关键词： 虚拟现实技术   中学物理   虚拟实验   引擎   Unity3D  

摘要： 随着虚拟现实技术的快速发展,其慢慢改变着传统的教学模式。将虚拟现实技术融入到中学物理的实验教学,丰富了物理实验教学资源,VR虚拟实验教学互动性强,体验感好,可以轻松地完成现实中不可能的实验,将抽象的物理原理和物理概念变为可操作的方法。虚拟现实技术和教育的结合不多见,更多见的是虚拟仿真教学,缺乏实践操作体验以及真实感。为此,本文对基于引擎驱动的中学电磁学虚拟实验进行了研究,主要工作概述如下:(1)设计了一种支撑电磁学虚拟软件开发的引擎架构。该引擎可以支撑起电磁学实验的器材功能封装、以及整个实验流程的驱动。电学引擎,首先把连接的电路看成是一个电学世界,采用相关的中学物理定理以及图论的知识,建立基础的数据结构,然后再对器材元件的属性以及电路逻辑进行计算,最后将电路的连接输出成字符串。磁学引擎,采用叠加原理分析通电螺线管空间磁场的分布特点,实现磁场效果的模拟,结合电学引擎的设计,完成对磁场效果的呈现。(2)给出了一种基于电磁学引擎下的实验器材封装方法。首先为器材建立三维模型,将模型导入到Unity3D开发工具;然后,在模型预制体外侧添加基本物理属性组件以及虚拟环境下的交互组件;最后,本文对器材进行了分类,结合电磁学引擎原理,在符合客观事实的情况下,添加虚拟特效和完成对各自器材功能的具体封装。(3)给出了基于电磁学引擎下的实验流程驱动开发模型。采用工作流建模思想,在器材的支撑下,为实验流程建立模型,从实验报告出发,对通电螺线管实验,探究串联电路电压的规律实验和测量小灯泡的电功率实验进行详细设计,在虚拟环境下分别进行实验操作,在实验过程中记录实验数据,最后观察实验数据能否得出正确的实验结论,达到实验目的。

关键词： 石墨  

ISBN: (纸本)9787122378750

摘要： 本书是在作者数年来对类石墨烯二维材料研究的基础上撰写而成, 系统介绍了掺杂与缺陷对类石墨烯二维材料 (石墨烷和砷烯) 电磁学性质的影响, 并基于掺杂和缺陷基底研究其与不同分子间的相互作用, 探究其气敏特性, 为设计制造新型电磁学器件给予理论指导, 为新型气体传感器的设计提供理论基础。本书分为8章, 其中第1-2章介绍了石墨烷和砷烯的研究背景及理论方法 ; 第3-5章介绍了掺杂和缺陷对砷烯的电磁学性质的改性 ; 第6-10章介绍了石墨烷和砷烯的气敏特性。

