第一篇：教案 八下物理计算

八年级下物理计算题专题练习

一、压强计算题精选

41、某封冻的河面上的冰能承受的最大压强是4×10Pa，在冰面上行驶的小车质量是200kg，它与冰面的接触面积是20.4m。在保证安全的情况下，小车上最多能装多大质量的货物?取g=1ON/kg。

2、芭蕾舞演员体重为475牛，两只脚掌面积为150平方厘米，表演时足尖与地面的接触面积为9.5平方厘米；大4象的体重6×10牛，每只脚掌面积600平方厘米．求：

（1）芭蕾舞演员足尖着地表演时和大象四脚着地站立时，各自对地的压强；

5（2）芭蕾舞演员和大象能否都在封冻的河面上行走？（封冻河面能承受最大压强为3.4×10帕．）

3、据《海南日报》202_年5月22日报道，我省公路桥梁不堪重负，超限超载车辆每年碾出亿元“窟窿”。国家规

5定，载重汽车对地面的压强应控制在7Ｘ10pa以内。我省路政执法人员在某段公路稽查到一辆超载的六轴水泥罐装

2车，车货总质量高达100 t，该车轮胎与地面接触的总面积约为0.8m，求：(1)、该车以20m/s的速度匀速行使36km所需的时间是多少？

3(2)、该车受到的总重力是多大？（1 t=10kg，g=10N/kg）(3)、该车对地面的压强是多少？

二、浮力专题计算题精选

3、用弹簧测力计测石块，其重为9．8N，若把石块的一半浸没于水中，弹簧测力计的读数为7．84N，(ρ煤油=0.8×3310kg/m)则：（1）此石块所受到的浮力是多大?（2）这种石块的密度是多少?（3）若把石块全部浸入煤油中，弹簧测力计的读数将变为多大?

5、在抗震救灾中，某舟桥部队利用冲锋舟为灾区开辟了水上生命线（如图所示），人们乘坐的冲锋舟满载时排开34水的体积是1.5m,冲锋舟自重为0.6×10N,假设每人的平均质量为60Kg。求：（1）冲锋舟满载时所受的浮力是多少？

（2）为保证安全，这条冲锋舟最多能承载多少人？

3（3）冲锋舟底部0.5m深处所受水的压强多大？（水的密度为1×103Kg/m，g＝19N/Kg）

三、功和功率计算题精选

1、小跳同学每次放学回家要背着沉重的书包爬上约15m高的楼，累得气喘吁吁。小跳同学和书包总重600N，爬楼用时3min。求：(1)小跳背书包爬楼克服重力所做的功；(2)小跳爬楼克服重力做功的功率。

4、如图所示，小明在跑步机上锻炼身体．设他在跑步机上以5m／s的速度匀速跑动30min，跑动的总动力为40N． 求：

(1)他在这段时间内相当于跑了多少路程?(2)他在这段时间内做了多少功?(3)他做功的功率是多少?

5、已知桑塔拉202_轿车的质量是1.6t，它以54 km/h的速度在水平路面上匀速行驶2min，轿车受到的阻力是车重的0.1倍，求轿车在这段时间内：

⑴通过的路程；⑵发动机的牵引力；⑶发动机的功率（g取10N/kg）。

四、机械效率计算题精选

1.一个工人用如图所示的滑轮组匀速提升重为2000N 的货物，绳端所用拉力为600N，绳子自由端被拉下4m.求：(取g=10N／kg)(1)工人做的总功是多少?有用功是多少?(2)滑轮组的机械效率多大?(3)如果工人拉绳的速度是0.4m／s，则工人做功的总功率是多大?

2.工人利用如图所示的斜面，把质量为50kg的货物沿斜面由底部匀速推到顶端，所用时间为10s，沿斜面向上的推力为300N。斜面长10m，高5m。求：（1）货物所受重力是多少？（2）此过程货物的运动速度是多少?（3）斜面的机械效率是多少?（4）如果把货物放在水平地面上，与地面的接触面积是0.5m2，对地面的压强是多少？

3．用动滑轮将重为80牛的物体匀速提升2米，拉力做功200焦．不考虑绳重和一切摩擦．（1）求此时动滑轮的机械效率；（2）如果该动滑轮匀速提升200牛的重物，拉力的功率为11瓦，则重物上升的速度是多大？

4．一个人用滑轮组匀速提升重G=128N的物体，滑轮组的机械效率为80%，在4s内人用F=40N的力使绳端移动4m．（1）求出绳子的股数n；（2）算出有用功的大小和总功功率．

