“3+3”高考模式下大学物理教学的改革与实践

在浙江、上海"3+3"高考模式下,来自这两个地方的大学新生物理知识水平发生了巨大的变化,造成了学习大学物理的诸多困难。基于此,我们在必修大学物理前,引入了对接高中物理的大学物理预修课。实践发现,学生通过预修课的学习,其大学物理与高中物理知识起到了很好的衔接作用。此外,我们建议加强学生学习过程的考核,使教学质量得以提高。

混合学习模式在物理实验中的应用研究

本文在简述混合教学概念和特点的同时,分析了大学物理实验教学中的应用意义及可行性分析,设计了混合教学模式在大学物理实验中的应用模型,并评价了实验的教学效果。

二维振动方向变换器的耦合振动及其等效电路

二维振动方向变换器集功率合成和二维超声输出的功能于一体,在功率超声技术中具有重要的应用价值。然而,对于二维振动方向变换器的设计分析只有一种较为复杂的波动方程法。为此,本文研究了二维振动方向变换器的另外一种简明的设计分析方法——等效电路法。通过引入二维机械耦合系数和纵向力转换系数,利用力电类比原理建立了二维振动方向变换器的同相及反相二维耦合振动的统一等效电路模型。利用本文提出的设计方法,计算了两种不同材料的二维振动方向变换器的谐振频率,与有限元计算结果及实验测试结果一致,为该类超声振动系统的工程应用提供了一种简洁直观的设计分析方法。

幂函数型环形聚能器径向振动的等效电路

基于机电类比原理和变厚度薄圆环的平面应力方程,推导了幂函数型环形聚能器径向振动的等效电路、共振频率方程和位移放大系数。讨论了第一、二阶径向共振频率及相应的位移放大系数随圆环半径比的变化关系。结果表明,幂函数型环形聚能器径向振动的等效电路是一种非互易二端口等效网络;一阶和二阶共振频率随圆环内外半径比的增大而增大;一阶径向共振模式下位移放大系数随圆环半径比的增大先降低后升高,二阶径向共振模式下位移放大系数随圆环半径比的增大而降低,但二阶时的位移放大系数整体大于一阶,因此二阶径向共振模式具有更好的径向振动性能。用COMSOL有限元软件对解析理论分析结果进行了验证,仿真模拟结果与解析理论符合良好。根据幂函数型环形聚能器的等效电路模型,进一步设计了一种压电环形换能器,计算了第一、二阶径向共振频率、反共振频率及有效机电耦合系数,通过与COMSOL有限元软件模拟结果对比,符合良好。本文研究结果为幂函数型环形聚能器及压电环形换能器的工程应用提供了简明设计理论,文中研究结论可作为一种径向超声切割刀在超声工程中获得重要应用。

基于演示实验的电磁学课堂教学改革

本文介绍了中国计量大学物理系基于演示实验的电磁学课堂教学改革。我们实践发现,在电磁学课堂教学过程中,引入实物演示实验和视频动画演示实验,极大地改善了课堂教学效果,提高了教学质量,而且师生关系也得到了加强。

斜槽式超声传振杆的纵弯复合振动及其等效电路

基于棒的横振动方程和力电类比原理推导了均匀细棒弯曲振动的等效电路,通过引入纵向与弯曲振动之间的机械转换系数,建立了斜槽式超声传振杆纵弯复合振动的机电等效电路并推导其共振频率方程。通过等效电路法和有限元仿真分析了不同倾角斜槽超声传振杆的纵弯复合振动共振频率。结果表明:随着斜槽倾角的增加,理论和仿真计算所得共振频率的偏差逐渐增大,在斜槽倾角大于30°时,二者的相对误差达10%以上。通过有限元仿真分析了斜槽的位置、间距、长度和倾斜角度对斜槽式超声传振杆纵弯复合振动特性的影响,发现斜槽在距左端面38.5 mm、两斜槽间距10 mm时斜槽式超声传振杆具有最佳的纵弯复合振动模态,随斜槽长度和倾角的增加斜槽式超声传振杆的共振频率不断减小,输出端横向与纵向位移之比不断增大。利用激光测振仪测试了斜槽式传振杆纵弯复合振动模态下横向与纵向振动位移,实验测试结果与仿真计算结果一致。

电磁学课堂的全翻转线上线下混合式教学设计——以霍尔效应为例

文章以霍尔效应为例,选取了19世纪的霍尔效应、20世纪的量子霍尔效应和21世纪的量子反常霍尔效应进行教学设计。采用全翻转线上线下混合式教学,通过设计完整的教学方案和课后教学反思,从而引导学生更好地学习本课程。从实践结果来看,学生的学习成绩和教师的教学水平都得到了提高。

考虑水蒸气蒸发和冷凝的球状泡群中泡的动力学特性

为了深入探究空化泡群中气泡的动力学特性,建立了超声驱动下考虑水蒸气的蒸发和冷凝的泡群中泡的动力方程.基于该方程,研究了泡群中泡的位置、泡的数量、泡的初始半径对其动力学特性的影响,探究了超声作用下球状泡群中气泡半径、能量、温度、压力和气泡内水蒸气分子数的变化规律.结果表明:泡群中泡的运动受到周围气泡的抑制作用;泡群中泡的初始半径大小对泡群中泡的半径、能量、温度、压力和气泡内水蒸气分子数有显著影响;泡群中泡的位置距离泡群中心越远,泡的膨胀半径越大;随着泡群中泡的数目增加,泡的振幅减小;超声频率增加,泡群中泡的空化效应减弱;超声声压增加,泡群中泡的空化效应增加.研究结果为超声空化泡群的研究提供了理论参考.