摘要：设计了光学虚拟仿真实验平台,涵盖了大学物理实验教学中的6个光学实验:单缝衍射、双缝干涉、光栅衍射、二维光栅衍射、圆孔衍射和巴比涅原理验证.学生可以使用电脑端进入交互性强的3D虚拟现实实验环境中,进行沉浸式、亲临式学习.该平台使用Blender,VS Code和Unity平台进行自主开发,通过对实验仪器进行3D建模、实验场景搭建、脚本代码设计、实验现象呈现、代码调试与漏洞完善等步骤,复现了线下实验的操作与实验现象.本文以光栅衍射为例,介绍了虚拟平台上的实验操作、数据记录和数据处理的过程.

摘要：微流芯片测量透明液体浓度综合实验项目是基于第8届全国大学生物理实验竞赛(创新)命题类竞赛获奖项目及学生参赛研究成果开发而来.实验项目中利用微流芯片技术设计制作了双通道微流芯片作为双缝干涉装置,将已知浓度透明液体及待测溶液分别输入该装置内,通过面阵CCD接收采集激光双缝干涉图像.利用浓度变化与光程差变化间的联系,分析测量浓度变化前后的干涉图像中条纹的移动距离,从而实现对透明液体浓度的测量.该项目涉及知识层面广泛,充分结合了基础双缝干涉光学实验内容、图像分析处理以及新兴微流芯片技术,该方法的测量精度高,较好地丰富了基础物理实验教学内容,可用作分类分层研究性实验教学项目.

摘要：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。

摘要：作为新兴的超高灵敏检测技术,表面增强拉曼光谱(SERS)在环境、医药、食品、生理检测等多个领域有巨大的应用前景。由于该技术的检测灵敏度完全依赖于等离激元微纳结构的理化特性,其增强基底的设计和制备成为该领域的研究关键和热点。本文采用二维MXenesAg微纳复合膜作为增强基底,并通过优化Ag纳米颗粒的大小和分布来系统研究其SERS检测性能。相比传统的SERS增强基底,二维MXenes-Ag微纳复合膜具有更大的比表面积和更多的增强位点,MXenes作为吸附层的同时也可以为拉曼检测分子提供电子,使得检测分子发生电荷转移,在电荷转移的过程中会增强拉曼信号的强度,更容易吸附检测分子以获得更大的SERS增强。研究结果表明,该基底对典型SERS探针分子耐尔蓝(NB)与亚甲基蓝(MB)的检测限分别为1×10^(-11)和1×10^(-12)mol·L^(-1)。此外,为分析该SERS增强基底的应用潜力,其增强SERS信号的重现性和均匀性也进行了探究,典型环境污染物福美双和食品添加剂三聚氰胺的检测限为10和100μg·ml^(-1)。本研究成果拓展了SERS增强基底的研究领域,对SERS技术的广泛应用提供了技术支撑。

摘要：电催化、光催化、热催化、压催化及耦合的新型催化是高校教学和科研中常用的技术,在测试催化反应的气相产物的过程中存在手动进样不精确、商业产品适用范围小等问题。该文设计了一种在线气体取样装置,该装置集成气路自清洁、反应容器内部气体冲洗、多种气体自动定量取样,以及连接气相色谱后可在线送样测试等功能。实验结果表明该装置建立的多组分标准曲线线性度较好,对未知样品重复测试结果的相对标准偏差较低。此外,该装置适用于多种催化反应和反应容器。

摘要：近年来,线上线下混合式教学模式逐步兴起,但该模式未用数据充分分析学生的学情,为改善这一不足,教改组基于OBE教学理念,结合课堂派在线课堂管理平台,挑选线上部分及线下建设教育资源,获得学生学情,反向设计线下教学环节,建设基于OBE教学理念,从学情出发的大学物理实验线上线下混合式教学模式,满足学生核心需求的同时调动学生兴趣,提升教学质量。通过教学实践及学生期末笔试成绩表明,该教学模式能精准服务教学目标,有利于学生深入理解实验原理,灵活运用所学知识,有助于逐步提升学生实践、创新能力,提高教学质量。

摘要：质子交换膜燃料电池是一种极具前景的清洁能源.本文介绍了质子交换膜燃料电池的工作原理和经典极化特性曲线,分析了实验教学中非理想极化特性曲线的成因,并提出了在实际教学中的改进方案.通过燃料电池极化特性曲线的学习,可以帮助学生理解燃料电池的工作机制,了解能源方向的前沿技术.

摘要：新冠疫情时期,线上教学从辅助转为主流,但是以实验室为载体的实验教学仍面临困境。居家实验与虚拟仿真实验互补,构成应对实验教学困境的有效方案。虚拟仿真实验依靠系统评判,居家实验则在效果检验上存在困难。借助“中国大学生物理学术竞赛”(CUPT)模式,开展物理实验的居家环境中操作和线上展示辩论,使物理实验教学融入线上教学主流,化解特殊时期的实验教学困境。在本次教学实践,学生表现和量表评价对比研究表明,脱离了实验室环境的居家物理实验在知识运用和实验设计方面,能更好地发挥CUPT模式自主研究探索的优势。因此,居家物理实验不仅可作为特殊时期的必要教学方案,亦可作为CUPT模式研究性实验教学的常规项目,着力于学生综合素质和实践创新能力的全面提升。

摘要：杨氏弹性模量测量实验是各高校必开的经典物理实验之一.现阶段各高校实验中大都采用镜尺组测量杨氏模量,提出用箔式应变片测量杨氏弹性模量,该方法将电学和力学知识结合在一起,增强学生综合实验能力,提高创新意识.在测量时先采用精密位移平台定标,然后测量加力后惠斯通电桥输出电压值.测量数据和数据处理结果表明方法稳定性好、精度高,适合运用到实际教学中.