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[硕士论文] 樊斌霞
科学技术史 山西大学 2017(学位年度)
摘要:第四章,揭示了何泽慧实验物理学思想的当代价值。“立足常规,着眼新奇”的研究方法对发现新现象的指导意义;“加强纯粹基础研究成果的积累”的思想对中国基础研究在做大的基础上进一步做强的指导意义;最后指出它们内在统一的精神——开拓进取和精益求精的探索精神,对中国科学转型变“论文驱动”为“问题驱动”的指导意义。潜在的一以贯之的脉络:以救国为目的,在实验物理学研究历程中,将追求客观实在和创造性发现的思想与建设新中国结合在一起,形成了探索原始创新的研究路径。最后指出了本文研究的不足之处。
  随着现代物理学的发展,人类对自然的探索已进入微观和宇观领域。研究对象的深奥化、抽象化,实验仪器的复杂化、精密化,使得人们已无法随意构造实验去验证理论推测或发现新现象。实验物理学家应如何应对这种现状就成为制约当今实验物理学发展的困境之一。研究何泽慧的实验物理学思想,意在为应对上述困境提供参考。
  本文从实验物理学的角度切入,通过分析何泽慧学术生涯中的主要影响因素、关键事件、重要科学成就,探寻何泽慧实验物理学思想萌芽、发展的进程,阐明实验物理学思想的内涵,挖掘其对当今科学发展的价值。
  第一章,探寻了何泽慧实验物理学思想的萌芽。在明确20世纪中国社会战争不断、“科学救国”观念盛行及何、王两家优秀传统的背景下,展现了何泽慧在接受国内科学教育的过程中,孕育了创造力、掌握了基本的物理实验方法,锻炼了动手实践能力,为进一步深入实验物理学研究做了必要的知识、方法和思维方式等方面的准备。
  第二章,阐明了何泽慧实验物理学思想的形成历程。在从具体问题入手的物理实验研究和宽松自由的学术环境中,深化了对实验物理学的认识;在核物理实验研究中形成了关注异常现象、重视原始数据的实验物理学思想。在国内科研工作中,何泽慧不迷信外国人,自己动手解决问题同时着眼于世界前沿,开拓了研究视野。这构成其实验物理学思想最直接的来源。
  第三章,在表明何泽慧实验物理学研究理念的基础上,阐释了她对实验仪器、实验选题、实验结论和实验报告的论述,分析了她对重视基础科学研究、向前沿性、交叉性领域拓展、不刻意追求复杂实验设备的思考,这构成其实验物理学思想的内涵。
[博士论文] 柯毅
无线电物理 华中科技大学 2015(学位年度)
摘要:等效原理作为物理学中的基本假设之一,已经被一系列的实验所检验,但是大部分实验采用非旋转的检验质量,并将检验质量看作是一个质点。张元仲、罗俊和聂玉听等人于2001年提出了一个关于旋转物体等效原理的唯像模型。我们实验室曾采用自由下落的陀螺对这一唯像模型进行检验,实验结果表明,在1.6x10-7的相对精度内,宏观旋转物体等效原理依然成立。相比于宏观陀螺,分子具有更高的转动速度,因此对与转速相关的效应可能更加敏感。另外,分子具有更小的几何尺度,有助于探索小尺度下的时空拓扑结构。采用旋转分子作为检验质量可能会开辟等效原理检验的新途径。
  本文围绕基于旋转冷分子的等效原理检验开展了实验方案的分析研究,完成以下工作:
  本文首先提出了基于旋转冷分子等效原理检验的初步实验方案。该方案利用静电六极杆结合圆偏振微波场对超声分子束中的分子进行选态,从而获得定向转动的分子,并利用静电Stark减速技术减速分子到较低的速度。通过测量分子自由下落过程中探测光的多普勒频移给出分子下落加速度g值。在该初步方案的基础上,通过两个六极杆结合圆偏振微波场选择出特定角动量取向的分子,并实现分子的横向冷却,基本噪声分析表明该方法可以在=2Xicr4g@100s的水平上检验不同转动态冷分子下落加速度差。
  针对传统六极杆选态实验中的色差问题,设计了一种能有效减小六极杆聚焦过程中的色差效应的实验方案。在分子团完全进入六极杆后的某个恰当时刻快速关断六极杆电压,这样不同纵向速度的分子经历不同长度的有效六极杆聚焦区域,从而实现更好的聚焦效果。我们进行了分子选态的数值轨迹模拟,结果表明这种类型的六极杆能将选态纯度提高一倍,同时目标态分子通过六极杆的数目增加近三倍。
