物理課題推薦，中學(xué)生科研項(xiàng)目及科研競(jìng)賽通用

本周課題導(dǎo)視

物理學(xué)方向課題
網(wǎng)球拍減振器
聲音共振可視化的克拉尼圖形研究
地?zé)釗Q熱器的熱性能研究
基于變分學(xué)及最優(yōu)化理論的FPU格子的周期性解的性質(zhì)研究
納米顆粒在植物中的運(yùn)輸
飛機(jī)機(jī)翼的仿生設(shè)計(jì)
自動(dòng)化范德華堆疊系統(tǒng)

1. 網(wǎng)球拍減振器??
多項(xiàng)研究表明，網(wǎng)球拍的振動(dòng)會(huì)影響運(yùn)動(dòng)員肌肉的疲勞。使用低振動(dòng)網(wǎng)球拍可以提高控球水平和準(zhǔn)確性。在這個(gè)項(xiàng)目中，我們的目標(biāo)是為網(wǎng)球拍設(shè)計(jì)一種創(chuàng)新的輕量化減振器。網(wǎng)球拍的振動(dòng)行為將通過數(shù)值模擬或?qū)嶒?yàn)進(jìn)行研究。隨后，我們將設(shè)計(jì)一種創(chuàng)新的阻尼器，并對(duì)其性能進(jìn)行評(píng)估。

相關(guān)學(xué)科??
機(jī)械工程，物理學(xué)

2. 聲音共振可視化的克拉尼圖形研究?
本課題通過實(shí)驗(yàn)結(jié)合理論的方式，研究音樂的頻率通過薄板振動(dòng)和反射疊加后，如何形成共振疊加，進(jìn)而形成美麗的克拉尼圖形。

因?yàn)檎駝?dòng)現(xiàn)象是廣泛存在于我們的宇宙的方方面面，這種“聲音共振”的案例，非常容易推廣到更廣泛的材料學(xué)、光學(xué)、社會(huì)學(xué)甚至經(jīng)濟(jì)學(xué)等等諸多的領(lǐng)域中。

相關(guān)學(xué)科??
物理學(xué)

3. 地?zé)釗Q熱器的熱性能研究?
地源熱泵系統(tǒng)具有能耗低、污染小的特點(diǎn)，符合環(huán)保節(jié)能的社會(huì)背景，具有廣闊的應(yīng)用前景。地源熱泵有不同的種類，各有其優(yōu)點(diǎn)和不足。

本項(xiàng)目研究的對(duì)象是同軸套管式地埋管地源熱泵。通過對(duì)同軸套管式地埋管換熱器的傳熱過程進(jìn)行研究，建立同軸套管式地埋管換熱器的模型，利用計(jì)算流體力學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)值模擬。

相關(guān)學(xué)科??
物理學(xué)

4. 基于變分學(xué)及最優(yōu)化理論的FPU格子的周期性解的性質(zhì)研究?
我們要研究的FPU格子是一種典型的周期性結(jié)構(gòu)，人們雖能利用拉格朗日乘子、“凝聚-緊性”原理以及不動(dòng)點(diǎn)定理等工具證明其中行波解的存在性，但這類解的形態(tài)問題卻一直懸而未決.

本項(xiàng)目旨在對(duì)一維FPU格子中的行波形態(tài)進(jìn)行研究。我們將在變分學(xué)的框架下對(duì)問題進(jìn)行重寫，應(yīng)用一種特殊形態(tài)的山路定理得到周期性解的存在性，并研究一個(gè)簡(jiǎn)化的最優(yōu)化問題，得到這個(gè)問題中極值解的“單模性”。

相關(guān)學(xué)科??
物理學(xué)

5. 納米顆粒在植物中的運(yùn)輸?
盡管諸多實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明許多納米顆粒可以改善植物樹葉、根部對(duì)營(yíng)養(yǎng)液的吸收，目前沒有較為完善的理論。本項(xiàng)目中，我們使用分子動(dòng)力學(xué)來模擬納米顆粒在植物中的傳質(zhì)作用，我們探索納米顆粒的種類、表面特性、尺寸、電荷等因素對(duì)其在植物中的傳質(zhì)的影響。

相關(guān)學(xué)科??
物理學(xué)，材料科學(xué)

6. 飛機(jī)機(jī)翼的仿生設(shè)計(jì)?
受貓頭鷹和其他飛行動(dòng)物安靜飛行的生物學(xué)啟發(fā)，具有前緣外型特殊化處理的飛機(jī)機(jī)翼可以顯著降低噪音。然而，抑制如何隨著機(jī)翼尺寸大小和飛行速度而變化的機(jī)制仍未被研究。

在這個(gè)項(xiàng)目中，我們研究了通過在翼型結(jié)構(gòu)中實(shí)施多孔介質(zhì)來降低聲級(jí)，以及噪聲如何隨翼型尺寸和入射流速的變化而變化。此外，研究了隨著孔隙率增加的翼型空氣動(dòng)力學(xué)性能的變化，以最大限度地減少翼型阻力和在各種宏觀運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的噪聲。

相關(guān)學(xué)科??
航空，航天科學(xué)技術(shù)，物理學(xué)

7. 自動(dòng)化范德華堆疊系統(tǒng)?
二維材料之間的扭轉(zhuǎn)角十分重要，只有在扭轉(zhuǎn)角接近零的情況下，最低導(dǎo)帶和價(jià)帶才會(huì)平坦且重合，出現(xiàn)新奇的現(xiàn)象。然而，很少有人嘗試盡可能精確地自動(dòng)控制扭轉(zhuǎn)角和材料的均勻度。

在本項(xiàng)目中我們調(diào)研了一種新的二維材料堆疊轉(zhuǎn)移方法，通過使用真空系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)、傾斜、平移和自反饋軟件來檢測(cè)兩個(gè)單層的接觸狀態(tài)。這些方法可以解決二維器件的不可重復(fù)性和不可控性，加速納米材料的進(jìn)一步發(fā)展。

相關(guān)學(xué)科??
物理學(xué)，材料科學(xué)

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