西华师范大学50BiN双筒望远镜与疏散星团时域观测研究

随着我国经济与科技水平的腾飞,天文和空间科学成为了基础领域发展的重要方向。西华师范大学根据自身的需求和已经具备的基础,一直着力于发展有观测支撑的天文学科。通过与国内科研机构和高校开展合作的方式培养研究生,并引进人才发展本校相关学科,为本校涉足天文学研究奠定了基础。2010年,学校批复了当时物理学科的建设方案,利用国际恒星观测网络组(SONG)项目筹建中国节点的契机,决定与中国科学院国家天文台合作,建设西华师范大学观测设施,即50厘米双筒望远镜(50Bi N),作为中国SONG项目星震学研究的测光子系统。项目初期在紫金山天文台青海观测站建成投运,其间设备运行稳定。但德令哈的观测条件因城市的发展限制了系统的科学能力。在青海冷湖台址勘定完成后,项目随SONG的观测设施一起,于2020年迁往新址,50Bi N完成了冷湖天文观测基地的首光观测,验证了台址优秀的视宁度测量结果。本文将对该设备的科学目标和发展历程,及取得的科学成果进行一个全面的回顾,为其他高等院校发展基于观测设施的天文学科提供参考。

CEMP星HE1005-1439中子俘获元素天体物理来源的研究

HE1005-1439是一颗金属丰度极低([Fe/H]~=3.0)的碳增丰贫金属星(Carbon Enhanced Metal-Poor,CEMP),该星的s-过程元素显著超丰([Ba/Fe]=1.16±0.31,[Pb/Fe]=1.98±0.19),而r-过程元素温和超丰([Eu/Fe]=0.46±0.22),使用单一的s-过程模型和i-过程模型均不能拟合该星中子俘获丰度分布.采用丰度分解的方法探究该星化学元素的天体物理来源可有助于理解CEMP星的形成和化学演化.利用s-过程和r-过程的混合模型对其中子俘获元素的丰度分布进行拟合,发现该星的中子俘获元素主要来源于低质量低金属丰度AGB伴星的s-过程核合成,而r-过程核合成也有贡献.

青藏高原光学台址勘选——冷湖:一个可以承载我国光学天文未来发展的台址

2000年初开始,中国天文界就开展了在境内泛青藏高原地区光学天文台址战略性的普选工作。2016年,针对十三五计划的大科学工程项目在前期工作的基础上进行了定点监测。虽然没有被列为候选台址,但冷湖地区的光学台址勘选由此驱动。自2018年起,对冷湖台址进行了连续的定点监测,获得了视宁度极限条件下台址质量参数的连续监测数据。资料显示,冷湖赛什腾山台址质量优越,可以满足国内各研究机构新建大型光学设备的需求。同时,青藏高原地区的地理位置,填补了国际优质台址在地理经度分布上的巨大空白,为中国开展时域科学问题研究和开展国际合作迎来了重大机遇。依据冷湖选址和建设的实际结果,总结了冷湖台址勘选的经验和主要科学结果,并介绍了在冷湖已经投运和签约入驻的光学望远镜项目。

义务教育阶段天文教育的现状及其建议

天文教育是全面提升学生科学素养不可或缺的内容。为准确厘清我国义务教育阶段的天文教育现状,针对性地设计了调查问卷并在全国范围内展开调查。调查发现:学生获取天文知识方式单一,天文基础设施缺乏,教育资源地区间发展不平衡,半数以上的学生天文知识储备尚未达到《中国公民科学素质基准》;多数学生拥有浓厚的天文兴趣和求知欲,重视天文学习。鉴于此,我们呼吁各级教育及相关部门对天文教育予以关注,要高度重视青少年天文知识匮乏等问题,加强宏观引导,适当增加义务教育阶段天文知识占比,提高教师自身天文科学素养,遵循青少年的认知发展能力,丰富天文教育手段,从而有效提高义务教育阶段天文教育发展水平。