5．用如图7的装置提升重物，绳子能承受的最大拉力为120N，动滑轮重60N，绳重与摩擦不计．求：（1）用此滑轮组最多能将多重的物体匀速提升？（2）用此滑轮组提起重240N的物体，使它匀速上升，问人加在绳子自由端的拉力是多大？此时滑轮组的机械效率是多大？ 当物体以0.5m/s的速度上升时，拉力的功率是多大？（3）该滑轮组的机械效率最高可达到多少？

6．用图3所示滑轮组拉着一重为100牛的物体A沿水平面做匀速运动，所用拉力F的大小为40牛．（1）不计轮和绳的重力以及摩擦，求：物体A所受的摩擦力．（2）若滑轮组的机械效率为80%，求：物体A所受的摩擦力．

压强计算题 31、1.4×10kg

552、（1）5×10帕，2.5×10帕（2）芭蕾舞演员不能在封冻的河面上行走，大象能行走．

663、（1）、0.5h

（2）、10N（3）、1.25X10pa

4、错误一：

∵茶壶静止在水平桌面上，∴水对茶壶底的压力F1=G水=m水g=(0.6×10)N=6N 正确解答：

333水对茶壶底的压强为：P=ρgh=10Kg/m×10N/Kg×0.12m=1.2×10Pa

3―3m2水对茶壶底的压力为：F=P*S=1.2×10Pa×4×10=4.8N 错误二：茶壶对水平桌面的压强正确解答：

茶壶对水平桌面的压强

5333

5、（1）V=m/ρ=4X10kg/8.0X10kg/m=50m（1分）

S=V/h=50m/0.1m=500m

（1分）

F=G=mg=4X10kgX10N/kg=4X10N

（1分）

63P=F/S=4X10N/500m=8000Pa

（1分）

633(2)h=P/ρg=4.6X10Pa/1.0X10kg/mx10N/kg=460m

（3分）

6、（1）垫片对地面的压强（2）两只脚的触地面积 人对地面的压强

,，得

由

G=mg=F2，得

浮力计算题

31、(1)0.49(2)0.05kg(3)0.67g/cm

-53

332、（1）0.75 N

（2）7.5×10m（3）2.2×10 kg/m 333、1．96N、2．5×10Kg/m、5．88N

4、（1）（1分）（N）（1分）

（2）（1分）（1分）

（N）（1分）

5、（1）（2）

即：

（3）

6、（1）（2）

（N）（1分）

（1分）

（3）

7、解法一：根据浮力产生的原因求解 即：

解法二：根据阿基米德原理求解。

解法三：根据木块受到的力求解。

功和功率计算题

1、（1）9×103J„„„3分

(2)50W„„„„„3分

2、解：（1）G=mg=50㎏×10N/㎏=500N.(2)W1=Gh=500N×0.05m=25J.(3).答：小勇受到的重力是500N，他跳一次做了25J的功，功率为

62.5W。3、7.35×104瓦特

4、解：

(1)由V=S/t

得：

S=vt=5m／s×30×60s=9000m=9km(2)W=Fs=40N×9000m=360000J(3)P=W/t=360000J/1800s=200w 答：(1)共跑了9km(2)人跑步时做功360000J(3)人跑步时的功率为200w.5、⑴

⑵由二力平衡知识可知：

⑶

机械效率 3．（1）80%（2）0.05m/s 4．（1）4（2）128J 40W 120N（2）96N

6．（1）300N（2）100N 5

150W 83.3%（3）80% 6．（1）

第二篇：八下物理笔记

第七章 力

一、力

1．力是物体对物体的作用。

2．物体间力的作用是相互的。(一个物体对别的物体施力时，也同时受到后者对它的力)。

3．力的作用效果：力可以改变物体的运动状态，还可以改变物体的形状。（物体形状或体积的改变，叫做形变。）

4．力的单位是：牛顿(简称：牛)，符合是N。1牛顿大约是你拿起两个鸡蛋所用的力。

5力的三要素是：力的大小、方向、作用点，叫做力的三要素，它们都能影响力的作用效果。

6．力的示意图就是用一根带箭头的线段来表示力。具体的画法是：

(1)用线段的起点表示力的作用点；

(2)延力的方向画一条带箭头的线段，箭头的方向表示力的方向；

(3)若在同一个图中有几个力，则力越大，线段应越长。有时也可以在力的示意图标出力的大小，二、弹力

1．实验室测力的工具是：弹簧测力计。

2．弹簧测力计的原理：在弹性限度内，弹簧的伸长与受到的拉力成正比。

3．弹簧测力计的用法：(1)要检查指针是否指在零刻度，如果不是，则要调零；(2)认清最小刻度和测量范围；(3)轻拉秤钩几次，看每次松手后，指针是否回到零刻度，(4)测量时弹簧测力计内弹簧的轴线与所测力的方向一致；⑸观察读数时，视线必须与刻度盘垂直。（6）测量力时不能超过弹簧测力计的量程。

