空气阻力系数是计算空气阻力的一个重要参数,与物体的迎风面积、表面光滑程度和形状有关.由于人体是一个不规则的形状,其空气阻力系数一般较难得到.本文把人在荡秋千时的运动巧妙地近似为一个单摆的阻尼振动,运用智能手机和Tracker软件,通过拍摄人荡秋千的过程,拟合出人体作阻尼振动时振幅随时间的变化曲线,并根据阻尼振动的相关计算公式得到人体的空气阻力系数.

基于智能手机Phyphox的光传感器,在单摆测量重力加速度实验的基础上,利用智能手机Phyphox软件上绘制出"曝光值-时间"曲线从而准确求出单摆周期,并且优化实验装置进而测量出相对准确的重力加速度.该实验方法与传统实验相比具有明显的优势,不仅实验装置简单,操作简便,而且能显著提高测量精度,还可以发挥出智能手机的数据处理优势.既可以用于物理实验中学生对重力加速度的测量,也可以作为居家实验进行推广,同时为今后创新实验研究提供新的思路.

智慧课堂的构建与应用是智慧教育"落地"的关键.文章基于极简教育技术构建"智慧课堂"环境,以"带电粒子在电场中的运动"为例,梳理了智慧课堂与学科教学深度融合的教学策略.在课前阶段以学情分析为核心,在课中阶段以动态探究为关键,在课后阶段以个性化辅导为重点.通过整合多种教学资源,使课前、课中和课后形成完整的教学闭环,展现出高效的教学模式,提高了物理课堂的课程质量.

在新时代背景下,"课程思政"教学改革是高校思想政治工作需求,亦是"三全育人"理念的有效举措之一.本文以大学物理实验课程为例,总结了物理实验教学中进行课程思政改革的多种路径:增强教师课程思政意识和育人能力,从多个角度挖掘思政元素高度融入普通物理实验的实验内容、教学方法和评价体系,倡导开展科普教育活动,建立物理实验课程思政教育资料库.论文还分析了大学物理实验课程思政教育改革中仍存在的一些问题,以期为高校相关通识实践类课程的思政建设与改革提供参考.

基于传统导热系数的测量方法,将集成式温度传感器换为测温更加灵敏且能通过蓝牙与智能手机连接实现可视化测温的探针温度传感器,利用其配套软件导出实验数据至手机Excel并直接利用手机Excel拟合出"温度-时间"曲线,计算待测物体的导热系数.研究结果表明,与传统方法相比探针法测得的实验结果相对误差更小、不确定度也更小.利用智能手机外设传感器进行可视化测量,不仅可以扩充智能手机的物理测量范围,还可以发挥智能手机的计算功能,从而在一部手机上完成物理测量和数据处理的全过程,方便开展居家实验,为今后创新性实验研究开创新的思路.

课程思政建设的目的在于实现价值塑造、知识传授和能力培养三者融为一体的课程目标,落实立德树人根本任务.课程思政将成为高等教育的长期性和关键性工作,因此需要探索一种全局式、系统化的思政模式.基于HPS的教育理念,将物理学史、物理哲学、物理社会学融入高校物理课堂,以"明史、慎思、实践"的模式整合物理思政资源并进行思政育人,引导学生掌握马克思主义世界观和方法论,培养高校青年正确的人生观、世界观和价值观.

文章介绍了A-STEM教育理念的由来及其在培养学生物理学科核心素养中的作用,并以中国名曲《梁祝》为情境、"看见声音"创新实验为载体、智能手机APP为定量分析手段,对"声音的特性"进行基于A-STEM的教学设计,注重情境教育,落实学生物理核心素养的培养.

提出派系作为构建复杂网络的基本模体,在随机选择规则下,采用自然增长方式构建随机派系网络的方法,并比较分析在此方式下网络的度分布、平均路径长度和聚类系数.研究发现随机派系网络的度分布服从多重泊松分布,且派系大小n越大,分层越多;随机派系网络相比于ER随机网络具有更高的聚类系数,且派系大小n越大,聚类系数越大;随机派系网络相比于ER随机网络具有更短的平均路径长度,且派系大小n越大,平均路径长度越短.随机派系网络模型是一个具有高的聚类系数和短的平均路径长度的网络模型,可以较好地描述现实中的复杂网络的高聚类小世界的性质,它为小世界网络模型的构建提供一种新的思路.

基于内容分析,从课程内容的构成、表述和深广度3个方面,对我国的《普通高中物理课程标准(2017年版2020修订)》以及日本的《高中学习指导要领(平成30年告示)》(物理部分)这两个课程标准进行比较研究,发现两国虽然存在一些差异,但也表现出一定的共同特征和发展趋势:内容构成具有基础性、选择性和灵活性;内容表述具有明确性;内容深广度上表现出知识内容广度大的特点.

