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理工科大学物理课程中量子物理教学的多层次设计——基于《理工科类大学物理课程教学基本要求》(2023版) 智能导读
刘世勇;袁晓忠;胡其图;教育部高等学校大学物理课程教学指导委员会最新公布的《理工科类大学物理课程教学基本要求》(2023版)量子物理部分增加了态叠加原理、力学量与算符、全同粒子、定态微扰等内容作为必修内容，如何将这些内容与原有大学物理课程架构有机结合是当前教学研究中的重要问题。本文在考虑量子力学基本理论框架和大学物理课程学时实际情况的基础上，对量子物理的教学内容进行优化设计，提出少课时、标准课时和较多课时这三种情况下的教学内容方案。
一维无限深势阱中多粒子问题的数值研究 智能导读
谢惟楷;余伟超;本文通过开发参数化维度映射策略，利用COMSOL Multiphysics软件实现了对一维无限深势阱中多粒子量子系统的数值模拟研究，通过建立粒子坐标与软件内置空间维度的非定域对应关系，克服了高维量子系统的计算复杂性。通过对单电子、双电子和三电子系统的分析，探讨了库仑相互作用对波函数分布和能级结构的影响。结果表明，在双电子系统中，库仑相互作用使波函数概率密度集中在电子距离较远的区域，并显著提高了系统总能量。对于不同电子数目，能量-宽度依赖关系(即基态能量随势阱宽度的变化规律)可以分为动能和势能两部分的贡献，前者与势阱宽度的二次方成反比，后者与势阱宽度的一次方成反比。通过引入有效幂次分析，发现随着电子数增加，能量与势阱宽度的关系趋于线性反比。该方法学创新显著降低了多体量子系统的教学演示难度，研究结果为深入理解低维量子系统中电子间相互作用的影响提供了新的视角。
《高职物理 基础模块》教材之定位与特色——基于高等职业教育专科物理课程标准(征求意见稿)的教材建设 智能导读
周雨青;董科;高建;梁颖;《高职物理基础模块》是与高等职业教育专科物理课程标准征求意见稿配套的教材。本文全面梳理了该教材在契合课标内容、确定教材定位和内容重构、形成特色等建设过程中所遇到的问题以及解决这些问题的方法，突出介绍了该教材在工程应用方面的特色以及体现课标核心素养的做法。为解决教学中存在的教学课时少、课程定位高、与实践结合紧密等问题，教材编写创立了“自主平衡，连贯处理”“降低难度，助力扶持”和“保持经典，提炼应用”的编写思路；同时基于现代职业教育的需要，采取了体例上的教材课程一体化设计，并在内容上凸显应用性，叙述上保持连贯性，育人价值上彰显职业教育特征。该教材在结构安排上设置了章节前的情景引入和章节内与章节后的课程实践、疑惑与递进、例题讨论、实践与探索的编排形式。为了便于该教材的有效使用，有必要深入了解其一体化设计，充分认识教材中各栏目的作用，深刻领会教材课程元素的应用。
扩展斐波那契波带片（英文） 智能导读
李保平;陈健;王静;波带片在X射线与光学领域中发挥着重要作用。本文提出了一种广义斐波那契波带片(generalized Fibonacci zone plate, GFiZP)设计，该设计能够实现对X射线与光线聚焦特性的调控。与传统斐波那契波带片(Fibonacci zone plate, FiZP)及康托型分形波带片(Cantor-type fractal zone plate, FraZP)相比，该器件为调控聚焦性能提供了更多自由度。相较于康托型分形波带片，广义斐波那契波带片采用膨胀规则而非提取规则构建而成，因此可避免在高递归阶数下形成稀疏结构——而这类稀疏结构往往会给制备工艺带来难题。值得注意的是，数值模拟结果表明，与康托型分形波带片类似，广义斐波那契波带片同样具备两项关键功能：多焦点特性与自相似强度分布。此外，本文还针对不同结构参数下广义斐波那契波带片的轴向辐照度分布展开了详细研究。凭借这些优良特性，这种新型波带片设计在光学制造、微粒子光学操控等领域具有广阔的拓展应用前景。
冷中子非弹性散射谱仪“行知”和“博雅”的建设、调试和运行 智能导读