  针对分子减速,设计了波导管内移动微波晶格减速极性分子的实验方案,利用分子的一阶交流Stark效应减速分子。在减速过程中,分子被囚禁在一个真实的三维移动微波势阱中,因此可以减少传统静电Stark减速和现有微波减速过程中的粒子数损失。我们建立了减速过程的纵向动力学模型,进行了三维Monte Carlo数值轨迹模拟,模拟结果表明该减速器具有可观的六维相空间可接受区域,为分子减速冷却提供了新的技术途径。
[硕士论文] 代书峰
科学技术哲学 山西大学 2013(学位年度)
摘要:随着当今科学朝着宇观微观方向发展的不断深入,多数新的理论,如当今物理学中比较著名的弦、超弦等前沿理论由于高昂的实验代价,或者由于当今的科技水平暂时无法对其进行实验检验,造成人们对科学实验的价值怀疑甚至对实验地位的轻视。然而有一点不可否认的是,科学实验从产生至今一直发挥着重要的作用。但是对这一重要作用的研究似乎没有得到足够的重视。所以我们尝试对科学实验的哲学意义进行一次比较全面的分析。
   本文的研究内容主要是通过分析科学实验的本体论、认识论、方法论的哲学意义,结合当今科学的前沿理论,得到科学实验对科学发展所具有的重大的历史意义和现实意义,论文的最后部分结合科学实验与科学的关系,得到科学实验对科学发展的重要启示。本文的研究方法主要是通过对科学实验的本体论、认识论、方法论的分析,通过一定的具体经典案例的结合,运用分类、比较、案例分析等方法,力图得到一个清晰、合理的科学实验对科学发展的重要意义。
   通过分析我们得出科学实验与科学理论之间有着密不可分的联系,科学实验有着实在的本体论地位,科学实验对科学发展有着重要的认识论意义,科学实验蕴含着极强的方法论意义。最后通过科学实验与科学相结合的方式,得出科学实验对科学发展的重要启示。
[硕士论文] 祁长宇
粒子物理与原子核物理 河南师范大学 2013(学位年度)
摘要:通过对随机系统和随机算法的介绍和使用,先是模拟并验证了一系列的经典问题,然后对随机算法用于其他方面(包括对具有确定论方法进行解决)的情况和结果作了概率论方面的解释,对随机算法在现实应用中的有效性进行了论证。通过产生随机数,对随机数(此处应该称之为“伪随机数”)的产生算法和伪随机数的优劣性质做了一定的探索。而后将随机游走算法和以随机算法为核心的蒙特卡洛程序-MCNP程序进行比较,探讨了MCNP的算法思想和程序脉络。之后通过调研MCNP程序中需要调用和加工的核截面数据库格式以及相关的截面处理软件NJOY,运用范例,介绍了NJOY程序的各个模块及其用法,并简单说明其加工处理的截面数据为MCNP程序调用的过程。
   最后,通过进一步使用MCNP程序的图形化建模软件MCAM程序,将其应用到核辐射屏蔽领域,模拟了多种材料的光子辐射屏蔽效果及其叠加效果,并模拟了针对水污染处理的相关装置的光子能量沉积比率情况。通过将NJOY程序加工后的U235截面数据导入到MCNP程序,进一步验证了NJOY程序和MCNP程序及其使用流程,并进行了新概念反应堆TMSR的实验堆堆芯建模尝试设计。
[硕士论文] 汪毅
课程与教学论 合肥工业大学 2013(学位年度)
摘要:把现代科技成果和先进技术引入到物理实验教学之中,提高物理实验仪器的硬件配置和性能,对于提高物理实验课程的教学质量和创新型人才的教育培养都具有积极意义。
  论文综合论述了当前高等教育改革与发展的趋势;大学物理实验教学的地位、作用与存在的问题;嵌入式系统的概念、特点、发展趋势与应用,尤其是在物理实验仪器中的应用。详细介绍了M16C/62P嵌入式系统芯片和“瑞萨M16C/62P嵌入式教学科研实验系统”的结构组成、使用方法、功能与特点。
  针对物理实验仪器设备存在的一些具体问题,结合“瑞萨M16C/62P嵌入式教学科研实验系统”的功能与特点,研制“基于瑞萨M16C/62P嵌入式系统的静电场测绘实验仪”、“基于瑞萨电子M16C/62P嵌入式系统的光纤通信实验仪”和“基于瑞萨M16C/62P嵌入式系统的迈克尔逊干涉仪”。三个实验仪都采用典型电路,为硬件系统的标准化、模块化打下良好的基础。实验结果表明:三个实验仪器的性能都明显优于传统仪器,可以应用于大学物理实验课程的教学。
[硕士论文] 张君芳
课程与教学论 合肥工业大学 2012(学位年度)
摘要:论文综合论述了发达国家培养卓越工程师的成功经验和方法和物理实验教学的成功经验与方法,综合论述了国内物理实验教学的现状与改革。探讨了物理实验教学在卓越工程师培养过程中的地位与作用,指出物理实验教学是卓越工程师培养过程中的一个重要环节。