三、重力

1．重力：地面附近物体由于地球吸引而受到的力叫

重力。重力的方向总是竖直向下的。

2.重力的计算公式：G=mg，（G是重力，m是质量式中，g是重力系数，g是重力与质量的比值：g=9.8 牛顿/千克，在粗略计算时也可取g=10牛顿/千克）；重力跟质量成正比。

3．重垂线是根据重力的方向总是竖直向下的原理制成。

4．重心：重力在物体上的作用点。

第八章 运动和力

一、牛顿第一定律 1.牛顿第一定律：一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持静止状态或匀速直线运动状态。

2.惯性：物体保持运动状态不变的性质叫惯性。牛顿第一定律也叫做惯性定律。

二、二力平衡

1.二力平衡：当物体在两个力的作用下处于平衡状态时: 2.物体平衡状态：物体受到几个力作用时，如果保持静止状态或匀速直线运动状态，我们就说这几个力相互平衡。

3．二力平衡的条件：作用在同一物体上的两个力，如果大小相等、方向相反、并且在同一直线上，则这两个力二力平衡时合力为零。物体在不受力或受到平衡力作用下都会保持静止状态或匀速直线运动状态。

三、.摩擦力

1.摩擦力：这种力就是两个互相接触的物体，当它们要发生或已经发生相对运动时，就会在接触面是产生一种阻碍相对运动的力。

2.滑动摩擦力的大小跟接触面的粗糙程度和压力大小 有关系。压力越大、接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。增大有益摩擦的方法：增大压力和使接触面粗糙些。

减小有害摩擦的方法：(1)使接触面光滑和减小压 力；(2)用滚动代替滑动；(3)加润滑油；(4)利用气垫。（5）让物体之间脱离接触（如磁悬浮列车）。

第九章 压强

一、压强

1．压强：物体单位面积上受到的压力叫压强。

2．压强公式：P=F/S，式中p单位是：帕斯卡，简称：帕，1帕=1牛/米2 3．压力：垂直作用在物体表面上的力叫压力。

4．增大压强方法 :(1)S不变，F↑;(2)F不变，S↓(3)同时把F↑，S↓。而减小压强方法则相反。

二、液体压强

1．液体压强产生的原因：是由于液体受到重力。

2． 液体压强特点：(1)液体对容器底和壁都有压强，(2)液体内部向各个方向都有压强；(3)液体的压强随深度增加而增大，在同一深度，液体向各个方向的压强相等；(4)不同液体的压强还跟密度有关系。

3．液体压强计算公式：（ρ是液体密度，单位是千克/米3；g=9.8牛/千克；h是深度，指液体自由液面到液体内部某点的竖直距离，单位是米。）

4．根据液体压强公式：可得，液体的压强与液体的密度和深度有关，而与液体的体积和质量无关。

三、大气压强

1． 证明大气压强存在的实验是马德堡半球实验。

2．大气压强产生的原因：空气受到重力作用而产生的，大气压强随高度的增大而减小。

3．测定大气压强值的实验是：托里拆利实验。

4．测定大气压的仪器是：气压计，常见气压计有水银气压计和无液气压计（金属盒气压计）。

5． 标准大气压：把等于760毫米水银柱的大气压。1标准大气压=760毫米汞柱=1.013×105帕=10.34米水柱。

6．沸点与气压关系：一切液体的沸点，都是气压减小时降低，气压增大时升高。

四、流体压强大小与流速关系

1.流体压强大小与流速关系：在流体中流速越大地方，压强越小；流速越小的地方，压强越大。第十章 浮力：

一、浮力

1．浮力：一切浸入液体的物体，都受到液体对它竖直向上的力。浮力方向总是竖直向上的。（物体在空气中也受到浮力）

2．物体沉浮条件：（开始是浸没在液体中）方法一：（比浮力与物体重力大小）

(1)F浮

< G，下沉；(2)F浮

> G，上浮(3)F浮 = G，悬浮或漂浮 方法二：（比物体与液体的密度大小）

(1)F浮 < G，下沉；(2)F浮 > G，上浮

(3)F浮 = G，悬浮。（不会漂浮）3．浮力产生的原因：浸在液体中的物体受到液体对它的向上和向下的压力差。

二、阿基米德原理

1．阿基米德原理：浸入液体里的物体受到向上的浮力，浮力大小等于它排开的液体受到的重力。（浸没在气体里的物体受到的浮力大小等于它排开气体受到的重力）2．阿基米德原理公式：