关键词： 数值分析   仿真实验   带电粒子在匀强磁场中的运动   回旋加速器   高中物理实验教学  

摘要： 随着教育信息技术不断地发展与创新,其在高中物理的教育教学中的应用越来越广泛了。仿真实验便是教育信息技术在物理教学应用中的一个重要代表,其不仅可以弥补当前高中物理实验教学中的实验器材缺乏、实验成本高、条件高等不足,还可以培养学生的科学认识和提高学生学习物理的兴趣。本文的主要工作是基于数值分析仿真高中物理电磁学实验,并讨论其在高中物理教学中的应用效果。其主要内容如下:第一,介绍了本文研究的背景、研究的目的及意义、研究目标和内容、研究方法等,还介绍了仿真实验在国内外的部分研究成果,分析了高中物理仿真实验的发展情况,从而寻找研究的切入点;还阐述了研究的相关理论基础,并界定了数值分析、仿真实验和基于数值分析的仿真实验的概念。第二,依据高中物理电磁学实验的分类选取了带电粒子在匀强磁场中的运动和回旋加速器这两个仿真实验案例,并对其进行了内容分析,探讨了这两个案例在高中物理电磁学教学中的重要性,为后续仿真工作打下基础。第三,对带电粒子在匀强磁场中的运动和回旋加速器这两个案例进行了数值分析,并以MATLAB为仿真工具仿真这两个实验案例,得到仿真结果;还利用MATLAB建立了高中物理电磁学仿真实验主界面以及两个仿真实验各自的实验界面。此界面可改变实验参数,如磁感应强度、电场强度等,在不同的实验参数下会得到不同的实验结果。第四,以带电粒子在匀强磁场中的运动的仿真实验为例进行教学设计,并将其应用于高中物理教学中,通过观察学生的课堂表现、访谈授课教师、听课教师和学生的感受,以及分析随堂测试的结果,探讨了仿真实验在高中物理教学中的应用效果;还对比了仿真实验和真实实验,分析了仿真实验在高中物理实验教学中应用的优势和弊端。最后,对研究内容进行了总结,突出了仿真实验对高中物理教学的优势,还指出了本研究的不足之处,并对未来高中物理仿真实验的开发及应用做出了展望。本文不仅在技术上对仿真实验进行了开发和设计,同时在实践方面也可以提升高中学生学习物理的兴趣、为一线教师的教学引领新的教学思路。

关键词： Quantum theory.   Optics.   Electromagnetism.  

ISBN: (数字)9780300252446 ISBN: (纸本)9780300243789

摘要： A beloved introductory physics textbook, now including exercises and an answer key, accessibly explains electromagnetism, optics, and quantum mechanics R. Shankar is a well-known physicist and contagiously enthusiastic educator, whose popular online introductory-physics video lectures have been viewed over a million times. In this second book based on his online courses, Shankar explains electromagnetism, optics, and quantum mechanics, developing the basics and reinforcing the fundamentals. With the help of problem sets and answer keys, students learn about the most interesting findings of todays research while gaining a firm foundation in the principles and methods of physics.

关键词： Electromagnetism   Magnetism   Electricity   Imagination   Metonymy   Inductive Reasoning   Cognition   Chain   Electromagnetic Induction   Automaton   The compass   Polarity   Poe   Balzac   The seeress of Prevorst   Villiers de l\u2019Isle-Adam   Gracq   Breton   Faraday   Einstein   Realism   Detective Fiction   History of science   Mesmerism   animal magnetism   somnambulism   Haunting  

ISBN: (数字)9780271087368 ISBN: (纸本)9780271086057

摘要： How does the imagination work? How can it lead to both reverie and scientific insight? In this book, Kieran M. Murphy sheds new light on these perennial questions by showing how they have been closely tied to the history of *** discovery in 1820 of a mysterious relationship between electricity and magnetism led not only to technological inventions—such as the dynamo and telegraph, which ushered in the “electric age”—but also to a profound reconceptualization of nature and the role the imagination plays in it. From the literary experiments of Edgar Allan Poe, Honoré de Balzac, Villiers de l’Isle-Adam, and André Breton to the creative leaps of Michael Faraday and Albert Einstein, Murphy illuminates how electromagnetism legitimized imaginative modes of reasoning based on a more acute sense of interconnection and a renewed interest in how metonymic relations could reveal the order of *** organizes his study around real and imagined electromagnetic devices, ranging from Faraday’s world-changing induction experiment to new types of chains and automata, in order to demonstrate how they provided a material foundation for rethinking the nature of difference and relation in physical and metaphysical explorations of the world, human relationships, language, and binaries such as life and death. This overlooked exchange between science and literature brings a fresh perspective to the critical debates that shaped the nineteenth *** researched and convincingly argued, this pathbreaking book addresses a significant lacuna in modern literary criticism and deepens our understanding of both the history of literature and the history of scientific thinking.