   针对卓越工程师的培养、物理实验教学现状、物理实验教学和卓越工程师培养的关系、以卓越工程师教育培养为导向的物理实验教学改革等问题进行了问卷调查。首先,发现一些存在的问题:相对于卓越工程师教育培养的需要,大学物理实验师资队伍专业结构上单一,缺乏工程技术知识和经验,科研创新能力有待进一步提高。师生对卓越工程师教育培养的认识程度不够,能够认识到以“挑战杯”为代表的各种大学生课外科技创新实践活动的重要性,但是参与的积极性和主动性亟待提高。其次,得到一些对教学改革有参考价值的师生的意见:把物理实验教学和学生课外科技创新实践活动相结合,把物理实验室建设成学生课外科技创新实践活动基地对卓越工程师的教育培养具有积极意义,并将受到师生的欢迎,开展物理实验双语教学有助于卓越工程师的教育培养,在教学中引入物理学原理在工程技术中的应用知识有助于卓越工程师的教育培养等。
   从发达国家的经验与做法、教育学和心理学的理论以及学校的政策措施出发论述了把物理实验教学和学生课外科技创新实践活动相结合的可行性和积极意义。并提出五条切实可行的方法:(1)结合物理实验课程的教学内容设立实验仪器的研制和改进项目;(2)把综合设计性实验和课外科技创新实践项目有机地结合起来;(3)把大学物理实验室建设成学生课外科技创新实践活动基地;(4)利用物理实验室的仪器设备组织学生开展产学研活动;(5)利用物理实验室开展学生科技竞赛活动。
   针对物理实验师资队伍的建设问题,提出切实可行的解决方案:建立一支长期的相对稳定的由青年博士组成的编外物理实验教师队伍,以满足卓越工程师教育培养的需要。
   对物理实验双语教学进行了深入研究,指出目前开展大学物理实验课程双语教学面临的问题及解决问题的切实可行的对策:组织翻译制作计算机多媒体双语教材等;建立“大学物理实验”双语教学网络平台;利用编外的具有博士学位的年青教师在卓越班开展双语教学的尝试等。研究工作为物理实验教学改革提供有价值的参考。
[硕士论文] 雷丹
学科教学(物理) 华中师范大学 2012(学位年度)
摘要:在教育改革日益推进的今天,形成性评价越来越得到重视,其中形成性测验是进行形成性评价过程中不可或缺的环节。CRS的使用能够极大地帮助形成性测验在大学课堂上的开展,获得丰富的反馈数据。本文就基于CRS的大学物理形成性测验作了初步的研究,一方面分析归纳出大学生物理学习过程中的知识薄弱点,并提出针对性的教学建议,另一方面拓展CRS在教学领域中的应用。
   本文主要有五部分组成:
   第一部分主要介绍课题的研究背景,研究现状和意义,以及研究的内容和方法。
   第二部分主要介绍了本课题研究基于的理论基础,其中有教育评价,形成性评价,形成性测验,掌握学习理论和建构主义理论。
   第三部分则是对CRS在交互式课堂教学中的应用进行了介绍,详细介绍了前人利用CRS进行的探究式教学的研究,以及在此基础上归纳总结出来的CRS课堂应答系统与形成性测验研究的整合策略。
   第四部分是本文的核心部分,详细的介绍了基于CRS的大学物理形成性测验的实践研究,并列出了大学物理力学部分和电磁学部分的形成性测验教学片断,对大学物理力学部分和电磁学部分学生掌握的知识薄弱点进行了归纳,并提出了针对性的教学建议,另外还对大学生学习物理的障碍性思维进行了分析。
   第五部分是对课题研究的总结与反思,主要总结了该课题研究过程中的感悟,并对基于CRS教学的研究进行了展望。
[硕士论文] 李斌
测试计量技术及仪器 西安理工大学 2012(学位年度)
摘要:随着光伏产业的快速发展,转换效率高、使用寿命长的太阳能电池的研发在不断深入。太阳能电池基区的少数载流子寿命(简称少子寿命)是影响太阳能电池效率的重要因素之一,也是半导体材料器件性能的一项重要参数,通过对少子寿命的检测可以反映出太阳能电池的转换效率和半导体器件的性能。近年来,人们对于造价低、测量结果准确、测试方法先进的少数载流子寿命测试仪的需求越来越迫切。但国内关于少子寿命测量的研究起步较晚,测量方法相对比较落后,而且测量精度也难于保证。国外虽有较成熟产品问世,但造价非常昂贵。因此,对少子寿命测量仪器的研发,是非常有必要的。
   对此,在查阅相关资料、了解国内外少子寿命测量仪器的现状后,选定了激光与四探针联合使用的方法作为课题的研究对象。