(1)称量法：F浮= G — F，(G是物体受到重力，F 是物体浸入液体中弹簧秤的读数)(2)压力差法：F浮=F向上-F向下(3)平衡法：F浮=G物(适合漂浮、悬浮)

三、物体的浮尘条件及应用 1．浮力利用

(1)轮船：用密度大于水的材料做成空心，使它能排开更多的水。这就是制成轮船的道理。(2)潜水艇：通过改变自身的重力来实现沉浮。(3)气球和飞艇：充入密度小于空气的气体。第十一章 功和机械能

一、功

1、一个力作用在物体上，物体在力的方向上移动了一段距离，这个力就做了功。功包含两个必要因素： ①是作用在物体上的力。②是物体在这个力的方向上移动的距离。

二、功的计算。

2、力与在力的方向上移动的距离的乘积叫做功。

2、功的计算W=FS、1J=1N•m、F= w除以s

5、W=Gh

三、功的原理——使用机械时，人们所做的功，都不会少于不用机械时所做的 功，也就是使用任何机械都不省功。

斜面：

1、FL=Gh F=G —

2、斜面长是斜面高的n倍，推力就是物重的几分之一。

第三篇：八下物理教学工作计划

八年级物理下册教学工作计划

王志诚

一、基本情况概述

1、指导思想：

全面贯彻党的教育方针，全面推进素质教育；坚持以提高教学质量为教学工作核心，以扎实开展课程改革为教学工作重点；不断更新教师教育观念、转变教师与学生的学习方式，优化教学管理，促进学生德、智、体、美、劳等方面的全面发展，真正做到学生在玩中学，找到学习物理的乐趣。

2、学情分析：

八年级学生上期已经始学习物理，一部分学生掌握较好，但仍有一大部分学生对物理的兴趣不高。同学们都来自农村知识面比较窄，两级分化较突出。上课时，有的学生的学习积极性不高，不够灵活这就需要教师在教法和学生的学习方法上作进一步改进，让学生成为学习的主人，进行探究性的学习，从而培养学生的学习兴趣，启发思维，提高学习的积极性，培养良好的学习习惯及分析问题，解决问题的能力，3、教材分析：

教材结构特点：以学生兴趣、认识规律和探究的方便出发设计教材的结构，考虑到运动和力的知识与声、光、热、电等知识相比稍显枯燥，这就需要老师在教材的基础上再设计一些有趣的教学环节来提高学生的学习兴趣。书中包含许多开放性问题和实践性课题，充分体现STS思想，同时注意扩大学生的知识面，设立“科学世界”栏目，收入一些十分有用且有趣的知识，力求形式生动活泼。

二、教学工作目标

1、知识与技能：

（1）初步了解物理学及其相关技术产生的一些历史背景，能意识到科学发展历程的艰辛与曲折，知道物理学不仅指物理知识，而且还包含科学研究方法、科学态度和科学精神。

（2）具有初步的实验操作技能，会使用简单的实验仪器和测量工具，能测量一些基本的物理量。

（3）会记录实验数据，知道简单的数据处理方法，会写简单的实验报告，会用科学术语、简单图表等描述实验结果。

2、过程与方法

（1）经历观察物理现象的过程，能简单描述所观察物理现象的主要特征。有初步的观察能力。

（2）能在观察物理现象或物理学习过程中发现一些问题。有初步的提出问题的能力。

（3）通过参与科学探究活动，学习拟订简单的科学探究计划和实验方案，能利用不同渠道收集信息。有初步的信息收集能力。

（4）通过参与科学探究活动，初步认识科学研究方法的重要性，学习信息处理方法，有对信息的有效性作出判断的意识。有初步的信息处理能力。

（5）学习从物理现象和实验中归纳简单的科学规律，尝试应用已知的科学规律去解释某些具体问题。有初步的分析概括能力。

（6）能书面或口头表述自己的观点，初步具有评估和听取反馈意见的意识。有初步的信息交流能力。

3、情感态度与价值观

（1）能保持对自然界的好奇，初步领略自然现象中的美妙与和谐，对大自然有亲近、热爱、和谐相处的情感。

（2）具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理，勇于探究日常用品或新器件中的物理学原理，有将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识。乐于参与观察、实验、制作、调查等科学实践活动。