关键词： 高中物理   电磁学   生活化对策   路径  

摘要： 电磁学,与高科技息息相关,也是高中物理教学的重难点,学生在物理学习过程中学习的电磁学知识,能为其日后从事电子信息、物理工程等行业奠定基础.文章先陈述高中物理教学现状,再列出电磁学生活化教学意义,最后从生活情境创设、生活化资源开发、生活实验对比入手,探讨电磁学生活化教学策略,以供参考.

关键词： technology \u0026 engineering\/other technologies \u0026 applied sciences\/applied optics  

ISBN: (数字)9781681737935 ISBN: (纸本)9781681737928;9781681737942

摘要： The transfer-matrix method (TMM) in electromagnetics and optics is a powerful and convenient mathematical formalism for determining the planewave reflection and transmission characteristics of an infinitely extended slab of a linear material. While the TMM was introduced for a homogeneous uniaxial dielectric-magnetic material in the 1960s, and subsequently extended for multilayered slabs, it has more recently been developed for the most general linear materials, namely bianisotropic materials. By means of the rigorous coupled-wave approach, slabs that are periodically nonhomogeneous in the thickness direction can also be accommodated by the TMM. In this book an overview of the TMM is presented for the most general contexts as well as for some for illustrative simple cases. Key theoretical results are given; for derivations, the reader is referred to the references at the end of each chapter. Albums of numerical results are also provided, and the computer code used to generate these results are provided in an appendix.

关键词： 高中物理   电磁学实验   自制教具   研究  

摘要： 目前我国的基础教育改革正开展的如火如荼,其旨在提升学生的核心素养。物理教学特别是高中阶段的物理学习,对提高学生科学素养及能力进步具备主要的作用。物理实验不但是物理教学中不可或缺的教学内容,也是大力推进中学物理教学改革,践行新课标理念的重要途径之一。实验教具又是中学物理实验教学中重要载体和工具。高中物理教学中我们通过自制教具不但可以弥补实验教学中的不足,还可以有效提升学生对的知识的理解与运用能力,培养学生较强的操作技能和创新意识、提升科学素养和核心能力。所以高中物理教学对自制教具的需求是必要的。通过查阅国内外文献发现,无论国内还是国外对自制教具甚是推崇。这一方面可以解决部分地区由于厂产实验设备匮乏的难题,另一方面有力地培养了师生动手动脑的能力,无形中提升了学生的科学素养。通过梳理研究发现,单独对自制教具笼统的研究的文章不胜枚举,然而对物理教学中某一部分物理知识深入研究与挖掘的文章少之又少。物理知识各部分虽相互关联,却也特色鲜明。通过调查研究,结合笔者高中物理教学实际,发现高中物理电磁学部分的自制教具大有可为。根据调研的结果和笔者的开发经验,进一步总结了自制高中物理电磁学部分教具的原则、方法、流程、注意的问题以及评价。在此基础上,着重详细地谈了“磁感应强度探究仪”、“常见磁场展示仪”和“自感现象演示仪”三个案例的制作过程和实验效果,以期达到一个抛砖引玉的作用。希望能通过本课题的研究,为广大高中物理老师在教学中,特别是电磁学部分自制教具的开发和课堂教学效果上,能起到积极的作用,使自制教具在高中物理教与学中发挥其应有的核心价值。