   本文主要针对激光与四探针联合使用的少子寿命测量系统的研究,给出了总体设计方案,对激光与四探针联合使用的测量原理和激光激励源的参数选定进行了介绍。建立了基本的数学模型,搭建了基于此模型的硬件实验平台,并对测量系统的硬件组成进行了具体介绍。同时对采集到的硅片数据,进行了数字滤波、曲线拟合及寿命求取等数据处理。另外,以此测量系统也针对硅块进行了相应的试验。最终,实验验证了理论分析的正确性和测量模型的可靠性,为激光注入式少子寿命测量系统的进一步研究奠定了基础。
[硕士论文] 刘欣
理论物理 天津师范大学 2012(学位年度)
摘要:本文以光声光热无损检测技术为背景,运用有关数学物理反演理论及现代数学优化理论,研究了非均匀材料光吸收系数的或热源函数的分布重构技术,以及材料热传导系数和比热容系数的双参数同步反演问题。在材料光学参数分布重构技术的研究中,首先运用两种不同的数学方法,得到热传导模型格林函数的解析解。以此为基础,对热传导物理模型进行了本征性质分析及噪声对信号的扰动分析,针对目前在反问题中广泛使用的奇异值分解或奇异值分解方法的缺陷,建立了自适应截断奇异值方法。此法可以根据实测信号信噪比自动确定截断点,有利于算法实用化与在线检测。在材料多参数同步反演研究与探索中,首先利用分层和格林函数两种数学方法得到热传导模型正问题的稳定解。在此基础上,利用广义牛顿迭代方法、奇异值分解方法和正则方法建立反演算法,实现多参数同步分布重构。
[硕士论文] 龚玉姣
教育技术学 湖南大学 2011(学位年度)
摘要:教育信息化的快速发展,对教与学提出了更高的要求,为提高教育质量,提升教与学的投入与产出的比例,进一步提升教师与学生的能力及水平,国家对其非常重视,出台了多项政策。就如何实现教与学的利益最大化,充分发挥教师与学生这两个主体的效能等问题,成为了广大教育与教育技术研究者必须关注的问题之一。此外,大学物理实验课程由于其比较抽象难懂、复杂不易理解,加之大学生个体的能力水平的参差不齐等,需要有一种比较有效的教与学的方法来指导教师与学生的教与学工作。
   基于以上原因,本研究正是将混合学习模式引入到大学物理实验当中,开展混合学习模式的相关理论研究和实践研究,期望能够对大学物理实验课程的教与学有所帮助。本研究主要从以下几个方面对研究过程及结果进行论述。依次是:
   第一部分是绪论,介绍了选题的背景、混合学习模式的国内外现状及存在的问题、研究内容、研究意义、研究方法以及研究的进程安排。
   第二部分是对混合学习的概念、内涵、理论基础、应用研究、评价方式以及大学物理实验中使用混合学习的情况等进行了介绍。
   第三部分是混合学习模式应用于大学物理实验的必要性与可行性。
   第四部分是混合学习理论模型的提出、课程设计等进行了阐述,即混合学习模型的设计原则、设计依据、模型框架等。
   第五部分是混合学习模式应用于大学物理实验的实证研究,并采用多种方法检验了混合学习模型实施的有效性。
   第六部分是本研究的结论,说明本研究构建的混合学习模型是比较理想的。并对研究结果及研究局限性等进行了说明,对进一步研究提出了研究者的构想。
   本研究以混合学习的有关理论为基础,最大程度地利用学校已有的设备设施等软硬件,设计并开发了适用于大学物理实验教与学的混合学习模式,这一模式从多方面证明是有效的,能够为教师与学生节约教与学的时间,降低学习成本,提高学习效率,调动学生的积极,可以广泛应用于大学物理实验课程的教与学当作,甚至可以为其它相关学科所借鉴。
  
[硕士论文] 张方
凝聚态物理 北京化工大学 2011(学位年度)
摘要:声学共鸣法是测量玻尔兹曼常数kB和定义热力学温度单位开尔文最精确的方法之一,其关键是精确测量共鸣腔内气体工质的理想共振频率值。由于壳体非理想性等各种非理想因素会对腔内声场产生扰动,从而使理想共振频率发生偏移,并成为一定宽度的尖峰。为了使测量得到准确的理想共振频率和kB的相对标准不确定度小于1×10-6,就必须对这些非理想因素进行严格的修正。本文从理论和实验上研究了圆柱声学共鸣腔壳体非理想性对气体工质的理想共振频率的带来的扰动,主要内容如下:
   理论计算了粘贴压电陶瓷声学传感器(PZT)的薄膜在频率为400~4000 Hz范围内的声阻抗值和对于圆柱腔内工质纯轴向声学理想共振频率的扰动值。建立了测量薄膜阻抗理论模型和实验系统,得到了在相同频率范围内薄膜阻抗和扰动值的实验值。结果表明,本文建立的实验方法能够准确的测量薄膜的阻抗值,其结果与理论计算值具有较好的吻合。结合一阶微扰理论得到在压力p=0.1 Mpa时,对于膜片厚度为t=0.33 mm的薄膜,在f=4 kHz时,其对理想共振频率的扰动小于0.15×10-6。