（3）在解决问题的过程中，有克服困难的信心和决心，能体验战胜困难、解决物理问题时的喜悦。

（4）养成实事求是、尊重自然规律的科学态度，不迷信权威，具有判断大众传媒是否符合科学规律的初步意识。

（5）有将自己的见解公开并与他人交流的愿望，认识交流与合作的重要性，有主动与他人合作的精神，敢于提出与别人不同的见解，也勇于放弃或修正自己的错误观点。

（6）初步认识科学及其相关技术对于社会发展、自然环境及人类生活的影响。有可发展的意识，能在个人力所能及的范围内对社会的可持续发展有所贡献。

（7）有将科学服务于人类的意识，有理想，有抱负，热爱祖国，有振兴中华的使命感与责任感。

三、具体措施：

1、认真学习《新课程标准》，领会本科目在教学中的具体要求。新教材是然不同于过去的要求，因为新教材其灵活性加强了，难度降底了，实践性变得更为明确了。教师必须认真领会其精神实质，对于每一项要求要落到实处，既不能拔高要求，也不能降底难度。

2、注重教材体系，加强学生的实际操作能力的培养。新教材不仅在传授文化知识，更注重于培养能力。教师要充分利用教材中已有的各类实验，做到一个一个学生过好训练关，凡是做不好一律重做，直到做到熟练为止。每一个实验都要写好实验报告，写好实验体会。并在做好实验的基础上，要求每一个学生根据已有的材料，做好有关的物理制作。

3、讲求教学的多样性与灵活性，努力培养学生的思维能力。教学不能默守陈规，应该要时时更新教学方法。本期我要继续实践好兴趣教学法，双向交流法，还要充分运用多媒体，进行现代化的多媒体教学，让科学进入物理课堂，让新的理念武装学生头脑。使得受教育的学生：学习的观念更新，学习的内容科学，学习的方法优秀。

4、严格要求学生，练好学生扎实功底。学生虽逐步懂得了学习的重要性，也会学习，爱学习，但终究学生的自制力不及成人。所以，教师在教学过程中，必须以学生严格要求，不能放松任何一个细节的管理。做到课前有预习，课后有复习，课堂勤学习；每课必有一练，杜绝学生不做作业、少做作业，严禁学生抄袭他人作业；教育学生养成独立思问题的能力，使每一个学生真正做到学习成为自已终身的乐趣。

5、加强教师自身的业务进修，提高自己的教学水平。本期我在教学之余，要认真学习大学有关的物理课程，扩大自己的学识范围，学习有关教育教学理论，丰富自己的教学经验，增进教学艺术。多听课，吸取他人教学之长，全期力争听课达20节以上，还要上了一堂教学观摩课。

7、充分利用教材中的德育因素，加强对学生的政治思想教育。教材中有许多科学家、爱国人士、唯物论者，他们是学生学习的榜样，教师应该在教学过程中，因势利导对学生进行思想品德教育，使学生从小就具有高尚的道德情操，爱科学、爱祖国等优秀品质。

六、教学进度及安排

第1周：第七章 力

第2周：第七章 力

第3周：第七章 力，单元测试及分析

第4周：第八章 运动和力

第5周：第八章 运动和力

第6周：第八章 运动和力，单元测试及分析

第7周：第九章 压强

第8周：第九章 压强

第9周：第九章 压强，单元测试及分析

第10周：期中复习及考试，期中考试情况分析

第11周：第十章 浮力

第12周：第十章 浮力

第13周：第十章 浮力，单元测试及分析

第14周：第十一章 功和机械能

第15周：第十一章 功和机械能

第16周：第十一章 功和机械能，单元测试分析

第17周：第十二章 简单机械

第18周：第十二章 简单机械，单元测试分析 第19周：期末复习及考试

第20周：期末复习及考试

第四篇：八下物理实验教学工作总结

物理实验教学工作总结

一学期的教学工作结束了。在校领导和上级主管部门的指导下，在全体物理老师的共同努力下，本学期的实验教学工作完成的很圆满，很顺利。现总结如下：物理学是一门以实验为基础的学科，物理实验对理解和掌握物理概念和规律，对物理知识的巩固和运用有着重要的作用。本学期我们对实验进行了探究性的研究。

1、确定实验教学指导思想，强化实验教学目标

在初中物理实验教学过程中确定以实验为基础，用实验来展开激发学生的实验兴趣，发挥学生参与教学的主动性和积极性，培养学生操作实验、设计实验的实践能力和创造能力，加强实验教学的研究，尽量把验证性实验改为探索性实验，把演示实验改为边讲边实验，通过挖掘教学内容的学术性，有机地把课内探索延伸到课外。总之，尊重科学，实事求是，面对群体，以实验创新教育为前提，使学生达到掌握物理实验技能和科学方法，养成科学态度，学会运用实验手段解决物理问题的能力为指导思想，强化实验教学目标。

