大学物理实验教学辅导系统的开发设计

为了满足开放式实验的需求,采用Flash开发了物理实验仪器库,根据大学物理实验教学流程,分别采用Excel和Flash嵌入Visual Basic的方式,开发了实验教学辅导系统.该系统既能够实现实验讲解、实验演示和成绩管理功能,又可以根据指定实验和设计实验的模式,以已开发的仪器库为核心,实现指定实验和设计实验的仿真、数据处理;将实验报告分成不变部分和可变部分,主观部分由教师评阅,客观部分由计算机自动评阅.     

Algodoo软件辅助下的建模教学研究——以“平抛运动”教学为例

随着信息技术的发展,仿真实验软件的功能不断完善,建模教学平台的选择呈现多样化.为探讨仿真实验软件的建模教学,以人教版高中物理教材必修二中的“抛体运动”这节内容为例,运用建模教学理论在Algodoo软件的辅助下进行了教学设计研究.     

基于组件开发及动画技术的快速电子动量与动能的相对论关系虚拟仿真实验

开发了快速电子动量与动能的相对论关系虚拟仿真实验,利用3D仿真、三维动画、HTML5、数学建模等技术构建了虚拟仿真实验仪器;利用组件开发技术构建虚拟实验场景和实验过程,直观显示快速粒子在磁场中的运动轨迹,使实验生动形象,提升了学习兴趣;可以利用网络技术大规模普及实验,节省实验成本,把"高危"实验变为安全普及型常规教学实验.     

基于Unity3D的电流表改装虚拟实验系统

为了帮助线上物理实验课程的开展,同时进一步实现实验操作的上机考试,本文在Unity3D平台上设计开发了“电表改装”的虚拟仿真实验软件,使用软件可以进行电路连线和实际所有可控器件的调节,实现了实验过程的完全仿真,虚拟仪器在外观、操作步骤和精度上与教学使用的实验仪器一致,同时虚拟仪器配有简洁的UI界面,能够帮助学生在电脑上进行实验原理和实验过程的预习和复习.本文详述了虚拟仪器的设计方法和参数的选择依据.     

基于UML的制冷空调系统仿真建模研究

仿真建模是仿真系统开发过程中最重要的环节,面向对象建模技术应用在仿真建模中有着无可比拟的优点.该文把面向对象建模技术应用在制冷空调仿真系统的建模过程中,使用可视化的统一建模语言UML对该系统进行了详细的分析和设计,提高了仿真建模的效率及制冷空调仿真软件的可重用性和通用性.     

基于单片机的全操作仿真实验仪器设计

以单片机为核心元件,运用合理的硬件与软件搭配,设计出了能仿真真实实验仪器的模拟仪器,并以光电效应实验仪为例,给出了具体的设计过程与仿真仪器的硬件框图及程序流程图。     

硬件仿真型实验仪器的研究

本文以光电效应实验为例,介绍了采用单片机去设计硬件仿真实验仪器的过程,包括具体操作中仿真仪器的硬件框图与程序流程图,以及它在基础物理实验教学中的应用前景。     

正交柱面透镜的等厚干涉的MATLAB仿真

依据正交柱面透镜的等厚干涉原理,利用MATLAB软件进行数学建模,编程运算,然后对实验进行计算机仿真,最后基于图形用户界面的设计与开发功能,制作了简洁美观、可拓展性强的正交柱面透镜的等厚干涉实验仿真平台.结果显示,该平台具有诸多优点,为相关光学教学与研究工作开辟了新的途径.     

基于动态数据交换技术实现Tracepro的二次开发

利用动态数据交换通信技术对Tracepro软件进行了二次开发。提出通过使用动态数据交换通信协议中的连接、发送、请求等通用方法,实现二次开发软件传输脚本到Tracepro中仿真,以及调取仿真结果返回二次开发软件的功能。在软件中可以实现模型自动生成、参数自动配置、自动仿真、优化分析等功能,提高了设计效率。以设计LED杯型建模仿真软件的设计为例,在软件中实现了与Tracepro交互,完成了LED快速建模、设计及仿真。     

激光加工热压导光板网点构建与优化设计北大核心CSCD

导光板的网点结构会直接影响背光模组的均匀性和亮度,不同的加工方法也会产生不同的网点结构。激光加工热压成型的导光板散射网点,因结构极其复杂,难以用光学设计软件直接进行仿真设计。提出基于仪器采集的网点表面信息,采用多个软件联合建模的方法,构建出一个可直接用于导光板仿真设计的网点模型。利用此网点模型优化设计背光模组,加工成产品测试发光均匀度达到88.8%,与仿真结果吻合。研究结果解决了企业以往只能依靠多次加工实验对导光板进行优化设计的问题,极大地减少研发时间,节省了生产成本。     

基于PLC的光电效应仿真仪器设计

采用可编程控制器设计的软、硬件结合的仿真光电效应实验仪器,它既能模拟理想状态的仪器设备,“测量”出理想的数据.也能模拟仿真传统的实验仪器进行“有误差、有干扰”的实验测量.交互式的操作方式能增强学生的实验效果,并降低实验指导者的工作强度.     