   测量了压力p=50~500 kPa时,安装在共鸣腔上端盖的进气导管随着管长ld变长对圆柱腔内纯轴向模式(200)、(300)、(400)和(500)共振频率的扰动。结果显示:测量得到的扰动曲线变化趋势与计算得到的相符,其绝对偏差在±25ppm之内。并且通过计算可以得到随着ld的变长,导管扰动值呈阻尼振荡形式减小,当ld=2m时,扰动值约为1×10-6。
   基于一阶声学微扰理论推导了导管对于圆柱形共鸣腔理想径向共振模式扰动的计算公式,并理论计算了导管对(001)理想径向共振模式的共振频率和半宽的扰动值分别为-0.04×10-6和14.15×10-6,同时分析了随着管长,管径,以及安装位置的变化对理想径向共振模式扰动的影响。
[硕士论文] 齐东平
课程与教学论 华东师范大学 2010(学位年度)
摘要:本文对探究教学在《大学物理实验》课程中的应用进行了实证研究。主要内容包括:论文研究的背景、缘起和意义;探究教学的理论基础概述;探究教学在《大学物理实验》课程中的实践及讨论反思。利用文献法、实验法、个案研究法及调查法对研究方案进行了设计和实施。
   本文在研究了国内外探究教学和大学物理实验的现状与发展的基础上,以探究教学的相关理论为依据,依照大学物理实验课程开设的目的,在大学物理实验中进行探究教学。主要教学要素包括:“提出问题”、“猜测影响因素及与因素可能的关系”、“设计实验”、“确定实验过程步骤”、“进行实验并记录数据”、“分析实验数据”、“验证与评价”、“合作与交流”。这些环节一般分课前、课中、课后三阶段完成。在具体实施过程中,发现在大学实施探究教学比中学更有优势,课前,5个实验合作小组均能良好的完成实验设计预案;课堂上,小组成员之间能够通力合作完成实验探究,并能进行积极的交流与讨论;课后,能完成实验报告或写成专题小论文。
   通过两个学期的实验研究,对实验数据进行统计分析、对学生进行访谈调查,初步得到以下结论:在大学物理实验中采用探究教学有利于培养学生对物理实验学习的兴趣,有利于提高学生整体物理实验成绩。同时,有利于消除“有教学无探究”及“有实验无探究”等现象。对学生的科学素养水平的培养及创新能力的提高有一定的促进作用。因此,在大学物理实验中实施探究教学势在必行。
   本文共分六部分。
   一、引论部分。从大学物理实验历史发展与改革现状及大学物理实验教学改革的现状入手,分析了探究教学的背景,阐述了当前大学物理实验教学中存在的“有教学无探究”与“有实验无探究”现象,提出了本研究的缘由与意义。(引论)二、理论基础。对探究、探究教学及大学物理实验探究教学等概念做了界定,对探究教学的相关理论等做了简要的概述,把传统教学与探究教学进行了对比,从而提出了《大学物理实验》中探究教学的各要素并进行了相关的分析与介绍。(第一章)三、研究设计与实施。在2007级的两个同专业的教学班进行了实验,其中2007(1)班为实验班,采用探究教学开展教学活动;2007(2)班为对照班,采用传统教学开展教学活动。
   以大学物理实验中的基础实验部分为实验内容。以实验后被试的学生参加大学物理实验综合考试、大学物理实验竞赛、优良等级答辩、创新实验开发及学生的科学素养水平作为测量内容,以学生的调查问卷作为辅助测量工具。(第二章)四、研究结果分析与结论。通过对以上研究及在学生中做调查分析表明:在大学物理实验教学中采用探究教学有利于培养学生对物理实验学习的兴趣、有利于提高学生整体物理实验成绩、对学生的科学素养水平和创新能力的培养有一定的促进作用。(第三章)五、讨论及反思。对本研究的相关内容进行了讨论。在大学物理实验中进行探究教学,有一定优势,有一定的可行性,也有着很多问题值得我们进一步探讨。诸如,学时、学分、经费及科研任务与探究教学的关系;教师职业素养、学校政策、国家政策与探究教学的关系等。值得反思的是,本研究中,教师在探究教学活动中付出的劳动与传统教学是无法比拟的,教师能否在教学与科研任务繁重的情况下一直秉承探究教学的理念去指导自己的教学实践工作呢。(第四章)六、结语部分。探究教学在大学物理实验中的应用,有着一定的理论与实践意义。但是,并不是所有的实验课题都适合探究教学,要根据学生已有的知识,选择能够激发学生学习动机与学习兴趣的、可操作性的探究内容进行探究。探究教学的成功与否的关键取决于教师的执教理念。教师只有通过不断地研究与实践,逐步成为探究教学的组织者和指导者、参与者和合作者、研究者和学习者。(结语)
  