2、探索改革实验教学模式，发挥主导、主体功能

大力探索改革不适应新时期形势的初中物理实验教学模式，建立起按科学设计实验教学程序、优化实验教学过程、指导实验方法、培养创新能力的“引导－探索－实验－掌握”教学模式。这种教学模式应充分发挥教师的主导作用，突出学生的主体地位。教师充分相信学生，使学生主动参与实验。课本让学生看，实验让学生做，思路让学生想，疑难让学生议，错误让学生析。让学生独立设计实验，利用物理实验，发挥学生的主观能动作用，最大限度地调动学生自主学习的积极性和主动性。变单向信息传递为双向式、多向式信息传递与交流，教师在课内讲重点、关键点和注意点，发挥好主导调控作

用。主要方式是采取提问、答疑、讨论、观察实验现象、动手操作等。在实验中，加强对学生实验方法和创新能力的培养。按教学大纲规定必做的分组实验，并将学生分成三种类型：第一类是理解能力差，反应较慢，动作缓慢；第二类是思维敏捷，动作粗糙；第三类是独立思考，动手能力强。不管哪类学生整个实验过程全部由学生自己独立完成，教师必要时答疑引路。

3、全体师生在思想上都很重视。

每次实验，教师都能够认真的准备，并事先演习一遍。同学都能够做到先预习，熟悉实验的目的、原理、步骤及注意事项，并严格按实验要求进行操作。实验结束后能及时整理仪器并按要求进行送回仪器室，摆放到指定位置。

其次，通过做实验，培养了同学们的观察能力和动手能力，同时，通过对实验数据的处理和对实验的总结，增强了学生们运用数学知识解决问题的能力。

第三，通过做实验，使同学们演习物理的兴趣有了很大程度的提高。培养了学生的实事求是的科学态度。

本学期的实验工作能够圆满完成是和师生的共同努力分不开的。以后的实验工作我们将更加严格要求，力争作的更好。

202_—202_学下学期

物理实验总结

安丘市职工子弟学校

202_.9

第五篇：计算物理论文材料

计算物理学与应用学科“十二五”发展规划

（202_-202_）

一、学科简介

计算物理学与应用是隶属于物理学一级学科的一个二级学科，学科代码“140.75”。相关的学科有“原子与分子物理”、“无线电物理”、“计算数学”等，是兰州城市学院重点学科（B级），也是理工科学科群中特色鲜明的优势学科。

二、研究方向

计算物理学与应用学科目前开展三个研究方向，其主要研究任务是：

（一）研究方向1：纳米材料的计算机模拟；学科带头人：郑小平教授

1.研究意义和研究目标

计算机模拟是计算机技术的一个重要应用领域，具有高效、快捷、经济等多方面的优点。用计算机模拟研究材料是集计算机科学、计算数学、材料科学、表面科学、物理化学于一体的一门新兴的交叉学科，用Kinetic Monte Carlo算法模拟薄膜生长是计算材料科学的一个研究热点。

在薄膜生长过程中如果引入少量的表面活性剂时，薄膜生长会表现出与没有表面活化剂时完全相反的特征，对于这种反常效应，传统的DLA理论已经不能解释其微观机理。虽然近年来提出的RLA理论对这种反常效应给出了比较满意的解释，但是DLA与RLA这两个模型完全不同，揭示的规律正好相反。在DLA模型中，成核受到扩散作用的限制；而在RLA模型中，形核主要受到交换作用的限制，目前对薄膜生长的微观机理尚存在许多质疑。

本科研方向以扩散理论为基础，以DLA模型为原型，吸收RLA理论的部分合理成份，结合实验上AFM、STM观察的最新发现，建立以“基本微观过程”为核心的新模型，模型中考虑了许多新的微观机制，如“连带作用”、“亚稳态”、“非最低能量选择”、“近似交换”和“完全交换”等，并利用新模型，通过Kinetic Monte Carlo方法对正常效应、反常效应的实验现象进行模拟计算。

（二）研究方向2：地球物理材料的计算机模拟；学科带头人：刘子江副教授（博士）

1.研究意义

地球是目前太阳系中唯一适合人类生存的一颗行星。生活在地球上的人类，无时不感受到地球为我们提供创造物质文明的可贵自然资源和得以免遭太阳或其它恒星发射来的带电粒子流辐照伤害的地磁场外层空间保护屏障的恩赐，也不时会感受到由火山、地震、泥石流等自然灾害对安全、财产、甚至生命可能造成的威胁。究其原因，上述自然现象无一不与地球深部物质尤其是地核物质的组分、物质、状态，以及由此诱发的物质运动密切相关。它给我们的一个重要启示是：深化对地球深部物质的性质及其运动规律的认识，有助于提高人类改善生活质量，增强人类改造世界、造福人类自身的能力。另外，组成地球的主要物质，还在国民经济中具有非常实际的应用价值，如CaSiO3钙钛矿还是陶瓷制作、人造骨头和牙根的医用材料、以及高频绝缘