当代大学生网络虚拟性骚扰的成因及防治策略

当前高校性骚扰现象出现了显著的“虚拟化”特征,这表明随着我国信息化建设的深入,失范行为获取了虚拟性特质.“虚拟性骚扰”已逐步成为当代大学生主流违规失范行为之一.通过对近期集中爆发的高校“虚拟性骚扰”案件进行分析,归纳出该行为借助互联网的隐匿性、分享性、即时性等特质所呈现出的系列新变化,包括骚扰的方式由完全隐蔽转化为局部公开、内容由言语接触转化为影像获取、主体由单一主导到集体参与、目标由欲望满足到获取利益等四个方面.研究立足当代大学生网络思想与行为基本模式,实现了“虚拟性骚扰”的内涵界定、逻辑厘清与防治策略构建,有助于推动高校开展校园性骚扰防治的理论探索与实践应用.

核心素养视野下高中物理不同课型的课堂观察研究

分析高中物理课堂是否聚焦核心素养的培养对深入推进物理课程改革具有重要意义。鉴于此,本文通过课堂观察量表,分析概念课、规律课和习题课3类课型中学生核心素养的培育现状,发现概念教学和规律教学更注重“物理观念”维度的教学投入,尤其注重解决模型化问题,但在“质疑创新、科学探究、科学态度与责任”维度则较少涉及;习题教学更注重“科学思维”维度的教学投入,但缺少“科学探究”环节。针对课堂观察结果,提出教学的4个转变,为改善高中物理课堂教学提供有益启示。

新旧人教版高中物理教材实验比较--以“实验:验证机械能守恒定律”为例

以“实验:验证机械能守恒定律”为例对人教版高中物理新旧教材编写进行对比研究,比较分析新旧两版教材在编写思路、内容呈现方式及习题设置上的变化。通过对比,期望能帮助教师对新教材深入探索,从而更好地运用教材,同时探讨更有利于培养学生物理学科核心素养的题目设置。

BIM在天文望远镜项目设计阶段的应用

建筑信息模型(Building Information Modeling,简称BIM)是建筑设施物理和功能特征的数字化表示。它以三维模型为基础,使项目利益相关者协同设计,并能通过分析软件进行性能分析和仿真模拟。天文光学望远镜作为科学驱动下的定制设备,结构复杂、研发周期长,在全生命周期均可采用BIM。本文根据天文望远镜项目开发需求,制定BIM应用的工作流程,期望利用BIM的优势,实现提高工作效率,降低成本的目标。

大概念统领下,基于情境式教学的物理单元教学设计

近年来随着教育改革的热潮,单元教学逐渐成为国内研究教学的热点。从确定单元目标、编制核心问题、开发层级任务、设计情境活动到布置单元作业,是单元教学的完整流程。以新人教版物理教材必修一第一章“运动的描述”为例,基于大概念进行物理教学设计,在课程标准的指引下,实现物理课堂核心素养培养最优化。

基于数值模拟的大口径高精度射电望远镜台址风障优化设计研究

随着射电望远镜口径增大、观测频率提高,对其指向精度的要求也越来越高.然而,望远镜服役于野外台站,台址风扰对天线指向精度的影响在高频段观测时已不能忽略.由于风扰的时变性,现有的抗风方法无法保障大口径高指向精度望远镜在高频段的有效观测时长.因此,提出了一种基于风障精确布置改善台址风环境的方法.通过数值模拟构建了风障仿真模型,并将仿真结果与风洞实测数据比较,两种孔隙率风障的平均误差分别为3.7%和6.1%,保证了风障模型的可靠性.以新疆奇台射电望远镜(QiTai radio Telescope,QTT)台址为例,基于QTT台址斜坡地形构建了计算域模型,开展单风障不同高度、不同孔隙率的系列风场仿真试验,得到了风障参量与下游挡风效果的关系.基于单风障合理高度和最优孔隙率设置南北风障,仿真结果表明在确定高度下最优孔隙率可以组合,孔隙率0.1-0.1组合的风障挡风效果最优,南方向来风在天线区域可以有效降低75%以上的风速.