对拉伸法测金属丝杨氏模量实验进行了改进.针对传统的激光杠杆法实验中,激光光斑大、读数误差大的缺点,利用Tracker软件对激光杠杆法测杨氏模量中反射光斑的轨迹追踪,从而实现对杨氏模量的精确测量.结果表明,利用Tracker软件改进拉伸法测金属丝的杨氏模量实验,不仅能够提高测量精确,还能激发大学生的探索精神,培养大学生的创新意识.

将极简教育技术用于大学物理课堂,需要计算功能强、可视化程度高、便捷操作的物理软件.基于极简教育技术理念,借助GeoGebra软件对点电荷镜像法电场进行仿真,通过绘制点电荷在接地导体平面、接地导体球面和不接地导体球面中3种镜像电场的不同视角的电势分布、等势线分布的图像,对镜像电场进行了直观、便捷的可视化,也为大学物理课堂教学中推广极简教育理念提供新的思路与视角.

设计了基于Tracker软件研究竖直方向阻尼振动的居家实验.选用橡皮筋和水果自制振子模型,利用Tracker软件对自制橡皮筋振子的阻尼振动进行研究,绘制橡皮筋振子模型在竖直方向上做阻尼振动的"y-t"图像,并通过数据拟合,计算出该阻尼振动的振幅、周期、圆频率、阻尼系数等,是利用生活物品进行大学物理实验的一次尝试.

中学教学环境的深刻变化和教育信息化2.0的全面推进,促进了极简教育技术与物理学科的融合.运用NOBOOK虚拟实验等支持高中物理模型建构的教学,展现出高效的课堂教学方式,有利于时代背景下教育教学的变革与发展.

促进智慧教育的计算机辅助教学被大力推广,然而同样起促进作用的智能手机引入教学却被大多数教师所摒弃.为了破解这个矛盾,文章将智能手机融入到课堂教学中,提出了智能手机辅助教学(Smartphone Assisted Instruction,简称SAI)的概念,充分利用智能手机的软硬件构建了智能手机辅助教学系统(Smartphone Assisted Instruction System,简称SAIS).该系统将智能手机的同屏技术、移动传感技术与"互联网+"理念相结合,具有明显的先进性,具备实施智慧教育的三个条件.文章还以《声音的产生与传播》为例进行了教学实践分析,分析表明SAIS具有诸多优点,能够有效地促进智慧教育.

运用MATLAB强大的计算能力和"微积分"的数学思想,模拟带电粒子在磁场中的运动轨迹,实现了不同比荷的带电粒子在磁场中运动的可视化.通过形象的运动轨迹图等动态演示,帮助学生理解和掌握带电粒子在磁场中的运动规律,为电磁学习题课的探究式教学提供了有效的参考手段.

基于传统三线摆测量刚体转动惯量的实验方法,选用居家物品自制三线摆,利用智能手机陀螺仪传感器和phyphox软件,通过绘制"角速度ω-时间t"图像,计算物体的转动周期,进而测得物体的转动惯量,同时验证平行轴定理.经过多次实验后,利用智能手机测量的结果与传统方法接近,与理论值比较其相对误差更小.居家实验自制三线摆,利用手机传感器提供测量数据,不仅为破解疫情期间实验教学困境提供可能,而且增加了实验的趣味性,激发学生的创新能力,为今后的创新性和开放性实验教学提供了新思路.

在用三线摆测量转动惯量的实验中,利用智能手机旋转传感器测量出刚体在转动时的旋转角度与时间的图像,然后计算出摆动的周期,进而测量出刚体的转动惯量.并将手机测量结果与传统实验结果进行比较,验证其可行性.

提出了利用Tracker验证动量定理的实验方法,将一般仪器难以测量的冲量转换成对时间的测量,再运用Tracker的追踪功能,读出物体运动的时刻与对应的速度,进而验证变力作用下的动量定理.

利用Matlab仿真软件的GUI图形用户界面可视化工具和FFT傅里叶变换工具,对圆孔、方形孔、多边形孔、圆盘四种不同的孔形进行菲涅尔光的衍射实验仿真.通过用户界面对光学参数进行数据交互,能形象直观地得到四种不同孔径光的衍射图纹、光强三维分布、光强二维分布图像.应用于物理课堂教学中能将抽象难于实现的衍射实验现象直观呈现,同时,有助于学生对衍射原理的理解,具有操作便捷、设计灵活等特点,从而达到较好的实验演示教学目的.