[硕士论文] 赵越
物理电子学 长春理工大学 2009(学位年度)
摘要:三容实验系统是模拟多容器流程系统的一个2输入2输出、非线性实验系统,是典型的多容器流程系统,也是过程控制中一种典型的受控对象。其液位控制算法的研究对实际的工程应用有着非常重要的意义。 1.分析了三容实验系统的工艺流程及其运行过程的静、动态特性,推导三容实验系统的数学模型。介绍实验系统的结构、软硬件组成;应用MATLAB引擎完成VC和MATLAB接口,设计三容实验系统控制算法的仿真平台。该平台可根据测试要求改变参数进行仿真实验,并对结果进行分析、计算、显示。 2.对三容实验系统的模糊控制和模糊PID控制算法进行研究,给出控制器的设计过程。利用MATLAB仿真软件中的模糊控制工具箱及仿真平台验证所提方法。通过仿真结果可以看出,所提算法的正确性和有效性。
[硕士论文] 周勇
课程与教学论(物理) 华中师范大学 2009(学位年度)
摘要:培养创新型人才是新时代赋予教育的重大使命。创新性物理实验在调动学生的主动性、积极性和创造性,激发学生的创新思维和创新意识等方面具有很重要的作用,但是由于实验的开放性和设计难度较大,很难在学校得到有效的开展。新的教育理念呼唤新的教学方式,新的教学方式呼唤新的技术支撑,数字化信息系统的出现为上述问题的解决提供了技术支持。 数字化信息系统将物理量的测量、数据记录和智能化数据分析等功能集于一体,如果将其应用于创新性物理实验,不仅可以使很多有创意的实验设计得以实现,还可以大大缩短实验的周期,促进实验的有效开展。基于这一想法,本文在传统实验的基础上结合数字化信息系统独有的一些优势,在力学实验和电磁学实验部分做了一些具体的创新研究,利用朗威DISLab对一些物理实验进行了重新设计。 我们重新设计了测量重力加速度的实验,新的实验减小了实验者的主观因素对实验计时环节的影响,三个新实验逐步使实验结果更加可靠,操作更加简便;在利用微电流传感器测量重力加速度实验的基础上,我们进行了更深入的探究和拓展,设计了验证电磁感应定律的实验,传统研究电磁感应定律的实验大多数都只是定性地观察电磁感应的现象,而本实验实现了对定律的定量验证。这几个实验设计突出了教师主导、学生主体的实验方式,给如何应用数字化信息系统进行创新性物理实验提供了很好的范例。
[硕士论文] 穆继亮
测试计量技术及仪器 中北大学 2009(学位年度)
摘要:大型弹箭是现代战争和高科技的产物,为实现精确的姿态控制并提高系统性能,必须获得弹箭特性参数,其中包括转动惯量的精确测量。 论文分析现有大型弹箭转动惯量测量方法及设备中存在的问题并提出新的分析思路和方法。 考察转动惯量的各种测量方法,基于扭摆法建立了考虑摩擦力矩和空气阻力的扭摆运动方程,与现有的线性方程不同,它是一个包含阻尼系数和符号函数的非线性运动方程。利用maple软件对该方程进行了仿真,得到了扭摆运动过程中各个行程的关系曲线,并对曲线进行了分段线性拟合。该方程完整描述了扭摆的整个运动过程,从而验证了该方程的合理性。 研究了转动惯量测试过程中由于摩擦力矩和空气阻力引起的能量耗散的相关方程,导出了扭摆转角与时间的函数,并根据这些关系利用数值方法求解由相平面法分析得到的相关的方程。该方程既考虑到了摩擦力矩和空气阻力的影响,又无须对其进行事先估算或测量。 同时,文章对测量误差做了详细的分析,得出了最佳采样频率与角位移传感器误差间的关系,给出了最佳采样频率的选取原则。 最后,利用数学工具张量,讨论由于加工误差或转台承载变形等原因,使被测件安装在转台上的位置偏离理想位置而引起的转动惯量的测量误差,得到了此类误差的完整描述。
[硕士论文] 郭德成
理论物理 内蒙古民族大学 2009(学位年度)
