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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 方位角（α,β,γ）能確定剛性分子自由度嗎？
- 小類：
- 數(shù)理
- 簡介：
- 文章分別從圖解，數(shù)學(xué)計(jì)算及理論分析三個(gè)方面對(duì)剛性分子自由度的個(gè)數(shù)進(jìn)行了研究，指出當(dāng)前多數(shù)大學(xué)物理流行教材中用方位角解釋剛性分子自由度的失誤及不合理之處，并用球坐標(biāo)系解釋了這一現(xiàn)象。球坐標(biāo)系的應(yīng)用是本文的創(chuàng)新點(diǎn)及重點(diǎn)，而且能夠使分析更為嚴(yán)謹(jǐn)，直觀，易懂。
- 詳細(xì)介紹：
- 多數(shù)大學(xué)物理流行教材中，在分析理想氣體剛性雙原子分子自由度時(shí),通常采用三個(gè)方位角（α，β，γ）并借助公式cos2α+cos2β+cos2γ=1（其中"2"表示“平方”），來確定其中兩個(gè)獨(dú)立方位角，由此得出剛性分子轉(zhuǎn)動(dòng)自由度為2的結(jié)論。但這一解釋是不準(zhǔn)確的。該方程是關(guān)于（α，β，γ）的非線性方程，因此由其中任意兩個(gè)方位角不能唯一確定第三個(gè)方位角——由于平方項(xiàng)的存在，求解開方后會(huì)有雙解的情況出現(xiàn)。文章用圖解及示例形象而具體地說明了這個(gè)現(xiàn)象及其原因。 而后文章指出剛性雙原子分子的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度確實(shí)只有兩個(gè),用球坐標(biāo)系（r,θ,ψ）可以方便地說明這一問題。在球坐標(biāo)系中，r是球面到原點(diǎn)的距離，與方向角無關(guān)，而θ,ψ能唯一確定連線的方向。因此，對(duì)于空間方位來說，球坐標(biāo)系中θ,ψ是獨(dú)立的，由此可知?jiǎng)傂噪p原子分子的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度為兩個(gè)。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 筆者在當(dāng)前流行的許多大學(xué)物理課本中，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)共同的問題：其在分析理想氣體剛性雙原子分子自由度時(shí)，所選角度及相應(yīng)解釋存在一個(gè)誤區(qū)。文章旨在指出大學(xué)物理中普遍忽略的這一點(diǎn)瑕疵,而后從新的角度給出了較為準(zhǔn)確的分析。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 文章分別從圖解，數(shù)學(xué)計(jì)算及理論分析三個(gè)方面對(duì)剛性分子自由度的個(gè)數(shù)進(jìn)行了研究，指出流行解釋中的失誤，并用球坐標(biāo)系解釋這一現(xiàn)象，球坐標(biāo)系的應(yīng)用是本文的創(chuàng)新點(diǎn)及重點(diǎn)，而且能夠使分析更為嚴(yán)謹(jǐn)，易懂。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 文章可用于對(duì)大學(xué)課本相關(guān)章節(jié)的改進(jìn)，用更為嚴(yán)謹(jǐn)，易懂的方式對(duì)剛性分子自由度進(jìn)行分析，有利于讀者的理解，并提高了課本的準(zhǔn)確性。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 本文指出了大學(xué)物理中剛性雙原子分子的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的個(gè)數(shù)不能用通常的方位角（α，β，γ）來確定，而用球坐標(biāo)系可以準(zhǔn)確地說明這一問題。
獲獎(jiǎng)情況
- 本作品于2011年1月在河北省科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)單位主管，河北省物理學(xué)會(huì),中國教育學(xué)會(huì)物理教學(xué)專業(yè)委員會(huì)主辦的《物理通報(bào)》發(fā)表。
鑒定結(jié)果
- 作品于2011年1月在河北省科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)單位主管，河北省物理學(xué)會(huì),中國教育學(xué)會(huì)物理教學(xué)專業(yè)委員會(huì)主辦的《物理通報(bào)》發(fā)表。
參考文獻(xiàn)
- [1]羅益民 余燕主編，《大學(xué)物理》（第二版），北京郵電大學(xué)出版社，142-143頁，2004年1月 [2]吳百詩主編，《大學(xué)物理》（下冊(cè)），西安交通大學(xué)出版社，47－48頁，2004年8月 [3]《大學(xué)物理學(xué)·第二冊(cè)·熱學(xué)》張三慧 清華大學(xué)出版社，44—45頁 2000年1月 [4] 《物理學(xué)教程·上冊(cè)》嚴(yán)導(dǎo)淦主編 同濟(jì)大學(xué)出版社，256頁 2007年8月
同類課題研究水平概述
- 大學(xué)物理中在分析理想氣體剛性雙原子分子自由度時(shí),通常采用三個(gè)方位角（α，β，γ）并借助公式cos2α+cos2β+cos2γ=1（其中"2"表示“平方”），來確定其中兩個(gè)獨(dú)立方位角，由此得出剛性分子轉(zhuǎn)動(dòng)自由度為2的結(jié)論。 而這個(gè)解釋實(shí)際上是不準(zhǔn)確的，經(jīng)分析，由于公式cos2α+cos2β+cos2γ=1（其中"2"表示“平方”）為非線性方程，確定任意兩個(gè)方位角后，第三個(gè)方位角并不一定是唯一的。文章從理論及實(shí)圖兩個(gè)方面分別對(duì)這個(gè)問題進(jìn)行了分析。 本文為對(duì)當(dāng)前物理學(xué)界一些不準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)的糾正，國內(nèi)同水平文獻(xiàn)多為大學(xué)生及教師對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理論分析研究。
