析探讨。

新课程标准下初中物理大概念单元教学设计——以“运动和相互作用”为例

在大概念教学中可以有效整合课程内容,促进学生的深度学习。以《义务教育物理课程标准(2022年版)》为指导,结合苏科版教材进行大概念下的单元教学设计,注重加强学生对知识架构和科学方法的理解,完成从课时教学到单元教学的转变,促使学生从宏观尺度上逐步掌握物理学思想和方法,最终实现物理学科核心素养的养成。

菲律宾海板块与欧亚板块的相互作用及其对东亚构造运动的影响

根据菲律宾海的演化 ,指出菲律宾海板块的特点 :以俯冲边界为主 ,易于产生形变 .将理论结果与地球物理、地质以及GPS测量结果进行比较 ,发现菲律宾海板块内部及边界有明显形变 .讨论了菲律宾海板块与欧亚板块的相互作用 ,指出其相互作用有明显的分段性 .在南海海槽一带有较强的挤压 ,在琉球海沟一带由于两板块耦合较弱及冲绳海槽的开裂 ,没有形成对东亚大陆的挤压 ;台湾附近两板块碰撞 ,对中国东南形成较强的挤压 ;在菲律宾群岛一带形成两板块间的复杂变形带 ,使两板块间的作用减弱 .

明渠紊流拟序结构及其与泥沙运动相互作用的研究综述

从研究方法、明渠紊流拟序结构、泥沙运动与床面形态、拟序结构与泥沙运动和拟序结构与床面形态等方面，总结了近年来国内外有关研究进展．在展望了研究趋势后，提出今后应该进行更加精细的实验研究，加深对拟序结构与泥沙运动相互作用的理解．

运动激波和气泡串相互作用的初步数值模拟

通过对激波和流体界面相互作用诱导的大变形界面演化的数值模拟,验证Levelset方法精确模拟多个流体界面的有效性.采用2阶迎风TVD求解欧拉方程得到流场解,采用5阶WENO求解Levelset方程追踪多流体界面,采用GFM方法处理流体内界面.利用文[1]的计算结果校核本文程序.在此基础上,对运动激波和气泡串相互作用过程进行了初步数值模拟,得到了不同时刻运动激波和圆管内的两个气泡作用后的演化图象,包括压力和密度等值线分布.计算结果表明:针对推广后的多界面Levelset方程,该方法仍可高质量地捕捉多个流体界面.

内源性一氧化碳与一氧化氮在运动中的相互作用

目的:利用Nω-硝基-L-精氨酸甲酯(L-NAME)抑制一氧化氮合酶(NOS),观察大鼠主动脉平滑肌血红素氧合酶-一氧化碳(HO/CO)和一氧化氮合酶-一氧化氮(NOS/NO)两系统在运动中的相互作用。方法:检测主动脉平滑肌血红素氧合酶(HO)活性,一氧化碳(CO)生成量及血清一氧化氮(NO)。结果:运动训练组HO及CO比对照组上升了81%,83%,NOS抑制组的HO和CO分别比对照组上升了34%,50%;而运动+NOS抑制组的HO和CO比对照组分别上升了135%、116%。运动+NOS抑制组的HO和CO值比单纯NOS抑制组分别上升了76%、44%。结论:运动可激发HO-CO活性,通过cGMP等机制改善血管舒张反应性,抑制平滑肌增殖及血小板活化,是对NO-cGMP机制的补充;当NOS/NO功能障碍时,运动者HO-CO的代偿可更强;NOS/NO与HO/CO存在相互代偿调节。

弹/枪相互作用引起的运动步枪枪口振动分析

为研究身管结构参数变化对运动步枪枪口振动的影响规律,采用非线性有限元方法建立了运动步枪弹/枪相互作用数值计算模型。借助压力测试系统对运动步枪进行了膛压测试试验;使用高速摄影设备实测了枪口在发射过程中竖直方向的振动规律,通过对比枪口实测数据与数值计算结果验证了模型的正确性。数值模型为研究参数变化对枪口振动的影响提供了理论基础,研究结果对工程实践具有一定实际意义。

运动电荷间的相互作用

利用电磁场的相对论变换关系,导出了运动电荷的电磁场,计算了运动电荷之间的相互作用力。并从定域于场的电磁场动量表达式出发,推导出了定域于电荷的似稳电磁场动量表达式,对运动电荷间相互作用力与其电磁场动量的关系进行了讨论,得出了运动电荷的相互作用力依然满足牛顿第三定律的结论。

柱状粒子间相互作用对沉降运动的影响

与单个柱状粒子沉降速度相比,多个柱状粒子沉降的总体平均速度是增大还是减小,目前存在不同的观点.文中建立了粒子接触时的弹性碰撞模型,对不同数量和不同长径比的柱状粒子沉降问题,采用格子Boltzmann方法进行数值模拟,得到了粒子沉降时的总体平均速度、取向分布和横向漂移,结果说明随着粒子数量的增加,粒子的总体平均沉降速度也增加,而横向漂移距离减少,粒子的最终取向趋向于水平分布.

相对论情形下相对静止运动电荷间的相互作用

本文从相对论的角度来研究电磁规律.首先根据静态和低速情形下电荷间的相互作用规律来分析两个运动电荷之间相互作用的机理;再给出相对论情形下电荷间的相互作用形式和结果.

任意运动带电粒子间相互作用的计算

通过引入两个辅助张量,将低速运动带电粒子的场表示为四维协变形式,从而导出了包含非辐射场和电偶极辐射场在内的新的任意运动（包括高速运动）带电粒子的电磁场的表达式,并进而找到了任意运动带电粒子间的相互作用力的新的四维协变式的计算方法.

运动电荷相互作用的相对论效应

在通常的电磁学教科书中,只讨论静止电荷之间的作用规律(库仑定律),本文用狭义相对论的基本原理,通过洛仑兹变换,导出了运动电荷之间的相互作用规律具有相对论效应.严格证明了库仑定律应用的范围只限于静止的电荷.从另一侧面阐述了电场和磁场的相互联系。

与运动原子相互作用的场的压缩效应

采用量子光学中时间演化算符方法 ,研究了与运动原子相互作用的场的压缩效应 ,揭示了光场的初始平均光子数和场模结构参数对光场压缩特性的影响 ,结果表明 :适当选择系统参数 ,可获得在时间上持续压缩的压缩光。

两匀速运动带电粒子的相互作用

利用洛伦兹变换,导出带电粒子的电磁场;根据运动带电粒子的电磁场,推出匀速带电粒子的相互作用。

原子-辐射场相互作用系统Heisenberg运动方程的相干态表述

用Heisenberg Weyle(简称H -W )群直积SU(2 )群上的相干态表述了原子 -辐射场相互作用系统的Heisenberg运动方程。引入一个算符振幅函数 ,将Heisenberg绘景中算符运动方程转化成可分离变量的偏微分方程 ,给出了方程的形式解以及时间演化算符在该表述下的表示。