第9届全国大学生物理实验竞赛(创新)总结与分析

第9届全国大学生物理实验竞赛(创新)由重庆大学承办,基于竞赛的各项数据,从竞赛基本情况、竞赛新变化、获奖情况、作品评比、线下决赛等多角度进行了总结与分析.本次竞赛在参赛作品水平、作品评审组织、现场展示评比等方面均取得了明显进步和提升,首次线下决赛的成功举办为后续赛事提供了有益的借鉴.最后针对省赛与国赛对接、竞赛评审专家遴选、高校领队工作激励等问题提出了建议,以促进全国大学生物理实验竞赛(创新)的长远高质量发展.

自供能摩擦电传感器研究性实验设计

摩擦纳米发电技术是一种全新的能源技术和自供能传感技术。将摩擦纳米发电技术引入本科物理实验教学,以一项构造简洁、材料易获取的新型摩擦电眼动传感器研制成果转化为研究性实验项目为例进行了实验教学设计。该实验采用摩擦纳米发电机结构设计中基本的单电极模式,设计制作眼部运动触发的自供能传感器,将其粘贴在眼镜架镜腿内侧,即可将眼角微运动转换为电信号,用于眼动打字等人机交互系统;并辅以物理学术竞赛“自主研究+辩论交流”教学模式,将学科前沿研究与教育教学改革活动整合,培养学生实践创新综合能力,激发教师教学活力,形成科研与教学的有效融合和相互促进。

开发基于亥姆霍兹谐振腔的通风吸声超材料创新性实验

通风吸声超材料是目前解决通风降噪问题的热点研究,可围绕通风吸声超材料的研究方案开展大学物理实验教学。本研究方案采用有限元仿真软件COMSOL Multiphysics理论建模并计算,优化设计基于不完美亥姆霍兹谐振腔的通风吸声超材料,该超材料在调整结构参数后能在低频噪音下实现宽频吸收;利用3D打印技术打印超材料结构,并采用突破黑匣子的实验装置定量测量声学超材料的吸声性能。本文将前沿、热点研究引入大学物理实验教学,模拟、还原科学研究的过程,增强实验的高阶性、创新性和挑战度,采用“小组式自主探究+答辩汇报”的教学模式,全面提升学生的“5C”核心能力。

一种超快速调节分光计方法的探讨

分光计是大学物理实验教学中常用的一种比较精密的光学仪器,在分光计的调节实验中,其中调节望远镜的光轴与仪器的中心轴相互垂直是最关键也是最困难的一步,学生往往在这一步花费大量的时间。针对实验过程中经常出现观察不到绿色十字叉丝反射像的问题,本文提出了一种简单有效的超快速调节方法——一看二调法。亦即一只手调节望远镜俯仰螺钉的同时另一只手转动游标盘,同时眼睛不停地观察望远镜的视场,找到绿色十字叉丝像后再结合1/2逐次逼近细调法,便可快速高效的完成分光计的调节,从而大大提高课堂实验教学效率。

关于热辐射强度与距离的关系讨论

测定热辐射强度与距离关系是近代物理实验课程中热辐射综合实验的重要内容之一,但由于实验过程中仪器直接暴露在空气中,空气对辐射的吸收会导致实验对热辐射值的测量不准确,考虑到空气对实验的影响,本文对热辐射强度与距离的关系进行了探讨,在数据处理的方法上进行了改进,引入差分方法,消除了空气因素对实验结果的影响,同时对该方法计算得出的影响因子进行了误差分析。

基于差分法研究热辐射强度与距离的关系

测定热辐射强度与距离关系时仪器直接暴露在空气中,空气对辐射的吸收导致热辐射测量值不准确.考虑空气对实验的影响,在理论推导过程中引入差分方法,利用最小二乘法拟合数据,获得了空气的辐射吸收因子和距离影响因子.