利用均匀密度等离子体通道加速质子的辐射压力增强方案

提出了辐射压力加速与激光尾波场加速相结合的高能质子加速方案.该方案中在临界密度薄靶后端增加一个均匀密度等离子体通道获得了峰值能量为22.2 GeV、截止能量为36.4 GeV和电荷量为0.67 nC的高能质子束,与质子在纯辐射压力加速中相比,其高能质子的截止能量可以提升2个数量级.结果证实了通过在近临界密度薄靶后面连接一个均匀密度等离子体通道,等离子体通道中激光激发的尾波场可以捕获经辐射压力过程预加速的质子并维持长时间的加速,最终获得高能质子,本文还研究了不同均匀密度等离子体通道中质子的加速情况,发现密度越高,则被加速质子的峰值能量和截止能量越高,电荷量也越大.该组合加速方案对高能质子束的产生与应用具有一定的指导意义.

Einstein-Bumblebee引力理论中的Kerr-Sen-like黑洞玻色子隧穿辐射

Lorentz-breaking理论不仅对弯曲时空背景有影响,而且对于在弯曲时空中的玻色子和费米子的动力学方程都有一定的修正.因此,我们需要在不同的黑洞时空中对玻色子和费米子的量子隧穿辐射进行适当的修正.从而得到经过Lorentz-breaking理论修正后的黑洞Hawking温度等物理量的新表达式及其物理意义.本文根据Einstein-Bumblebee引力理论中得到的Kerr-Sen-like(KSL)黑洞时空度规,在标量场作用量中引入aether-like场矢量修正项和弯曲时空中的d’Alembert算符并应用弯曲时空中的变分原理,研究了此时空度规中的Lorentz-breaking修正项及KSL时空中自旋为零的含有Lorentz-breaking修正项的玻色子动力学方程的新形式.通过正确选择与KSL时空度规相对应的aether-like场矢量,求解修正的玻色子动力学方程,得到了修正的量子隧穿率,并在此基础上研究了含有Lorentz-breaking修正项的此黑洞的Hawking温度和Bekenstein-Hawking熵.此外,还研究了Lorentz-breaking效应对玻色子正、负能级分布及其能级交错的最大值的影响,从而得出此黑洞时空中的量子非热辐射的条件.最后对所得到的一系列结果的物理意义进行了深入的讨论.

法拉第电磁感应定律定量探究实验教具创新

法拉第电磁感应定律作为高中物理选择性必修2中“电磁感应及其应用”主题的重要内容,充分理解和掌握该定律对于学生学好电磁学并应用其原理解决实际问题具有重要意义。对于法拉第电磁感应定律,传统的实验教具存在一些局限,大多以定性观察为主,定量探究的实验教具较少。针对现有教具的不足,在兼顾定性实验演示效果的基础上,进行了定量探究实验教具创新,创新教具结构新颖、制作简单、操作方便、演示效果好,学生容易理解,测量精度高,能很好地通过实验探究分析推导出法拉第电磁感应定律公式,可帮助学生更好地理解该定律。

不同的高斯过程方法在系外行星大气透射光谱数据处理中的比较研究

凌星法是研究系外行星大气的重要方法之一.在地面上对系外行星大气进行观测时,传统凌星法通常在目标星之外同时观测一颗或多颗参考星,利用较差光谱法并结合高斯过程回归,以同步监测并线性地消除凌星光变曲线内由于地球大气和仪器效应产生的系统噪声.尝试了一种新方法,即不使用较差光谱法,而是将参考星的光变曲线作为高斯过程的相关量来探索光变曲线中的系统噪声,该方法允许在目标星光变曲线和同时记录的时间序列间进行更灵活的非线性映射,以此详尽地探索凌星信号中存在的系统噪声.更进一步,还测试了没有参考星的情况,以模拟视场中无参考星的行星系统的凌星观测.对此进行了试验和研究,将此方法应用于一次热木星WASP-69b的凌星光谱数据中.研究发现,对于WASP-69b的这次凌星数据,新方法在使用参考星时获得的白光凌星深度精度优于传统方法,获得的分光光变曲线残差普遍小于传统方法得到的残差,而在没有参考星情况下,利用已知的凌星中心时间仍可以得出可接受的结果.更多针对凌星数据的测试,可进一步验证新方法的优势和适用性.