体、树脂制品和整形外科的填充材料等；CaCO3广泛应用于工业、医用移植和

生物光电子学领域等等。所以今后六年主要研究深部地球物理材料在高压下的性质，简单地说就是凝聚态物理的高压物理。

2.研究目标

（1）地球物理材料的结构；

（2）地球物理材料的相变；

（3）地球物理材料的状态方程；

（4）地球物理材料的弹性性质；

（5）地球物理材料的高压熔化；

（6）地球物理材料的热力学特性；

（7）地球物理材料的电子结构和光学性质。

（三）研究方向3：计算微波和电磁场计算技术；学科带头人：姬五胜教授

本研究方向确立科研攻关方向为：波概念迭代法的研究和在微波电路中的应用

1.研究意义

波概念迭代法（WCIP）是一种基于波概念的新的迭代方法。它是在平面不连续性问题的背景下发展起来的，能够较好的解决微波电路不连续性所造成的散射问题，特别是在障碍物尺寸与波长相近时。WCIP通过电场和电流密

度引入入射波和反射波，并在第 次和 次的入射波和反射波之间建立起转换的递归关系式。当存储的各次叠加波收敛时停止循环，最后可得到空气和介质交界面上的电流密度和电场。在迭代过程中，WCIP以快速傅立叶变换实现波在空域和谱域之间的转换，这使得WCIP既提供了对电路描述的多功能性，又保证了多层结构的可靠表述。较之有限元法、矩量法、FDTD等常用数值分析方法，WCIP通过定义有效的周期性关系来减少计算的复杂度和内存的使用量；同时，由于波在空域与谱域之间转换的过程中运用了二维快速傅里叶变换，使得整个迭代过程的计算速度大大提高。因此这种方法对不同结构的微波多层电路有很强的适用性，有着广泛的应用意义。

2.研究目标：（1）深入研究波概念迭代法的理论原理和迭代过程。主要包括激励源设置，空域散射矩阵的计算，谱域反射系数的计算，2D-FFT和2D-IFFT对散射波在空域和谱域之间的搬移过程，参考面上电磁场参数、导纳矩阵、散射参数的提取等。

（2）通过分析研究，编写能够适用于多层电路结构的波概念迭代法通用程序。

（3）开发波概念迭代法在多层电路方面的新应用。

三、学术团队

“计算物理学与应用”学科自202_年被学校确定为重点学科（B类），经过三年的建设，已拥有三个稳定的研究方向，形成了较为稳定的科研团队。本学科现有科研人员24人，有教授6人，副教授4人，其中博士8人（含在读3人），硕士12人。科研队伍职称结构、学历结构较为合理，且比较年轻。

（一）研究方向一：纳米材料的计算机模拟

学科带头人：郑小平教授，博士后，硕导

成员：王恩涌教授、王培煜博士，田东斌（博士，在读）、董向成等

（二）学科方向二：地球物理材料的计算机模拟

学科带头人：刘子江副教授，博士

成员：吴学勇、熊旭军、魏秀芳（硕士）、张正荣（在读博士）、郭中华（硕士）、陈丽（硕士）、周玲（硕士）、陈建宏（在读博士）等

（3）学科方向三：计算微波和电磁场计算技术

学科带头人：姬五胜教授，博士，硕导

成员：雒向东教授（博士）、施树春教授、赵海阔、张妍（硕士）、赵宇杰（硕士）、赵彦敏（硕士）、石蕊（硕士）、李慧芳（硕士）等

四、研究平台

（一）计算材料科学与计算机模拟的研究平台

材料计算与设计(Materials Computation Design)是指以计算机为手段，通过理论与计算预报新材料的固有性质、结构与组分、使用性能以及合成与加工进行综合研究的一门新学科，其目的在于使人们能主动地对材料结构与功能的优化与控制，以便按需要制备新材料。由于现代科学的深入发展，以及计算机能力的空前提高，材料计算与设计已成为现代材料科学中最活跃的一个重要分支。

郑小平教授主持的纳米材料计算机模拟研究，以扩散理论为基础，以DLA模型为原型，吸收RLA理论的部分合理成份，结合实验上AFM、STM观察的最新发现，建立以“基本微观过程”为核心的新模型，模型中考虑了许多新的微观机制，如“连带作用”、“亚稳态”、“非最低能量选择”、“近似交换”和“完全交换”等，并利用新模型，通过Kinetic Monte Carlo方法对正常效应、反常效应的实验现象进行模拟计算。该研究对薄膜生长的微观机理提供理论依据，也对探索薄膜生长的科学实验和最佳工艺条件提供了重要的理论依据。

