大学物理研究性教学探索

大学物理学是理工科各专业的一门必修基础课,在发挥传统的教学模式在物理教学中作用的基础上,从学生自主学习能力的培养、探究性教学内容和方法设计、创新课题提出和解决等方面入手,探讨了螺旋和渐进式的大学物理研究型教学方法和模式。在夯实基础知识和掌握基本方法的基础上,提高创新的基本素质和能力。

工科大学物理教学的探索与思考

物理学是自然科学的核心,是新技术的源泉。其中大学物理作为我国绝大多数高等院校普遍开设的面向非物理专业学生的一门公共基础课程,以其物理学科的内在特点,在培养学生的科学素养方面起着毋庸置疑的重要作用。特别是工科大学物理,有利于培养和提高学生的科学素质,对端正学生的实事求是态度和激发创新能力至关重要。

发现教学法在大学物理课堂中的运用

举例说明如何在课堂教学中结合大学物理课程内容特点,利用有限的教学时间引导学生自己发现物理规律。教学实践表明,运用发现教学法可以使学生更为牢固地掌握知识,同时可以提高学生对物理的兴趣。

对大学物理实验心理的探讨

大学物理实验是本科基础教学中的一门重要课程,本文概括和分析了学生在物理实验中反映出来的几种特征实验心理及其产生原因,提出了改善措施。这些研究有助于提高实验教学质量和效率。

高强聚焦超声治疗肿瘤的剂量学研究

高强聚焦超声(HIFU)治疗技术出现在1940年代,到1990年代后进入迅速发展时期,被誉为是21世纪无创治疗肿瘤技术.HIFU无创治疗肿瘤的原理,是利用HIFU声焦域中的高能量短时间内"消融"(ablation)靶区的癌症变组织,同时又不伤及周围的健康组织.HIFU剂量学是关系到HIFU治疗技术能否安全、有效地用于临床的关键问题.本文将对HIFU治疗剂量学的实验和理论研究给出系统论述.HIFU治疗剂量通常称作HIFU辐照剂量,由辐照声强I和辐照时间t共同决定.本文主要研究:(1)I和t各自对热消融靶组织的贡献.研究表明,I与t对靶组织热消融的贡献呈关系式It0.43=C,式中常数C代表热消融组织体积的大小.(2)HIFU辐照剂量与其产生的组织热消融体积之间的定量关系,研究结果表明,组织的消融体积随辐照剂量增大而增大.在较小辐照剂量下,线性声学理论的计算结果与实验结果符合很好;在较高辐照剂量下,消融体积的理论值低于实验值,说明此时需要计及到非线性声学的贡献.(3)组织厚度(表面到靶组织距离)的对消融靶组织体积大小的影响.(4)HIFU剂量学有关消融微米级组织体积的最新研究成果正催生HIFU无创细胞外科技术的出现.

简单森林火灾模型的自组织临界行为(英文)

森林火灾系统是和自然、社会以及经济发展息息相关的的复杂系统.森林火灾的自组织临界行为也是复杂科学的重要研究领域.森林火灾模型的幂律分布,很好地揭示了森林火灾系统自组织临界性,进一步自组织临界行为研究有利于帮助了解森林火灾系统.研究一个简单的森林火灾模型,通过数值模拟得到了很好的"频率-尺度"分布,模型很好的满足有限尺度效应.引入异质性和风向因素,来讨论和原初模型的"频率-尺度"分布差别,给出了平均过火面积和控制参数的变化关系.模型的结果对如何控制森林火灾提供了很好的建议.

高强聚焦超声消融微米级靶体组织的理论研究

本文对1～10MHz的高强聚焦超声能否消融微米级靶体组织进行了理论研究.用O’Nell方程求解聚焦超声声场和用Pennes方程求解生物组织的热物理学问题.研究结果表明,1～10MHz的高强聚焦超声完全可以消融微米级的靶组织体积.此理论研究结果与近期发表的最新实验研究结果一致.从而可以预期:频率为MHz级的高强聚焦超声医疗技术将可能为细胞外科开拓出崭新的临床应用前景.

模拟退火算法中分形和相变现象

对模拟退火算法寻找极值的非线性动力学行为进行了研究.通过图像对比直观说明算法涉及的主要参数对寻优结果的影响,如初始温度、步长、退火速率等.适当控制模拟退火算法参量,画出步长、初值及最终所得到极值点的关系图像,在极大值吸引域附近对图像进一步放大,发现了和原图相似的图形和分形结构,分形维数为2维,将这一现象归原因于吸引子之间的相互作用.进一步对图形进行分析,发现随着初值的增加,最小值的寻优概率变化呈现很好的相变曲线和类渗流现象.

大学物理仿真实验教学的探索与实践

传统的大学物理实验教学过程:教学手段单一,学生学习兴趣不高,实验仪器损坏严重。为了提高实验教学质量,我们提出了运用虚拟仿真技术,开设物理仿真实验教学的可行性和必要性。通过教学实践,我们发现使用该教学方式能提高教学质量,转变教学模式,降低仪器的损耗。另外使用该教学方式也能模拟和完成复杂的科学实验。

弹跳运动的Simulink仿真模拟

本文建立了小球在谐振桌面上做弹跳运动的动力学模型,并用Simulink仿真软件模拟了小球在不同参数下从规则运动到无规则运动的各种动力学行为,仿真的结果表明,控制参数对系统的动力学行为有重要的影响.

TE波在光子晶体中非互易性传播特性研究

本文研究了TE模式激发下的电磁波在非对称一维光子晶体中的非互易性传播特性。利用传输矩阵法,获得了TE模式电磁波的透射和反射系数,在此基础上数值模拟TE模式电磁波在非对称一维光子晶体中的透射系数。结果表明:在其光子禁带中出现了两个非互易性的透射峰;在结构中非互易性传播的电磁频率随入射波角度的增大而出现蓝移,同时频率间距增大,互异性增强;此外,在结构中回旋介质的回旋磁导率是结构非互易性的基本决定因数之一,随着回旋磁导率的减小,非互易性频率出现红移,同时非互易性频率间距减小,非互易性减弱。

整流与滤波电路的仿真实现

设计了基于Multisim的整流滤波仿真电路,避免了实际电路更换元器件的不便及潜在危险,可以更透彻地研究整流与滤波。通过搭建仿真电路并调节相关器件参数,直观呈现了整流滤波的波形,分析了整流后电压与理论值有差异的原因,并得出电容值越大滤波效果越好的结论,且电容充放电时间常数大于1秒时,输出电压达到最大值。

液体粘滞系数计时位移起点和温度关系研究

讨论了液体粘滞系数计时起点的确定依据,通过人眼分辨本领的研究确定了钢球下落计时的最佳观测起点,对钢球下落的计时位移起点和温度的关系展开讨论,给出了目前大学物理粘滞系数实验的速度和时间精度要求的理论依据。

基于Matlab和VR场景的液体粘滞系数演示实验的制作与仿真

针对在"落球法测量液体粘滞系数"的实验中,小球在液体中开始匀速运动的时间和位置很难判定,我们使用Matlab/Simulink仿真软件的虚拟现实(VR)工具箱制作了"落球法测量液体粘滞系数"的演示实验,对蓖麻油中小球的运动规律进行了动态的仿真,并将仿真结果与真实的实验结果进行了比较和分析,这将有助于提高学生对实验结论的认识和理解。