张红霞;徐大业;刘娟娟;罗伟;郝丽杰;刘蕴韬;程鹏;汪晋辰;鲍威;通过观测中子与样品相互作用后的能量和动量变化，中子散射技术已成为研究物质晶体结构、磁结构以及动力学等问题不可或缺的手段。本文详细介绍了历经六年建设完成的冷中子三轴极化谱仪“行知”和冷中子广谱谱仪“博雅”的主要设计特点和技术参数。文中展示了S型超反射镜中子极化器(S-bender)在“行知”上的应用和测试结果，这种在三轴谱仪样品后端和前端同时使用S-bender进行极化中子实验在国际上属于首例。“博雅”在分析器设计方面独创性地采用单晶双列罗兰几何圆阵列，既优化能量分辨率又提高信号强度，同时能够探测119°范围内的34个动量转移下的激发谱，每个分析探测通道包含5个固定能量和一个衍射模式测量，探测效率比传统的三轴谱仪提高两个数量级。本文最后，结合在“行知”和“博雅”上开展的部分实验案例和数据分析，探讨在凝聚态物理前沿的非常规超导材料、量子自旋液体候选材料、多铁材料、低维磁性材料等领域的应用。
巧用质心概念证明平行轴定理 智能导读
刘玉颖;赵云;李春燕;王学进;何志巍;大学物理教学中，关于转动惯量的平行轴定理具有很重要的应用价值。它能够拓展人们关于转动惯量的认识，在理论计算和工程技术中均有重要的应用。本文中我们利用质心概念通过几种不同的方法巧妙地证明平行轴定理，几种方法难易程度不同，当质心的位置位于坐标原点时，学生更容易理解平行轴定理的推导过程。同时利用质点系动能定理推导也是一种很新颖的方法。
基于“理实融合”的大学物理非标准化考核模式研究 智能导读
刘艳磊;姜海丽;刘志海;随着科学技术的日新月异，大学物理教育面临前所未有的挑战，传统的以理论知识灌输为主的教学模式已难以契合当今社会对具备多元技能的复合型人才的迫切需求。为此，积极探索并提出基于“理实融合”的大学物理非标准化考核模式，旨在构建一个既科学又合理的考核体系，以全面评估学生的理论素养与实践能力。研究显示，非标准化考核模式不仅能够有效提升学生的实践操作能力和创新思维能力，还极大地激发了学生的学习兴趣与内在动力。本研究设计了涵盖理论知识、实践操作和创新能力的考核指标与标准，并通过多样化的考核内容与形式，实现了对学生综合素养的全面评估。实证结果表明，该考核模式显著提高了学生的学习效果，促进了学生的全面发展，为他们未来的学术研究与职业生涯奠定了坚实的基础。
大中衔接和数理融合双视域下电磁感应问题深入讨论 智能导读
秦真科;朱广天;本文针对“电容器+棒”模型，从物理角度和数学角度，并结合Matlab分析软件，对含电容充电式电磁感应问题进行了深入讨论。通过动量定理、电容定义式及能量守恒，从物理角度求解了导体棒运动末状态时的速度v、流过导体棒的电量q和电路中产生的焦耳热Q,只关注最终结果。从数学角度，通过微分方程求解和积分运算，分别讨论了电路中的I-t规律及导体棒运动的v-t规律、流过导体棒的电量q-t规律、回路中产生的焦耳热Q-t规律，并在t→∞时，与物理角度讨论所得结果相互验证，讨论了中间过程的物理规律。数理融合和大中衔接双视域下讨论物理问题，有助于深入认识物理现象和规律的本质，培养跨学科思维，提升解决实际问题的综合能力，满足不同层次学习需求。
利用光镊技术演示光的轨道角动量 智能导读
王自强;龚雷;李银妹;光的轨道角动量是光的一个独特特性，它与光场的特定空间分布相联系。本文探讨将涡旋光镊科研成果转化为教学，并演示了光的轨道角动量。实验采用液晶空间光调制器对光场相位进行调制，生成涡旋光束实现对酵母细胞的旋转操控。通过该实验，学生观察到光的轨道角动量致酵母细胞公转现象，并研究拓扑荷正负值和酵母细胞旋转方向的关系以及拓扑荷数值大小和酵母细胞旋转速度的关系。该实验直观地展示了涡旋光的轨道角动量产生的力学效应，使学生对光的轨道角动量有了更深入的理解。同时通过实验的探索，拓宽学生的眼界，激发学生的科研兴趣，培养学生的创新能力。
半导体物理教学与实践中的知识体验法 智能导读
刘川;韩宋佳;半导体物理课程概念抽象，物理公式繁多，知识体系庞杂，物理概念和公式难于记忆和灵活应用，导致学生学习难度大、积极性低。针对以上问题，本文提出“化繁为简、化静为动、由点及面、由表及里”的创新教学理念，并以“化知识为体验”为总教学理念，即将课本知识转化为直观的感受和体验，让学生在求知的历程中体会学习的方法和乐趣。该方法改变了传统枯燥单一的教学模式，通过体验式教学，提高学生学习的主动性和独立思考能力，使学生能够更深入地理解并掌握半导体物理知识。为学生将来继续半导体物理学方向的研究与技术开发奠定坚实的基础。