刘子江博士主持的地球物理材料在高压下的性质，模拟和计算地球物理材料的结构、相变、状态方程、弹性性质、高压熔化、热力学特性电子结构和光学性质。这些研究深化对地球深部物质的性质及其运动规律的认识，有助于提高人类改善生活质量，增强人类改造世界、造福人类自身的能力。对地球物理材料如CaSiO3钙钛矿的研究，有助于这些材料在工业、医用移植和

生物光电子学领域的应用。

（二）计算微波与计算电磁学研究平台

计算微波和计算电磁学涉及微波技术和电磁学的各个领域，与电磁场工程、微波技术、电磁场理论互相联系、互相依赖。计算微波与计算电磁学能够解决实际电磁场工程、微波工程中越来越复杂的电磁场问题的建模与仿

真、优化设计，为电磁场理论研究提供数值及解析算法的方法和手段。计算电磁学已成为对复杂体系的电磁规律、电磁性质进行研究的重要手段，为电磁理论研究开辟新的研究途径，推动了微波工程、电磁场工程的发展。

姬五胜教授主持的波概念迭代法（WCIP）的研究及其在微波电路中的应用，深入研究波概念迭代法的理论原理和迭代过程。主要包括激励源设置，空域散射矩阵的计算，谱域反射系数的计算，2D-FFT和2D-IFFT对散射波在空域和谱域之间的搬移过程，参考面上电磁场参数、导纳矩阵、散射参数的提取等，能够较好的解决微波电路不连续性所造成的散射问题，特别是在障碍物尺寸与波长相近时。WCIP通过定义有效的周期性关系来减少计算的复杂度和内存的使用量；同时，由于波在空域与谱域之间转换的过程中运用了二维快速傅里叶变换，使得整个迭代过程的计算速度大大提高。通过分析研究，开发能够适用于多层电路结构的波概念迭代法通用程序，拓展波概念迭代法在多层电路方面的新应用。

五、计算物理学与应用学科的发展规划

在未来6年，计算物理学与应用学科发展的方向是：找准学科定位，认清自身学科优势，瞄准国家战略需求、甘肃省经济社会的发展需求及学校教学科研的服务需求，以前沿性创新课题和应用项目为载体和纽带，在创新研究中，进一步凝聚学术团队，推进学科交叉，凝练学科发展方向，培育新的增长点，为学科建设和硕士学位点的申报打下坚实的基础。争取在高水平的科研项目（尤其是服务甘肃经济社会的应用项目）、高质量的学术论文、高层次的科研奖励方面有较大的突破。争取在202_年使“计算物理学与应用”学科成为兰州城市学院A级重点学科。

具体发展目标:

202_-202_年，夯实基础研究，为学科发展打下良好的基础。保质保量完成202_-202_年已申报成功课题，以课题带动科研攻关，使科研团队规模进一步壮大。“计算物理学”重点学科要找准更高突破口，学科带头人申报国家级课题3项，团队成员申报省、厅级课题4-6项，争取在国家级课题上有较大突破，进一步凝练学科方向，形成稳定的学科团队。在202_年末，学院被SCI、EI收录论文的数量有较明显增长，争取在甘肃省高校科技进步

奖的获奖上有增长。

202_-202_年，不断凝练学科方向，凝聚稳定的科研团队，提升学科优势。在完成202_-202_年成功申报课题的基础上，立足甘肃经济社会发展需求，在新计算技术、计算方法在物理学、电子学新领域中的应用等方面积极申报应用性项目（横向课题），不断扩大学科在省内的影响力。申报国家级课题3项，申报甘肃省科技支撑计划、兰州市科技发展计划等地方项目3-4项，“计算物理学”学科申报国家科技攻关计划、国家科技支撑计划1-2项。学院发表高质量论文期刊的影响因子有新的突破，争取有新计算方法及应用的专著问世，争取在甘肃省科技进步奖、甘肃省自然科学奖的获奖上有突破。

六、存在的问题

1、学科团队已经形成，学科带头人已经发挥作用，但是科研基础较好的研究人员偏少，年轻研究人员的研究能力有待进一步提高，在同一个研究方向开展研究的凝聚力不强，影响了整体科研实力。

2、资金短缺，学校对研究所没有一次性的大幅度投入；研究所缺乏高级仿真软件和仿真平台以及相关实验仪器支撑，从而影响和制约学科建设进程和质量。