势能为什么是一个物体系所共有的?

一些教材虽然强调势能是物体系的，但一般说来未能深入阐明这一认识的依据。为此，文章以重力势能为例引发讨论。鉴于某一个力做功与参照系选择有关，指出保守力的做功应强调是一对作用力和反作用力做功之和保持不变，与参照系选择无关。并以这个作功之和的负值来定义势能的增量，以此来说明势能是属于物体系所共有的。     

弹性势能公式Ep=1／2kx^2的x问题

弹性势能是大学物理中重要的物理概念,也是教学难点,在目前教学中,由于某些教材及教师对系统内成保守内力做功,参照系选取等内容强调不足,使学生不能准确理解弹性能势能概念,如果通过公式Ｅｐ＝１／２ｋｘ＾２中的ｘ是否是弹簧位移的讨论和反作用力功的讨论,来理解势能是物体系的势能,势能等于系统内所有的结保守内力做功之和的我值,可能就容易多了。这种教学途径不失为帮助学生理解弹性势能这个教学难点的一个方法。     

偶极子在一般外场中的能量与受力

讨论了偶极子在一般外场中的能量及受力问题,并分析了其受力性质,文章还指出在有旋场中也可以定义偶极子的平动势能。     

噪声环境下复杂流形数据的势能层次聚类算法

基于势能的快速凝聚层次聚类算法使用一种全新的相似性度量准则,可以更高效地得到聚类结果。针对该算法无法有效处理含噪声的复杂流形数据的缺陷,提出噪声环境下复杂流形数据的势能层次聚类算法。通过势能递增曲线识别噪声点,在新定义的势能最大、最小2层数据上进行自动聚类,以确定类簇的大体框架,并在此基础上对整个数据集进行层次聚类。人工数据集上的实验表明,新算法可以有效处理噪声环境下复杂流形数据;真实数据集上的实验表明,新算法具有更优的聚类效果。     

弹性势能与势能零点选择的关系

从保守力的功与相关势能的关系出发,讨论了几种弹簧系统的势能与势能零点选择的关系。     

考虑钉锚耦合的支护体系最小势能分析

为了深入探讨锚杆复合土钉支护体系的真实受力状态,提出了一种稳定性分析的新思路。基于钉锚耦合作用,将预应力施加影响考虑为一定范围土钉加固效果的弱化,建立了计算模型。势能函数考虑两部分:第一部分为预应力影响范围,包含附加应力下的滑体势能和锚杆势能;第二部分为不受预应力影响范围,包括滑体势能和土钉势能。最后根据最小势能原理进行虚位移求解和安全系数计算。研究结果表明:考虑钉锚耦合的稳定性分析可以反映复合支护体系的真实受力状态;最小势能法无需假定滑裂面形状,计算过程简单,优势明显。     

用最小势能原理求解支承系统问题

利用弹性力学中的叠加原理和等效原理,将支撑系统看作一个整体来研究,基于弹性力学中的能量守恒原理,以约束力为桥梁,假定各个约束力是依次作用于支撑系统,借助多个位移的叠加,推导出了支承系统的势能泛函公式,并利用最小势能原理,给出了求解支承系统问题的一种新算法。该算法简便、准确,能够较为广泛地应用于各类工程计算。     

“分而治之”方法构建复杂分子体系高精度势能面及应用

“分而治之”是处理复杂分子势能面的一种快速简洁方案。本文介绍了近年来本课题组在这一领域的方法研究进展及相关应用研究。在新的组装势能面算法和数据库支持下，我们将复杂大分子势能面计算量降低到O(N^1～2)次方的标度，并且计算精度接近DFT甚至CCSD(T)的水平。采用该方法，我们对两个不同的应用场景进行了测试。结果表明，高性能的组装势能面可以完成以往难以实现的大规模的分子结构搜索、稳定性分析以及新型分子结构设计等关键性任务。     

竖直弹簧振子振动势能的初等解法

用初等数学知识求解竖直弹簧振子振动势能,验证了教材中的有关论述,加深了学生对保守力做功与势能增量关系的理解。     

多原子分子势能面的李代数方法

势能面是分子反应动力学的基础,研究势能面的意义非常深远。近年来李代数方法成为研究分子势能面的强有力的工具。本文主要介绍了用动力学李代数方法构造多原子分子势能面的理论方法,及其在不同分子体系中的应用。     

论一维机械波的能量密度

本文讨论了一维小振幅机械波的能量密度,包括动能密度和势能密度。从两个不同的角度进行了关于势能密度的推导,得到的动能密度、势能密度两个表达式比一般物理教材的处理具有更普遍的意义,同时还论证了一维小振幅机械波动能密度与势能密度之间的关系。     