摘要:由于类金刚石( DLC)薄膜具有很多优良的物理学、化学性质和广泛的应用前景,对它们的生长机制和合成方法的研究一直是物理学及材料科学研究领域的重要内容。实验工作者已经成功地用离子束辅助沉积(IBAD)的方法合成无氢类金刚石(DLC)薄膜。然而,由于薄膜合成过程的复杂性,对于这种薄膜的生长机制还没有系统完整的了解。衬底的改变对合成类金刚石薄膜的结构特性有很大影响。对于离子束辅助沉积还涉及离子注入等动力学过程,实验上很难对轰击粒子、沉积分子与表面相互作用的动力学过程进行跟踪观察,许多与原子有关的细节无法获得。因此,在原子水平上研究团簇与表面的相互作用,了解DLC薄膜生长的微观机制,探索实验条件对合成类金刚石薄膜结构的影响,以及改进制备技术和提高薄膜质量有着重要意义。 本文基于分子动力学方法并分别选用Brenner、Tersoff和Ziegler,Biersack和Littmark(ZBL)势描述原子间的相互作用,首先研究了C2团簇在金刚石(111)表面化学吸附的动力学过程。进而,设计了IBAD的计算机实验模型,模拟了用Ar离子束辅助沉积的方法在硅(111)表面上沉积类金刚石薄膜。本文的具体研究内容如下: (1)本文用MD方法在原子层次模拟研究了(不同入射能量的)C2分子在金刚石(111)表面的吸附过程,观察到了C2团簇在金刚石(111)表面形成的吸附结构,表面C原子键的打开以及C2团簇与表面C原子成键等物理过程,并讨论了不同入射位置和入射能量对沉积团簇的结构特性的影响。结果表明,C2团簇相对于表面不同的局部构型发生不同的碰撞过程,而C2团簇入射能量的提高有利于成键过程的发生,从原子尺度模拟了沉积机制。 (2)本文选C2团簇作为沉积源,Ar离子作为辅助沉积粒子,采用分子动力学方法模拟研究了IBAD生长DLC膜的物理过程。重点讨论了Cz团簇和Ar离子的入射能量及到达比(Ar/C)对平均密度和sp3键含量的影响,并与Si(001)-(2×1)表面生长类金刚石膜的结果进行比较。结果表明,由于Ar离子的轰击引起的能量和动量的传递,大大地增强了表面沉积C原子的活性及迁移率,增加了合成薄膜的SP3键含量,增大了合成薄膜的密度,并发现Si(111)衬底和薄膜的原子混合层增加显著,从而使薄膜在表面的附着力更强。
[硕士论文] 苗刚
理论物理 内蒙古民族大学 2009(学位年度)
摘要:为适应现代机械工业的发展,提高轴承的工作性能和使用寿命,可通过改变润滑剂的流体动压特性实现轴承的优化设计,并引进了浮环轴承,使得液体滑动轴承的结构、形状日趋复杂。利用常规方法研究滑动轴承工作时润滑油膜的动压特性时,受到轴承的结构、形状影响较大,很难对多油叶复杂形状的轴承进行有效的研究。因此需要研究一种方便有效的方法,进一步提高对复杂形状滑动轴承特性的分析能力。 边界元方法是把控制微分方程变换为边界上的积分方程的数值求解方法,具有数据准备量小、计算精度高、降维求解等优点,特别适合于复杂边界问题的求解,是分析滑动轴承润滑剂动压特定的有效方法。 本文研究了适合n-叶复杂形状浮环轴承的边界元方法,编制了计算程序,具体对六叶柱形浮环轴承、六叶错位浮环轴承和橄榄形浮环轴承在偏心情况下,润滑剂动压油膜特性进行了数值模拟,绘制了三种轴承在各偏心情况下润滑剂的流场图、动压油膜在轴承表面产生的压力直观图,得到了动压油膜在轴承表面、浮环表面和轴颈表面产生的压力的分布曲线,对三种轴承的稳定性进行了数值比较,定量分析了各轴承在有无浮环情况下的摩擦功耗。获得了大量数据、图形、曲线,可为液体润滑轴承的设计,提供理论参考。 研究结果表明,边界元方法是分析多油叶复杂形状浮环轴承流体动力学特性的有效工具,该项数值技术的应用将进一步促进润滑轴承设计技术的发展。
[硕士论文] 刘渊
光学工程 大连理工大学 2008(学位年度)
摘要:物理学是实验的科学。人们通过观察物理现象,定量测量,并对测量结果进行分析,从而实现对物理规律的认识和证实。在进行实验测量时,产生误差是不可避免的。因此,必须借助于误差理论,研究、估计和评判测量的数据和测量结果是否准确可靠,并应采取正确的数据处理方法,以便在一定条件下得到更接近于真值的数据。本人从事物理实验教学多年,本论文的主要工作是结合物理实验,讲述物理实验中的误差理论和一般数据处理方法。对于物理实验数据处理中的模糊点(直线拟合的不确定度计算)进行了深入地探讨,弥补了物理实验教材中的欠缺。并把常用工具软件的数据处理与物理实验数据处理结合,简化数据处理的过程并掌握工具软件的使用。对物理实验误差处理中避而不谈的粗差的判别,系差的发现等方面,运用统计学的理论给出了一系列的判别方法。本文的目的,就是让对物理实验感兴趣的学生或老师,看过本论文后,对物理实验的误差理论和数据处理有一个清晰地认识,对数据处理中的疑问能够茅塞顿开。