发挥物理学史的思政功能提升物理学育人价值——以对中学课程中伽利略事迹的教学为例

在中学物理教学中,充分发挥物理学史的思政功能,对于提升物理学育人价值,塑造学生品格、品行、品味有着深刻意义.伽利略是近代科学的奠基人,以伽利略事迹作为物理学史料极具有代表性.立足教材,并拓展课程资源,辩证地分析历史上自由落体实验、惯性定律的发展、伽利略的对话著作、科学研究方法、科学信仰等,多维度且合理地渗透思政教育,有利于实现“立德树人”教育目标.

基于时变地球主惯性矩的三轴地球的自由Euler运动

在时变地球主惯性矩情形,采用数值方法求解了自由Euler动力学方程和运动学方程。结果表明,地球存在周期约为304.5 d的自由章动;旋转速度的三个分量均出现周期性的增大和减小;地球主惯性矩A、B、C的时变性导致Euler周期产生复杂的波动,特别是ω3(自转速率)存在周期为22 a1、4 a、8 a4、a、2 a、周年以及更短周期的波动,这表明A、B、C的时变性导致了10 a尺度、周年以及更短周期的日长变化。

石墨粉镀银新工艺研究

研究了镀液中硝酸银浓度、石墨粉加入量和阴极电流密度等工艺条件对镀银石墨粉含银量和电镀效果的影响。用扫描电镜对镀银石墨粉的微观形貌和镀覆效果进行分析,通过X射线衍射仪对镀银石墨粉高温灼烧后的剩余物进行分析测试并计算镀银石墨粉的含银量。研究结果表明:采用惰性电极作为电镀阳极,在化学镀预处理过的石墨粉表面可成功镀覆一层银,其含银量达76%。

无模型控制方法在泵式中和pH值控制中的研究

由于泵式中和过程具有强非线性、大时滞、大惯性特性,使常规PID控制显得不甚理想;将基于紧格式线性化的SISO非线性离散时间系统的无模型学习自适应控制方法应用在泵式中和pH值控制中,其在线调整参数少,只需通过对象输入/输出信息在线导出。通过大量仿真,验证了该方法能有效克服大时滞、大惯性、强非线性等控制难点,且具有响应快速、控制精度高等优点。

基于变惯性权重及动态邻域的改进PSO算法

分析并验证基于变惯性权重的粒子群优化(PSO)在粒子寻优过程中的有效性,论述类无标度网的特殊拓扑性质。将有向动态类无标度网作为粒子寻优邻域,提出一种基于变惯性权重及动态邻域的改进PSO算法。实验结果证明,与传统PSO算法相比,改进算法的寻优效果较好,可在一定程度上避免陷入局部最优。

电机系统载荷惯量在线测试方法与试验研究

提出一种在线测量电机系统载荷状态下的转动惯量的方法。该方法对施加载荷的电机驱动系统进行自由减速试验,先由电机驱动器在线获取电机运行参数,再根据自由减速运动规律和负载的物理模型,求解得到系统的载荷转动惯量。对常见负载的电机驱动系统的自由减速过程进行了数学推导、软件仿真与实验验证,计算得到的转动惯量与仿真结果和实测结果相吻合,证明了该测试方法的可行性。该方法适用于载荷状态下的电机驱动系统转动惯量测量,具有操作简便、测量精确度高和适用范围广的特点。

SW-3/7型全无油压缩机的动平衡系统设计

分析了扇型全无油压缩机气缸中心线夹角γ为 5 5°时惯性力的变化规律 ,确定了平衡重的结构尺寸 ,使机器达到了最佳平衡状态。

多刚体广义单自由度振动体系频率分析

利用D’Alembert原理,对多刚体多质点单自由度振动体系的动力特性进行了分析,导出了体系的频率计算公式.该公式与单质点单自由度振动体系频率的计算公式相同,它适用于各种情况的单自由度振动体系的频率计算,只需对不同的单自由度体系计算出相应的等效刚度和等效质量.

考虑剪切变形及转动惯量的H型钢梁自由振动

以3种典型热轧H型钢截面简支梁为研究对象,分别采用初等梁理论模型和考虑剪切变形及转动惯量影响的高等梁理论模型,分析在不同长细比情况下H型钢截面简支梁前3阶自由振动频率的差异,得出了初等梁理论进行H型钢梁自由振动分析的适用条件,该结论可供结构动力分析及动力设计参考。

基于精度检测的自由曲面定位方法研究

针对自由曲面零件检测过程中难以准确定位的问题,提出了具有标准CAD模型的被测曲面,先提取曲面边缘,二值化后利用边缘图形的质心和最小惯性主轴对齐待测曲面和CAD模型,进行质量检测,并给出了质心的算法。

力学分析中的正号与负号

力学关系的矢量形式整齐简明,但手工计算往往倾向于投影的标量式。不少学生在标量分析过程中有正负号的纠结。笔者对如下学习情境中的正负号纠结进行了剖析:物理关系、运动量、功、力矩、力偶和力矢量图示。指出消除正负号纠结的关键在于是否画矢量形式的分析图。基于矢量关系的演绎不需要图示信息,但手工计算总是喜欢用图形。有图形情形下,方向相反的矢量关系会由图形显示,标量关系就无负号。理解上述原则有助于提升力学分析的教学效率。

