便携式微型化大学物理电学实验平台的设计与应用

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基于WAVE2微型示波器设计开发了便携式物理电学实验平台.利用该实验平台,可以开展示波器的使用、二极管整流特性、热敏电阻温度特性、PN结的物理特性、电阻应变式传感器等多个电学实验项目的教学,扩展了电学实验内容.与居家实验项目结合,能够在非实验室环境下开展涵盖完整内容的物理实验教学.利用该平台构建的实验项目,可用于逾期学生实验重修的替代方案,为大学物理实验线上线下混合式教学积累经验.
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法布里-珀罗腔(F-P)通常是由2面平行放置的反射镜组成的多光束干涉仪,将入射光束耦合进入F-P腔,光场会在反射镜间多次来回反射,经过干涉相长过程光场被增强,形成稳定腔内光场.为帮助学生更好地理解多光束干涉与谐振腔内模式产生的工作原理,基于F-P腔设计了可分辨激光模式的实验装置,探究不同激光模式的输出特性.通过实验观察拉盖尔-高斯光束,测量了F-P腔的自由光谱区、相邻横模频率间隔等参量,并分析了主要的实验误差来源.
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质量一定、受竖直简谐驱动的液体表面在一定条件下会产生稳定驻波图样,即法拉第斑图.对于黄原胶溶液斑图系统,朗道的经典表面重力张力波色散关系仅适用于低频区域.为了使更大频率范围内色散关系成立,需要考虑黏滞耗散及剪切稀化效应,作出理论修正.分析表明,黏滞耗散为斑图系统的色散关系引入了频率的四次方依赖项;剪切稀化效应在高频下弱化了黏滞耗散,采用幂律方程定量描述了该作用.基于圆柱形容器中的黄原胶溶液及配套测量器材,测量了较大频率范围内的色散关系,验证了理论修正的合理性.
建筑物理实验教学仍停留在通识性阶段,将PBL教学模式应用在建筑物理实验教学中是有益的教学探索.以“建筑热环境参量测定”实验为例,通过PBL教学法将传统实验教学的3个环节拓展为5个环节,将验证性实验转变为设计性、综合性实验,体现了PBL教学法在发挥学生主动性,深入了解影响热环境参量的因素,增加知识关联度等方面的优势,同时也探讨了应用PBL教学法过程中存在的问题及解决途径.
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