基于仪器库的电学仿真实验的制作

针对基于实验项目的仿真实验的缺点,提出了基于仪器库的仿真实验的新方法.本文简要阐述了制作基于仪器库的电学仿真实验的方案,并对已开发的基于仪器库的仿真实验的主程序功能作简单介绍.     

虚拟仿真实验在大学物理实验教学中的应用研究

虚拟仿真实验是通过虚拟软件模拟现实实验,现已广泛应用于物理实验教学中.从学生学习、交流互动、实验仪器使用等方面分析了虚拟仿真技术在大学物理实验教学中应用的优缺点.从增加实验原理、提高学习兴趣、科学严谨和交互认知等方面探讨了如何提高大学物理虚拟仿真实验的教学效果和设计策略.最后通过例举长度的测量、三线摆、霍尔效应等3个实验分析了大学物理虚拟仿真实验的意义.     

热电偶定标实验仪器的改进研究

介绍了以单片机为核心,运用DS18B20数字温度传感器设计改造的热电偶定标实验仪器.该设计改变了原仪器的构造与温控方式,运用单片机和继电器模拟脉冲宽度调制(PWM)方式实现智能温控,提高了控温的精度和达到热平衡的速度.     

基于VR技术的等厚干涉仿真实验平台

针对等厚干涉实验中教师课堂演示不便,学生理解困难的问题,借助虚拟现实技术高度的沉浸性、交互性的优点,以Unity 3D为主要开发工具构建了等厚干涉仿真实验平台.该平台既可以满足学生课前预习实验操作的需求,又可以帮助教师演示实验原理、讲授仪器操作要领,提高实验教学质量.     

实验课程中激发学生探究仪器科学热情的案例

本科物理实验是物理课程中非常重要的部分,然而,却常常被学生抱怨"不实惠",这与学生对实验课的狭隘认知相关。笔者通过复旦大学物理教学实验中心多年积累的一些案例,介绍了拓宽学生的课程认知、激发学生学习兴趣的方法:结合当下高端仪器严重依赖进口的困局,在实验课上通过讲述仪器背后的故事,让学生产生危机感和使命感,同时,对实验内容进行变革,提高学生的自主性,例如,让学生通过软件仿真与动手调试相结合,设计、搭建与优化光栅光谱仪;让学生学习HTML5编程语言,并通过对实验内容的物理建模,开发物理仿真课件等。通过教师的引导,学生对于实验仪器及相关软件进行探究与创新的热情得到激发,从而改善了对实验课程的学习体验。     

基于GPU的可视化测量仪器软件设计

提出利用显卡图形处理单元(Graphics Processing Units, GPU)的并行信息处理能力解决仪器软件在执行海量数据处理、建模、渲染以及交互所面临的开销过大的难题,基于DirectX 11的计算着色器(Compute Shader,CS)实现海量测量数据的处理和建模以及高速推送渲染,建立在GPU内实现海量数据模型上点的拾取模块,以提高仪器可视化测量中的交互执行。实验比对证实了基于GPU的可视化测量仪器软件的高执行效率。研究为挖掘可视化测量仪器硬件能力、合理配置仪器CPU与GPU开销、在整体上提高仪器运行效率提供了一条有价值的技术路径。     

多光轴光学系统光轴间平行性检测仪的研制

结合实际需要设计了一种精度高、便携性好,用于检测多光轴光学系统光轴间平行性的检测仪器。该仪器能够实现可见、红外与激光不同谱段任意两个光学成像系统间的光轴平行性检测。与同类其他仪器比较,该仪器的特点是光学系统结构均采用全反射设计,避免使用红外光学玻璃,在设计中减小和去除了影响仪器精度的一些因素,例如:去除了平面镜2个表面楔角的影响。仪器的主体采用完全对称的结构和积木式的组装方式,保证了仪器经温度循环实验和振动试验后检测精度优于5,满足使用要求。     

金属丝力学性能测试的设计性实验

将金属丝力学性能测试实验引入设计性物理实验,自组手工加载机构,再配以力传感器和位移传感器,构成手工测量应力和应变及其关系的仪器.利用该试验装置对金属丝进行了测试,得到了应力-应变曲线和屈服强度、强度极限、延伸率等力学指标.     

基于成像法的气溶胶粒形和散射分析仪

将散射法与显微成像法有机结合,提出了基于成像法设计气溶胶粒形和散射分析仪的新方案,实现了仪器测量的自身完善.利用自编的无限长圆柱理论的仿真程序,分析了线偏振光入射下,已知形状的单个棉絮纤维粒子的散射强度和偏振.实验数据和程序运算结果的比较表明,用该方法设计的分析仪检测是可靠的.