基于LAMOST和Gaia DR3探测银河系盘翘曲的进动

过去对银河系盘恒星的分析表明,恒星盘存在一个明显的非对称翘曲结构。基于LAMOST DR5和Gaia DR3的运动学数据,利用大约23000颗红团簇星样本和一个运动学模型,对翘曲的进动进行了量化分析。通过比较不同翘曲模型的翘曲进动值,发现翘曲的进动与模型中振动幅度可能存在关联。最后,应用一个基于Gaia DR2的翘曲模型,计算得到翘曲进动的最佳拟合值β=4.32±0.8 km·s^(-1)·kpc^(-1)。

基于YOLOv5全局注意力和上下文增强的遥感图像目标检测方法

针对遥感图像目标密集排列,提出一种基于YOLOv5的全局注意力和上下文增强的遥感图像目标检测算法。首先,在主干网络CSPDarknet53的尾部将C3模块替换为Transformer Encoder模块,利用全局注意力捕获目标和周围环境信息;再引入上下文增强模块,利用不同的分支结构获得侧重于大、中、小目标的特征信息;后处理中将NMS替换为DIoU_NMS,有效去除密集排列目标的冗余框,改善检测效果。在RSOD数据集对网络进行测试,与原网络相比,精度提升了13.9%,在飞机数据集进行了消融试验,验证了模块的有效性。

电场力做功与路径无关的条件

电场力做功与路径无关的条件是带电粒子仅在静电场中运动,如果静电场是分时段的静电场或者粒子运动出静电场然后再进入静电场,电场力做功可能与路径有关.

太阳活动区AR 12975中X1.3级耀斑事件分析

基于多波段观测数据,分析2022年3月30日太阳活动区NOAA AR 12975中爆发的X1.3级耀斑。耀斑发生期间活动区出现了S型结构与明显的光斑,同时活动区里出现的白色局部斑状光亮,可以看到明显的亮度提升,白色局部斑状光亮逐渐演变为明亮的耀斑带。两条耀斑带相互接近,发生重联现象,之后形成大型拱顶结构,两端脚点的耀斑带向外拓展;到最后拱顶结构断开,南北脚点的耀斑带停止了延伸。从磁场能量的角度看,早在耀斑出现在太阳表面时,活动区的磁场活跃强度就在逐渐加剧。在不同的M级耀斑与C级耀斑事件发生后,活动区AR 12975的磁场强度不减反增,预示了接下来即将发生的大型耀斑爆发。结合多维演变图像分析,我们得出结论:活动区AR 12975可以被视为一个良好的测试对象,用来研究光球磁场活动在触发强大太阳爆发中的作用。

立足典例深度分析含电容器充放电电磁感应问题

在教学中,融合电容器充放电电磁感应问题较为综合,对学生关键能力和必备知识要求层次高,成为近年高考命题的热点.以一道典型的电容器充放电电磁感应问题为例,从试题的定性分析,到具体的定量计算,并使用GeoGebra软件直观呈现计算结果,对试题涉及的物理量随时间变化关系进行详细讨论.

基于STM32数字传感技术的压簧式胡克定律实验装置的创新设计与实验

针对胡克定律实验装置的设计不足、功能单一等问题,结合STM32数字传感技术,设计了压簧式胡克定律实验装置.创新设计的实验装置,实现了利用压簧验证胡克定律和弹簧串并联特性实验方案,引导学生认识弹簧弹力与形变量之间的关系,加强对胡克定律的全面理解.传感技术与物理实验教学的结合,提升了实验数据的精度,助推了物理实验教学数字化变革的进程.