融合Multisim技术的中学物理可视化实验的设计与实践——以“电磁振荡”为例

以人教版普通高中教科书物理选择性必修2第四章第一节"电磁振荡"为例,进行可视化实验设计.在实物演示实验的基础上,利用Multisim软件对电磁振荡实验进行仿真,有利于学生观察实验电路图,可以方便快捷地观察不同组合模式下的实验结果,实现实验的课堂可视化.运用不同手段,不仅可以多角度激发学生学习兴趣,还可以打破时空限制.同时,现代信息技术的应用也可应对部分学校实验仪器不足,以及线上教学中缺乏教具无法展示实验过程等所引发的相关教学问题.     

液体火箭发动机健康诊断系统设计与实现

设计和实现了液体火箭发动机健康诊断系统,基于两种现役液体火箭发动机3种类型的20余次地面热试车数据,提取了200个特征参数,初步确定了针对不同健康状态的权重向量,建立了基于案例和基于规则的综合诊断,生成健康诊断报告.系统现已投入某型液体火箭发动机的科研与生产,为火箭发动机的校准试车后不分解交付提供依据.     

离子能量分析器测量特性的仿真研究

针对空间等离子体及其模拟环境、空间原子氧及其模拟环境对离子能谱测量的需要,利用仿真软件COMSOL,对离子能量分析器的低能离子测量特性进行了仿真研究。介绍了离子能量分析器的工作原理,对离子能谱测量过程进行了公式推导。通过对三种待选仪器设计方案进行离子透过率仿真分析,确定了一种较优的仪器设计方案。多种离子温度下的误差分析结果也表明,该设计方案能够较为准确地测量离子能量分布。分析了电场畸变、等离子鞘层、栅网对齐方式和离子温度对测量结果的影响,根据仿真结果对一些仿真实验现象做出了合理的解释。     

利用Tracker软件研究摩天轮中的圆周运动

利用视频分析软件Tracker对自制摩天轮圆周运动的实验视频进行分析,通过自动追踪功能,有效追踪摩天轮的运动轨迹,同步描绘摩天轮在运动过程中线速度和角速度随时间变化的图像,深入分析理解圆周运动的基本概念.     

平面光学元件研磨抛光磨粒运动轨迹曲率研究

为提高研磨抛光加工表面质量,利用Matlab软件编制程序对不同参数下轨迹曲线曲率进行计算分析。结果表明,转速比对磨粒运动轨迹曲线曲率影响很大;相同转速比下的曲线曲率呈现周期性变化,曲率变化幅值很小;磨粒径向距离越大,曲率变化越剧烈,工件边缘处容易产生曲率突变;考虑到对磨粒径向距离的影响,偏心距不宜太大或太小。同时,磨粒初始角度对磨粒轨迹曲线曲率形状没有影响。该研究可为研磨抛光设备的设计提供理论指导。     

基于光谱合束技术的透射光栅模拟设计

半导体激光器光谱合束技术能够实现近衍射极限的高功率激光输出,已成为当前研究热点。衍射光栅的性能直接决定光谱合束的激光输出效果。模拟设计了一种针对940 nm波长、熔融石英材料的亚波长透射光栅。基于严格耦合波理论对光栅结构进行初步设计,运用Rsoft软件依次对光栅占空比、脊高和周期等参数进行优化确定,同时分析了各个参数对光栅衍射效率的影响。所设计的透射式光栅实现第-1级衍射级次的波分复用功能,衍射效率达到91.2%(TE模式),同时压缩其他衍射级次,使其衍射效率降到1.2%以下。同时在光栅入射角度59°±3°范围内保持90%以上的衍射效率,实现高功率激光输出的同时具有较高的误差容错率,易于调节,满足光谱合束技术的要求。     

物理实验数据的软件处理

通过具体的实验实例,分别详细地介绍了用Excel和Matlab两种软件处理数据的过程,以此为例体现软件处理数据的简便性和准确性.处理过程基本涵盖了常用的数据处理要求和涉及到的相关软件命令,可为其他实验的数据处理提供详细参考.     

不同排列下高温超导带材交流损耗的仿真计算

交流损耗的数值计算对于高温超导带材具有重要的现实意义。应用有限元软件模拟仿真超导体部分计算求出不同排列下的交流损耗,与实验结果以及Norris公式的计算结果相比较,得到的仿真结果符合较好。结果说明圆筒形的排列能够有效地减少交流损耗。     

地球大气系统对红外目标探测影响的分析

利用SBDART软件包计算了不同地球大气系统下2．5～5μm波段范围内的大气透过率和地球大气背景红外辐射光谱。计算目标与地球大气背景之间的信噪比,并据此分析了地球大气系统对红外目标探测的影响。结果表明：当目标位于卷云之上时,在2．5～3μm波段与4～4．5μm波段信噪比较大,信噪比随着目标高度的升高而增大,易于探测;当目标处于卷云以下时,卷云对红外信号有较强的吸收作用,光学厚度对信噪比影响较大,粒子尺度对信噪比影响不大,卷云厚度越大,信噪比越小。