“一体两课三合作”的应用型本科大学物理过程教学改革与实践

西安交通大学城市学院自2020年秋季在数学和大学物理等公共基础课程中实施了过程教学试点,即实行了“主讲教师负责制”,加强教学全过程管理,营造一个新的良好的教风和学风。本文回顾总结了本次基于教学效果开展的多环节教学改革过程,在教学思想、教学方法、教学手段以及考核体系方面进行探索与实践,形成了“一体两课三合作”的教改特色。众多学生在改革实践中受益,学习成绩不断提高,培养了学生的动手能力和创新意识,形成了一个良好的班风和学风。本文最后对过程教学进行反思总结,提出了今后教学应该努力的方向。

抗疫期间提高应用型本科大学物理在线教学质量的探索实践

由于新冠肺炎的影响,很多高校都开展了线上教学.本文以西安交通大学城市学院"大学物理"课程为例,以学生为中心,根据学生实际,从线上教学准备、线上教学手段、教学内容、考核方式、学生反馈及学校协调等方面入手开展探索,研究应用型人才培养模式下如何有效开展在线网络教学,体现"保基础、重能力、重应用"的教学特色.自制调查问卷对教学班学生的线上学情进行调研,结果表明62.2%的学生对现阶段的线上学习非常满意或比较满意.本文最后提出了疫情结束后长期有效实行线上线下教学有机结合,进行教学改革的思考.

基于五星教学原理的大学物理微课教学设计

为了提高了大学物理微课教学的有效性,文章首先对五星教学原理进行了概述,然后阐述了基于五星教学原理的大学物理微课教学设计基本流程,最后分析了基于五星教学原理的大学物理微课教学设计效果。

非均匀步长分步傅里叶算法的改进

研究了大气湍流中斜程路径上激光波束的传输模拟过程中的步长取值问题。针对分步傅里叶算法中大步长情况下的边界反射问题,首先对已有的吸收边界法进行了数值实验,得到了吸收边界法的步长取值上限。提出了滤波函数法,进一步解放了对步长的限制,利用真空中的波束传输模拟,证明了滤波函数法的有效性及其有效区域。结合这两种方法,给出了一种斜程路径上的相位屏设置方式,模拟了激光在此路径上的传输并统计计算了激光光斑的相干长度和闪烁指数。数值结果与理论吻合,证明了滤波函数法可以有效地增大分步算法中步长的上限,从而提升大气湍流中激光波束远距离斜程传输仿真效率。

电大尺寸复杂目标散射问题的并行矩量法分析

目前飞机和导弹等电大尺寸复杂目标的电磁散射特性采用高频分析法精度较低,本文研究在PC集群环境下三维导体散射问题矩量法的并行化,并应用于复杂目标的RCS计算。本文使用混合积分方程,再用RWG基函数进行离散,阻抗矩阵元素按行分解,并行共轭梯度法进行求解,通过MPI通信库实现。最后使用基准目标NASA杏仁核验证了该并行计算的准确性。

纤锌矿结构AlN、GaN及ZnO自发极化的第一性原理研究

根据现代极化理论,分别利用Berry phase方法和最大局域化Wannier函数方法系统计算了纤锌矿结构AlN、GaN及ZnO中的自发极化,并从电子项和离子项引起的极化变化具体分析了自发极化的起源.研究表明AlN自发极化中电子项的贡献占据主导地位,而GaN及ZnO自发极化中以离子项的贡献为主.研究发现其他文献计算自发极化时,由于计算模型和参考模型使用相同的体积,导致计算结果偏小.利用Wannier中心,从结构中最小重复单元的电偶极矩出发对原有计算公式进行了修正,使得自发极化的计算结果更趋合理.研究发现在特定建模条件下,可以不用计算参照模型中的极化,利用Wannier中心确定纤锌矿结构中正负电荷的重心,通过经典的静电学理论直接计算出自发极化,直观解释了自发极化的形成.