本论文主要分为,测量与误差、测量的不确定度评定、实验结果的数据处理和物理实验数据处理应用实例几部分。在测量与误差中分析了粗大误差的产生原因及判别方法,对系统误差的来源及发现方法也进行了简述。在测量的不确定度评定中,进行了误差与不确定度之间的区别与联系的探讨,以期对误差与不确定度有更好的理解。在实验结果的数据处理中,增加了不常使用的最小一乘法,对经常使用的最小二乘法直线拟合进行了不确定度计算的深入探讨,分析了多元线性回归的数据处理方法。物理实验数据处理应用实例中,最小二乘法直线拟合的不确定度计算与具体的实验液体旋光率的测定相结合,对浓度的预测进行了不确定度的计算工作。在物理实验中,有时为了计算方便,对比较复杂的函数进行了简化,这时求出的函数是不严谨的,在此,以热电偶测温技术实验为例,对两种数据处理的方法进行了对比,可以看出论文中所用的数据处理方法较科学,精度也有所提高,比经常使用的方法更可取。论文中,不仅对误差理论和数据处理作了有难度的扩充,而且结合实际,避免了空谈现象。
[硕士论文] 朱桂萍
课程与教学论(物理) 扬州大学 2008(学位年度)
摘要:在当今的人才培养中,创新能力和综合素质的培养被提到越来越重要的地位。高校作为社会高素质人才培养的摇篮,对人才的培养起着关键的作用。如何全面提高大学生的创新能力和综合素质,已经成为当前高等教育中教学改革的热点问题。《大学物理实验》作为工科学生必修的一门基础课,在培养学生的动手能力、思维能力、创新能力以及科学素养方面起着不可或缺的重要作用。本论文基于对当今大众化教育需要强调基础、科学素养离不开基础以及创新能力依赖基础的认识,以《大学物理实验》课程为载体,选择物理实验能力培养为切入点,通过强化基础训练,探求提高工科大学生能力和素质的有效方法和途径,实践《大学物理实验》课程的教育功能。 本论文的研究主要有三个部分: 第一部分:理论研究。论文从教育学和心理学的原理出发,分析了学生能力培养的基础,进而确立了学生物理实验能力培养的维度、策略和原则。 第二部分:研究设计。通过调查、分析学生高中物理实验的状况以及现阶段物理实验的教学方法和要求,提出本论文研究的设计。在教学要求的设计中,根据实验的三个基本环节(预习、操作和报告),对教师和学生均给出具体要求。在教学方法的设计中,提出了“引导-探究-鼓励”三维教学模式。在教学评价的设计中,强调了实验中的问题解决能力的评价。配合教学要求、教学方法和教学评价的设计,本论文对实验教材作了重点的设计。保留了通常实验教材中的“实验目的”版块,增设了“预习与思考”和“实验体会”版块,删除了“实验原理”版块,改版了“实验步骤”与“实验仪器”版块。 第三部分:实践研究。本人以电气0601班作为实验班,以水利0603班作为对照班进行了教育实践。实践研究重点放在三维教学模式和评价体系上。最后,考试及问卷结果显示,新的教学方法很受学生欢迎,学生的实验兴趣得到了提高,基本实验能力得到了训练,这将有助于学生在后续课程中全面提升科学素养和创新能力。本论文的研究也存在研究样本小,实践短的问题。本人在今后工作中将不断地努力创新,继续探寻《大学物理实验》课程的教学方法和模式,使得这门课程更能在人才的培养上发挥它的作用。
[硕士论文] 康慧珏
物理化学 东北师范大学 2008(学位年度)
摘要:物理化学实验作为化学教学中一门独立课程,其目的不仅是传授化学知识,更重要的是培养学生的能力和优良的素质。要实现培养能力,设计型研究型实验成为必由之路。但物理化学的设计性综合性实验依然不能摆脱,在课程体系中所占的比例过低的问题,如何使先进科研成果进实验教学,解决设计性实验题目过于单调的问题,已迫切地摆在我们的面前。 本文首先客观的分析了国内物理化学实验课程的现状和存在的问题,探讨了其改革研究的进展,以及本论文的选题依据。 然后,通过实验找到一些规律,拟解决原有实验操作复杂,计算结果准确度不高,设计一些切实可行的实验,并且引入一些先进的科研成果,使其转化为设计出研究性物理化学实验的一部分。 利用现有实验手段进行实验研究得出相关的结论,并进行探讨。 对部分物理化学基础实验进行了研究,列出了原始测量数据,并进行了数据处理,最后对实验结果进行了分析讨论。
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