关键词： 高中物理   大学物理   教学衔接   电磁学  

摘要： 20世纪以来,物理学不论在理论或实验方面都飞速发展,在各个领域都取得了极大的成就,推动了相关科学技术的发展与进步。时至今日,物理学仍旧是现代社会科技发展的阶梯和导向,是各个新兴学科得以发展的理论基石,因此对于物理学的教学要求也相应越来越高。高中物理与大学物理的教学都是物理教学中的重要阶段,相关各阶段的教育研究也层出不穷,但是关于各教育阶段的衔接问题却并未得到广泛重视,直至现在,关于教育衔接的理论研究也并不充分。目前我国高中教育正在全面推进新课程改革,这对后续的大学教育造成了相当大的冲击,传统的大学物理教学模式已经不能满足当下高中教育改革后的需求。教师如何在授课中正确把握学生的物理基础、如何更好地推进大学物理教学工作的开展、以及如何做好高中物理与大学物理教育的衔接已经成为大学物理教学工作推进过程中所必须要面对的问题,而这些问题与高中阶段的教学有莫大的联系。因此高中阶段的物理教学就要为大学物理的教学打下基础,为与大学物理更好衔接做好准备。为进行相关研究,笔者首先在通读大量文献资料的基础上,对于国内外关于高中与大学教育衔接,尤其是与物理教育衔接相关的研究成果以及具体衔接的措施进行了整理和归纳,并从教育衔接层面比较了高中物理与大学物理在教育理念、教学方法等方面的差异与衔接现状,并以电磁学部分内容为例进行了具体探讨。然后通过学生问卷调查的方式对本校部分理工科专业低年级学生大学物理电磁学部分的学习现状以及与高中物理的衔接障碍进行调查,并对两名大学物理教师进行了访谈,从而对高中物理和大学物理的衔接问题及其产生因素进行了深入的分析与总结,并在此基础上从教师、学生等方面对高中物理与大学物理教学的衔接的思考和策略。

关键词： 高中物理   电磁学教学   自制教具   教具开发与应用  

摘要： 最新的物理课程标准明确提出:“在义务教育的基础上,高中物理教学应进一步促进学生物理核心素养的养成和发展”。从新课程标准的理念中可以看出,我国的基础教育越来越注重提升素质教育,旨在系统地提升学生的科学素养,促进学生综合能力的发展。物理教育对学生科学素养和科学能力的提升有着很大的作用,物理实验不仅是物理教学中必不缺少的教学方式,也是落实中学物理教学改革,践行新课标理念的重要途径。实验教具又是物理实验教学中重要的措施和手段,高中物理教学中应用自制教具不仅可以弥补实验教学不足,还能够有效提升学生对的知识的理解,培养学生操作技能和创新意识、全方位发展学生的能力,因此使用自制教具能够较好地满足高中物理教学需求。本文通过查阅相关文献,针对目前国内外在中学物理自制教具教学方面的研究进行了梳理,本人通过国外的研究发现许多国家对自制教具、低成本实验较为重视,给予许多借鉴和启发;通过国内的研究发现,对自制教具笼统而宽泛的研究比较多,对物理学具体每一部分的系统研究较少。为了进一步了解高中物理自制教具的使用现状以及电磁学部分的教学现状,通过调查研究,了解到一些学校的实验仪器配置老化、短缺,只能满足基础的教学需要;随着多媒体的发展,多数教师更偏向于使用快捷方便的多媒体来满足教学需要;并且教师在自制教具的观念认知上对自制教具的意义了解甚少。在调研的基础上,与部分一线教师进行深入访谈,通过教师访谈发现部分一线教师对于自制教具有心无力,有自己独到的想法与见解却因缺乏制作的方法与经验而放弃制作。本人在调查研究的基础上,结合自己教具开发的经验、教具指导老师的理念以及与各一线教师的经验交流,提出了高中物理电磁学部分自制教具开发的策略。在开发策略的基础上,本人开发了“多功能安培力演示仪”、“楞次定律演示仪”、“互感现象演示仪”和若干“趣味性电磁演示仪”等部分电磁学教具案例,从教具制作背景、结构和制作方法、使用方法以及该教具的特点等进行详细地阐述。本人在重庆某高中选取两个班级,在一个班级将自制教具实际应用于教学中,对照班级运用传统教学模式授课。通过实际应用一个学期后,对比实验班与对照班的随堂检验、课堂表现和与学生的交流等,发现在物理教学中融入自制教具对于提升学生学习效果、物理学习兴趣与态度等方面有显著成效。希望本课题的研究能为一线物理教师在自制教具的开发上提供一些参考,能更好地发挥出物理自制教具的教育教学功能。