前沿导读

  • 黑洞的理论预言和观测证认

    侯嘉昊;袁业飞;

    黑洞是宇宙中最为神秘的天体,很长时间内它只存在于理论假设当中.近年来,黑洞的观测取得了突破性进展,2019年4月10日天文学家们发布了首张超大质量黑洞的照片,黑洞的理论研究及观测更是获得了2020年的诺贝尔物理学奖,黑洞引起了大家的广泛兴趣.本文对黑洞概念的提出与发展、黑洞性质、形成渠道和天文观测进行了概述,并对今年诺奖得主的代表性工作进行了概要性介绍.

    2020年12期 v.40;No.364 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 369K]

近代与综合实验

  • 使用betaSim模拟β粒子检验相对论的动量-动能关系实验

    王思广;罗棱尹;张戈辉;章立诚;刘晓楠;贾春燕;

    基于Geant4开发了betaSim软件,模拟β粒子在磁场中偏转并被探测的全过程.该软件可以模拟经过不同长度的空气及不同厚度的铝片衰减后的β粒子能谱,也可以模拟用~(137)Cs及~(60)Co放射源进行能量刻度的γ射线能谱,重现利用β粒子验证相对论动量-动能关系实验.通过可视化的粒子径迹图及分析模拟数据,学生加深了对实验的理解,通过学习模拟代码探索粒子与物质相互作用的细节.

    2020年12期 v.40;No.364 9-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 349K]
  • ZnO纳米发电机的结构优化与仿真

    李骁恒;王旗;

    使用COMSOL Multiphysics有限元分析软件对ZnO纳米发电机模型进行仿真分析.ZnO纳米线具有压电效应,当ZnO纳米线受到沿c轴的压力时,在纳米线的两侧产生电势差.研究表明:ZnO纳米发电机受到的压力越大,并且压力与基底之间的角度越大,开路电压越高;ZnO纳米线的长度越长、直径越大,开路电压越高;更小的电极面积、更接近的两侧电极比例、更小的基底相对电容率,都有利于提高开路电压.

    2020年12期 v.40;No.364 15-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 237K]

思考与探索

  • RLC谐振与物理共振的原理共性

    李潮锐;

    描述RLC回路特性的二阶微分方程与受迫振动的动力学方程具有相似的物理涵义,后者可用于描述核磁共振的物理原理,而前者则是核磁共振测量的技术原理.可见,RLC谐振、经典振动和核磁共振三者存在明显的原理共性,而RLC谐振实验分析是理解共振物理原理的重要基础.通过回路电阻R所产生的阻尼作用,深入分析RLC谐振稳态频域和暂态时域特性及其物理涵义.频域半高全宽与暂态时域弛豫时间随阻尼变化关系提供了深刻理解核磁共振成像的物理基础.

    2020年12期 v.40;No.364 21-27+43页 [查看摘要][在线阅读][下载 362K]

专题(竞赛、学科教学论)

  • 薄炭黑层光致发声效应的实验探究

    唐鸿洋;陆青山;

    研究了带盖玻璃罐经蜡烛熏黑一半内壁,在交流电白炽灯照射时产生"嗡嗡"声的原理.结果表明:光白炽灯光周期性加热了炭黑颗粒导致其体积周期性膨胀,空气被扰动发声,玻璃罐起到回声放大的作用.

    2020年12期 v.40;No.364 28-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 293K]
  • 趣谈物理演示实验

    姚杳;梅仂盈;吕俊鹏;刘宏微;

    为了提高教学的有效性,探索物理演示实验的教学方式变革尤为重要.实践表明,轻松愉悦的授课氛围更利于物理知识的传授与接受.将脱口秀的元素恰当地融入传统的演示实验教学,讨论了实验选题、表现形式、演示方法等方面的改进.脱口秀元素的引入可以在轻松的氛围中将学习者的动脑思考和动手实践很好地结合,在提高演示者与受众之间互动频率的同时,调动学习者思考的积极性和主动性,让学习者在参与过程中主动获取知识.

    2020年12期 v.40;No.364 33-38页 [查看摘要][在线阅读][下载 202K]

学生园地

  • 利用光强判别法改进超声光栅测量水中声速实验

    董玮涔;何旭东;

    介绍了超声光栅形成原理及如何利用该原理测量液体中的超声速度.采用光强判别法测量了非0级条纹光强极大时的超声频率,并利用Matlab拟合计算出水中超声速度为1 460m/s,较传统的分光计测角法更精确.

    2020年12期 v.40;No.364 39-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 256K]
  • 荧光式湿度检测的方法与实验

    万璐;张巍巍;朱泉水;王嘉豪;肖慧荣;龚勇清;伏燕军;

    研究了环境湿度对吸滤滤纸的荧光特性的影响,进而利用滤纸荧光的湿度敏感性,实现了以滤纸作为敏感材料的响应快速、操作简易的光学无线湿度传感检测.利用荧光光谱仪搭建了实验系统,分析了滤纸在405nm光照激发下的荧光光谱随环境湿度的变化,观察到滤纸的荧光强度随湿度增加而猝灭;通过对荧光光谱的谱峰位置、谱型随湿度的变化的分析,发现荧光强度比与环境相对湿度之间有明确的单调对应关系,可以作湿度传感应用.实验还发现,不同孔隙率的滤纸其湿度传感灵敏度不同.综合评判同品牌快速、中速、慢速三款滤纸的灵敏度和分辨力,中速滤纸表现较好.

    2020年12期 v.40;No.364 44-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 368K]
  • 基于彩色CCD的棱镜摄谱实验数据处理

    郑逸;张权;韦先涛;朱玲;

    基于彩色CCD开展棱镜摄谱实验可以克服感光胶片等传统实验法中的一些缺陷,但现有数据处理方法一般采用手工拼接图像和线性插值,比较耗时,且误差较大.本文就此问题编写了摄谱图像处理程序,实现自动寻找谱线、自动拼接,然后根据参考谱线数据通过三次样条插值的方法计算出未知的谱线波长,可以提高效率、减小误差.

    2020年12期 v.40;No.364 49-52+56页 [查看摘要][在线阅读][下载 245K]

基础教育

  • 基于DIS传感器的摩擦力实验装置

    陈剑峰;

    基于DIS传感器自制摩擦力实验装置,探究影响滑动摩擦力的因素.利用推杆带动底板平稳运动,采用DIS传感器实时动态采集摩檫力数据.在3D打印的摩擦块的各面贴不同材料,翻转摩擦块改变接触面的粗糙程度.装置可被翻转90°,通过改变橡皮筋匝数改变正压力,控制重力不变,研究滑动摩擦力与压力的关系.该装置还可以研究滑动摩擦力与物体重力、接触面的面积或相对运动速度的关系.

    2020年12期 v.40;No.364 53-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 166K]
  • 多功能惯性定律演示仪

    何娇娇;代伟;

    针对教材中惯性定律演示存在的不足,制作了多功能惯性定律演示仪.通过直流电机的正反转带动牵引绳,拖动弹射小车往复直线运动,通过调速电位器可控制小车做匀速运动、加速运动或者减速运动.该演示仪不仅可以演示运动及静止的物体具有惯性,还可以演示液体也具有惯性.

    2020年12期 v.40;No.364 57-59页 [查看摘要][在线阅读][下载 160K]