基于电机自由减速过程的转子转动惯量测量方法

提出了一种转子转动惯量的测试方法——自由减速法,它是基于对电机空载和加载标准惯性飞轮两种情况,在自由减速停车环境中的机械特性分析,建立了转子转动惯量与这两种情况下角加速度之间的数学模型,并由此总结出一种新型的电机转子转动惯量的测量方法。同时以TMS320F2812DSP芯片为核心,搭建了简洁而高效的检测试验平台。通过DSP软件编程和多项式回归分析算法研究,实现了对数据的采集和处理,并验证了测量方法的可行性。该方法具有测量的精确性、简易性、快速性和广泛的适用性。

考虑气动加热和变截面惯性矩的高超声速飞行器建模与分析

由于高超声速飞行器弹性机体/发动机的高度一体化设计,使得此类飞行器的动力学建模与控制较为复杂,而作为控制的基础以及面向控制的总体优化设计都需要建立高精度的动力学模型。首先,建立了考虑气动加热和变截面惯性矩影响的高超声速飞行器自由梁结构弹性模型,分析了气动加热和变截面惯性矩对飞行器振型的影响,得出了气动加热对振型影响非常小且振型引起的攻角变化很小,变截面惯性矩对飞行器的振型影响较大且振型引起的攻角变化较大的结论。然后,建立了考虑气动加热和变截面惯性矩影响的自由梁高超声速飞行器动力学模型,对考虑气动加热和忽略气动加热、恒截面惯性矩和变截面惯性矩对应的动力学模型进行了零极点分布对比分析,得出了气动加热对飞行器的纵向动态特性影响很小,变截面惯性矩自由梁对应的高超声速飞行器在特征点处开环不稳定性更大和非最小相位行为约束变弱的结论。

单自由度体系频率分析的教学探究

各质点惯性力不共线的单自由度体系的频率分析,是结构动力学教学中的一个难点。文章利用理论力学中的知识,将单自由度质点系平动时的频率计算公式ω=1/(mδ)推广到了单自由度质点系转动时的的频率计算问题,并给出了相应的转动柔度系数的确定方法。这样的处理也启发了学生将各门课程的知识进行融会贯通。

计算Bezout阵的惯性的快速算法及应用

在本文中 ,提供了一个计算 Bezout矩阵惯性的快速无分式算法 .

附着式塔式起重机附着间距及悬臂高度的研究

附着式塔式起重机广泛应用于高层建筑施工中,现行塔式起重机设计规范GB 13752—1992并没有对附着式塔式起重机附着间距作出相关规定。运用等效惯性矩法建立了附着式塔式起重机的等效有限元模型,以塔身稳定性和静刚度为约束条件,分析了附着间距对塔式起重机塔身最大悬臂高度及塔身与塔臂连接处水平位移的影响,对施工过程中附着架附着间距及悬臂高度给出合理建议。

基于ELM和心理惯性视角的知识付费用户使用意愿研究

[目的/意义]知识付费作为一种新兴的知识传播模式得到了快速的发展,但也面临着进一步发展的困境,需要深入探究用户使用意愿的形成机理。[方法/过程]基于用户对知识付费的应用情景和ELM模型,考虑心理惯性,构建知识付费用户使用意愿形成模型,并探究不同调节定向个体的信息加工策略差异,通过问卷收集数据,进行模型和假设检验。[结果/结论]分析结果表明,用户对知识付费感知价值的形成需要通过中枢路径和边缘路径对信息加工,其中中枢路径信息加工作用大于边缘路径信息加工的作用;免费心理削弱了感知价值对知识付费意愿的影响;预防定向倾向的个体强化了内容质量对感知价值的影响作用。[价值/意义]为知识付费用户使用行为研究提供了新视角,拓展了ELM模型在知识付费场景中的应用,对心理惯性和调节定向在知识付费用户使用意愿形成中的作用进行了有益的探索。在实践方面,为知识付费平台和服务商转变用户态度和提升用户使用意愿提供建议。

自由飞试验模型惯性矩的测定

作者根据多年来自由飞试验的实践,叙述了自由飞模型惯性矩的调试、计算、误差分析与处理的经验与方法。

考虑失效性故障的火星探测器进入段姿态容错控制

火星进入过程中的故障和外部干扰不可避免地降低了火星进入制导和控制算法的性能。利用反步法设计了一种对转动惯量信息变化不敏感的火星进入姿态容错控制算法。首先,将虚拟控制律的微分量视作干扰量,利用自适应技术对其进行补偿,避免了传统反步法微分爆炸的缺陷。同时,控制设计过程中显式地引入了饱和函数,保证了在存在输入饱和的情况下,控制律仍然能使得探测器姿态保持稳定。最后,以“火星科学实验室”探测器为模型进行了数值仿真验证,结果表明该控制律在存在输入饱和约束、转动惯量不确定性、执行机构部分失效甚至完全失效的工况下,仍然能够完成对姿态的精准跟踪。

Ⅴ型双缸往复活塞式无油空气压缩机惯性力的行为特性及消减方法

以某款车用直联式Ⅴ型双缸无油空气压缩机为研究对象,探讨其惯性力的行为特性及消减方法.通过建立能反映并解析惯性力规律特征的动力学模型,对平衡块的离心惯性力与活塞组件的往复惯性力的融合表现进行了研究,借助工程分析软件MATLAB对不同平衡配重的配置参数进行了数值模拟计算,获得了最优的平衡配重方案.研究结果表明,Ⅴ型双缸无油空气压缩机的往复惯性力依然可以采用过量平衡法来消减,但与传统单缸机型相比,其配重在质量占比及相位布局方面均存在较大的差异,通过优化包括质量半径积和相位设置在内的过量配重参数,仍然可以显著转移一级往复惯性力的大小及方向,从而能够选择出满足压缩机在特定敏感方向振动强度限制要求的最优平衡控制方案.