熵增意味着能量的贬值

从热力学与统计物理学的观点说明：系统熵的增大就意味着能量可利用程度的减小,或者说伴随着熵增的是能量的贬值。     

公共建筑光伏系统太阳能利用潜力评价

面对不断增长的能源需求及减少碳排放的双重挑战,提高城市可再生能源利用率,降低建筑能耗,发展光伏建筑一体化应用,实现建筑与新能源产业的融合发展显得非常重要.本研究选取包商银行公共建筑光伏系统,依据内蒙古包头市独特的气候特征,利用Ecotect求取典型建筑表面全年太阳辐射模型,基于最优系统配置方式,从高峰期能源潜力、经济潜力、社会潜力3个维度构建了光伏建筑太阳能利用潜力评价模型,对包商银行光伏系统太阳能利用潜力进行评价.研究结果表明:在极端气候期间,包商银行光伏系统以总电力需求的12.5％来缓解高峰期当地电网的压力,将用能高峰延迟了2 h;光伏系统25 a生命周期净收益104.66万元,基于光伏系统单位造价为7.9元/W,上网电价0.8元/kWh的情况下,系统投资可在5.15 a内收回,且单位造价、政府补贴与投资回收期之间具有三维耦合关系;光伏系统寿命期内的环境效益为0.096元/kWh,社会效益为11.93元/kWh.此评价模型为城市中光伏建筑的推广及光伏产业政策的制定提供借鉴.     

处于静电平衡状态导体上的电势与导体内部自由电子能态关系研究

讨论了热运动与导体内自由电子能态的关系和导体处于静电平衡状态时内部自由电子能态问题,认为,传统物理学中关于＂导体内自由电子的热运动能量＂是一种不确切的提法,实际上,电子把从外界吸收的热能转化成了在晶格势场中的电势能。证明了处于静电平衡状态的导体,其内部自由电子处于相同的能量状态,给出了等势体物理意义的说明。给出了一种测量导体内自由电子之间相互作用库仑斥力势能的一种方法。     

机械能守恒定律的守恒条件问题

对大学物理《力学》中"机械能守恒定律"使用条件的几种说法进行了分析和讨论。从一个质点系所受的外力对其所做的功和内力中的非保守力所做的功引起质点系能量的变化角度,讨论质点系的机械能守恒条件,提出机械能守恒的条件应为质点系的Pext=0,Pint,n cons=0。     

铝合金表面脉冲电磁场对半连续铸造晶粒的细化

采用一种新型熔体表面脉冲电磁技术对7A04铝合金半连续铸造凝固组织细化处理,分析脉冲电磁场对凝固组织及性能的影响.引入势能的观点,探讨脉冲磁能作用下的晶体形核动力学及初生晶核运动形式.结果表明,经表面脉冲电磁场处理后,凝固组织由晶粒尺寸粗大的玫瑰结构转变为细小且圆整的球状结构,铸锭心部及边部晶粒尺寸分别下降22.7%和14.2%,强度、塑性均有提高.动力学分析认为,脉冲电磁能降低体系形核所需的临界吉布斯自由能是增加形核率的重要原因,同时可导致初生α-Al运动的势能增加,促使初生α-Al颗粒优先到达稳定位置.     

静电场电势零点的选择

关于静电场中电势零点的选择,在原则上是可以任意选定的,而在某些情况下电势零点的选择要受到一定的限制。本文将从数学和物理的角度说明其选择的任意性,以及如何选择电势零点才既有物理意义又方便解题。最后讨论零点不同的电势如何进行叠加。     

块系岩体摆型波能量转化和耗散规律

摆型波现象发生在块系岩体之中,其特性迥异于连续介质中的弹性波。摆型波携带大的能量,易引发冲击地压等各种工程地质灾害。基于一维块系岩体中摆型波传播动力模型,利用中心差分法,求解块体系统在不同刚度、黏度及块体尺度情况下摆型波的能量值,分析上述因素变化对能量转化和耗散的影响。研究表明:随着刚度系数的增大,每个块体弹性势能的最大值也增大,系统动能和弹性势能的衰减周期减小;黏性系数越大,每个块体弹性势能最大值越小,每个衰减周期内的能量峰值显著降低,能量衰减速度变快;随着块体尺度的减小,系统动能和弹性势能的衰减周期变大,衰减周期的能量峰值显著降低,系统总能量在前期的衰减速度变快。受到固定端的影响,靠近固定端的块体的最大动能和最大弹性势能会有所增加,且最大弹性势能增加的幅度远大于动能增加的幅度。研究结果对预防工程灾害、保障工程安全具有重要意义。     

静电场电势零点的选择

关于静电场中电势零点的选择,在原则上是可以任意选定的,而在某些情况下电势零点的选择要受到一定的限制。本文将从数学和物理的角度说明其选择的任意性,以及如何选择电势零点才既有物理意义又方便解题。最后讨论零点不同的电势如何进行叠加。