平行板电容器的尺寸效应

本文分别研究了平行圆形板和矩形板电容器的电容随其尺寸变化的规律.对于每种电容器,首先假设电荷在极板上均匀分布,由此能较简便地得出电容的近似值,然后用Ansoft软件作有限元仿真,得出更精确的数值.通过对比发现,用均匀带电近似得出的结果能够正确地反映电容随其尺寸变化的趋势,优于教科书中的平行板电容器公式;但其数值偏小,原因在于电荷在极板上并非严格地均匀分布,而是中间少、边缘多.

键合丝最小直流熔断电流的建模与分析

半导体产品的高可靠性要求作为内部引线的键合丝有足够大的电流承载能力。本文建立了键合丝最小直流熔断电流的理论模型和公式,用COMSOL Multiphysics有限元软件建立键合丝的电热耦合仿真模型,并与理论模型进行了对比。结果表明,键合丝工作时中间温度最高,两端温度最低,温度分布沿轴向及径向均呈抛物线状分布。金、铜和银三种键合丝的熔断电流仿真值与实验值符合得较好,理论值比实验值偏小,但其乘以相应系数后可接近于实际工况。该理论仿真模型可为键合丝熔断电流的分析提供参考。

自旋张量-动量耦合作用下自旋1玻色-爱因斯坦凝聚体的调制不稳定性

研究了自旋张量-动量耦合作用下自旋1玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)中连续波态的调制不稳定性.借助于扰动频率和波数之间的色散关系,研究发现系统的调制不稳定性可以用六个不等价的分支来充分描述.进一步分析表明,在给定拉曼耦合强度和原子-原子相互作用强度下,动量空间中调制不稳定增长率分布关于k=0是对称的,并可用若干不同的不稳定带来表征.本文也计算了在相同参数条件下自旋-轨道耦合自旋1 BEC中调制不稳定的增长率,并与前者的结果进行了比较.除了不同的谱带数目和谱带强度外,具有自旋-轨道耦合BEC的调制不稳定性实际上只与三个不等价的分支有关,这源于它与具有自旋张量-动量耦合BEC系统的单粒子哈密顿量的不同对称性.这些结果不仅有助于人们理解系统基态的非线性动力学性质,而且有助于对系统中可能存在的非线性激发进行系统分析.

分层结构多孔氧化铝膜的制备和性能研究

采用中高场结合阳极氧化法在草酸电解液中制备了分层结构多孔氧化铝(Porous anodic alumina,PAA)膜,分析了低温下,中场氧化时间对分层结构PAA膜形貌的影响,采用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对PAA膜的形貌进行了表征,并研究了PAA膜的浸润性。研究结果表明,在-1.5℃、0.3 M/L的草酸溶液中,中高场结合阳极氧化法可以得到分层PAA膜,且中场氧化时间对分层PAA膜正面相貌影响不明显,制备分层PAA膜的最优中高场氧化参数为:40V5min-0.8V/s-120V30min,草酸三分PAA膜浸润性随中场氧化时间的增加逐渐由亲水到疏水,最优参数下的分层PAA膜呈现亲水性。

血流散射的动态激光散斑的光谱特性

研究频域内流动血液散射的动态激光散斑,基于单散射近似导出散斑场的功率谱,并提出从散斑强度获得功率谱的算法。结果表明,频谱通常由3个参数决定:静态和动态散斑场之比、特征频率以及固定多普勒频移。提出从模拟功率谱中获得这些参数的算法,并显示出良好的精度,提出基于参数测量流速和随机运动的程序。

丝袜衍射图样探究

奇妙的丝袜衍射图样,引起深入思考。通过多圆孔衍射与光栅衍射的类比,结合单圆孔的衍射和光栅的多缝间的干涉,得出二维多圆孔夫琅和费衍射的光强公式。采用MATLAB编程作图,得到二维夫琅和费多圆孔衍射的图样。提出了一种制作多圆孔衍射器件的途径,有助于大学物理教学。