研究物理实验 培养科学思维——以“电磁阻尼电磁驱动”为例

文章以笔者一节公开课为例,介绍了两个演示实验,结合《普通高中物理课程标准(2017年版2020年修订)》中学科核心素养的“科学思维”概念,论述了如何通过研究物理实验,培养学生科学思维.     

基于智能手机和Matlab的居家悬滴法表面张力测量实验

本文基于智能手机和Matlab软件设计了一种居家环境下可实现的悬滴法水滴表面张力测量实验.借助智能手机拍照功能获得水滴图像,利用Matlab进行边缘检测及计算,从而得出表面张力系数.对于不同清晰度的情况提出了对应的分析和处理方法,实验结果表明该方法稳定可靠.为后疫情时代开展居家大学物理实验教学提供了一个典型案例.     

激光诱导击穿光谱在核分析实验教学中的应用

为了适应核物理与核分析实验教学的需要,本文将激光诱导激光光谱测量以创新实验的形式引入到核工程类专业实验中.通过将纳秒激光脉冲与不同靶材作用,测量样品中各类元素的LIBS谱线,结合理论分析提取激光等离子体的电子温度和等离子体密度.假设单一元素谱线获得的等离子体密度为混合样品等离子体密度,计算得到未知重元素Fe的原子谱线展宽参数.     

空心脉冲发电机剩磁能量回收方法

为了降低空心脉冲发电机的能量损耗与励磁绕组发热,提出了一种具有剩余磁能回收功能的脉冲发电机励磁电路。通过在电容支路设置调节电感,使放电完成后的电容电压反向,迫使晶闸管与二极管关断,以切换电流流通路径来实现剩余励磁能量到电容器中的转移。该电路使用晶闸管作为主开关,电流关断能力强的特点使其在大功率脉冲发电机的应用中具有一定优势。对提出的励磁能量回收电路的工作过程进行了介绍,仿真分析了剩余能量回收对励磁绕组能量损耗和脉冲发电机发热的影响,并对该电路拓扑的工作原理进行了实验验证。结果表明：该电路可以迅速回收励磁绕组中的剩余能量,缩短励磁电流续流时间,减少励磁损耗与能量损耗。仿真与实验结果反映的规律与电路原理一致,表明了该电路方法的可行性。     

透明液体质量分数与折射率关系的居家实验

基于折射定律和光杠杆原理设计了透明液体质量分数与折射率关系研究的居家实验,通过多边形容器的2个面折射,采用光杠杆原理将因液体质量分数变化而引起的折射光线偏移量放大,再利用折射定律和光杠杆的几何关系得到液体折射率和光线偏移量之间的关系.以NaCl溶液为例,分别用方形容器和三角形容器进行了测量,实验结果表明液体的质量分数与折射率呈线性关系,与经验公式吻合,且方形容器的测量精度更高.     

箔式高阻值低压锰铜压阻应力计的设计及动态标定

设计了低压锰铜压阻传感器 ,并通过平板撞击实验标定了该传感器在 0 .3～ 9.4GPa范围内的压阻关系。标定曲线在 0 .3～ 1.5GPa范围内是线性的 ,对应的是传感器的弹性状态 ,而在 1.5～ 9.4GPa范围内是二次曲线。标定曲线的拐点在 1.5GPa附近 ,这与理论分析和他人的实验结果相接近。     

地圈动力学的THMCB多元关联过程及其分析

地圈中广泛发育的动力学过程属于多元关联过程,它们是在岩土圈与水圈、大气圈、生物圈相互作用中进行的。它们的活动可以概括为热力学、流体力学、固体力学、化学和生物学等基本物质运动的作用及系统的演化。由于它们之间有着互动影响和制约,以及由此引发的能量的转换和参数的变异,因而密切相关。本文建议确立THMCB多元关联过程的概念,开展多元关联过程的研究和分析,以期对地圈动力学过程进行系统有效的综合评价和预测。     

注重创新能力培养，深化实验过程改革

 通过实施对科氏加速度测试综合型实验的教学过程的改革，加 强了实验的思考性和启发性. 开发第二学习课堂，使学生在实验中发 现问题，在实验中学习，通过实验研究问题获取新知识.     

激发大学生材料力学实验动手与分析的能动性

 通过材料力学实验教学的理解和体会，介绍了如何激发学生自 主动手和主观能动地寻找、分析实验中出现的科学问题的教学理念和教学方式. 以典型 的材料力学性能参数检测试验课为例，实现教学中师生互动，启发学生在试验中``听其声， 观其形'寻找科学问题并领悟关键内容与寻找答案的方法.     

二层刚架动静态综合性实验设计研究

 根据学科的发展并结合作者的实践，设计了二层刚架动静态综合性教学实验，包 括最大静态应力应变、最大动态应力应变的测试. 通过一组综合性实验作为示范，介绍二层 刚架的教学实验要求、实验把握、实验讨论等，说明了二层刚架具有使学生理论融会贯通、 培养学生思维形象化和综合分析能力及动手能力的特点，亦反映了二层刚架适合于教学实验 的特色.