随着我国电力行业的快速发展，以风能和太阳能为代表的可再生能源得到快速发展，但其空间分布的不均匀性和供应时间的不稳定性大幅度限制了新能源技术的发展。文章聚焦于重力储能技术发展现状，向读者介绍了国际上近年来涌现的４种新型电网级重力储能技术，包括美国 Ｇｒａｖｉｔｙ Ｐｏｗｅｒ 型重力活塞驱动式抽水蓄能技术、美国 Ａｒｅｓ 公司设计的山地铁路式重力储能技术、瑞士 Ｅｎｅｒｇｙ Ｖａｕｌｔ 公司设计的塔吊式重力储能技术和英国 Ｇｒａｖｉｔｒｉｃｉｔｙ 公司设计矿井式重力储能电池。 新型重力储能技术相较于传统电化学储能方法具有安全、储能容量大、对环境影响小等优势，相较于传统抽水蓄能重力储能方法则显著降低了对地理条件和水资源的依赖，具有广阔的应用前景。 基于现有调研资料，文章也指出了新型重力储能技术存在的发展阻碍与技术难题，对国内重力储能技术的发展具有一定的指导意义。

为了加深对太阳能电池伏安特性和光伏发电技术等相关知识的理解和掌握，培养学生的实践和创新能力，设计了太阳能电池板伏安特性和发电应用实验，能测量太阳能电池板在光照下的伏安特性，演示太阳能电池发电?储电?用电过程中充电控制器和直流?交流逆变器的功能，提高学生理论联系实际的能力。

监测激光器的腔体温度对保证激光器的良好运行至关重要，本文利用激光自混合干涉技术对半导体激光器的腔体温度进行了监测。 与传统激光器温度监测方法相比，该方法结构简单、成本较低，在实验教学中可操作性及可拓展性较强，丰富了实验教学内容，可提高学生科研实验能力及增强学生发散性思维。

金属线膨胀系数是研究金属性质常用的物理量，为了使测得的金属线膨胀系数更加准确，本文将光放大原理融合到金属线膨胀系数的测量中，利用光源、光屏、加热装置等自制的实验装置，根据加热前后光路形成的反射角度和光屏移动前后光斑位置的几何关系，通过光斑的移动距离来计算金属微小的形变量，进而得到金属的线膨胀系数。本文主要对金属铜进行研究，得到其线膨胀系数平均值，并与标准值进行对照，相对误差为 ０．０５％，并将该方法推广到金属铝和钛的线膨胀系数的测量，得到相对误差均在 ０．９０％以下，说明该方法可用于常见金属的线膨胀系数的测量。

煤岩物理力学性质可为工程地质评价、工程建筑物设计以及岩石力学相关科研工作提供依据，煤岩视密度的大小可以反映煤岩体力学性质的优劣。 通过将煤岩块放置于盛有液体石蜡的量筒中，根据量筒液面的变化，确定煤岩块的体积，再根据密度基本公式（质量除以体积）得到煤岩体视密度。 该方法相较于蜡封法操作简便、快速，通过对两种煤岩块视密度测定结果进行Ｔ检验，得出两种方法测得视密度结果没有明显差异。 煤岩视密度简易测定方法可以代替蜡封法，用于煤岩块视密度的快速测定。

研究了液晶的电致衍射现象，实验表明，在驱动电压适当的情况下，液晶分子会出现类似于光栅的周期性分布结构，即液晶衍射光栅。 利用两个错位重叠光栅产生的不同偏振态光波的叠加解释液晶光栅的衍射过程和衍射特征，并研究了衍射图样的分布及偏振态变化的规律。

ＰＭ２．５是对人们健康构成威胁的空气污染物之一，要做到针对ＰＭ２．５的有效治理，就要先进行有效的监测，以确定污染物的浓度情况。 本论文根据光的米散射原理，设计并组装了基于激光散射原理对空气中ＰＭ２．５浓度进行测量的装置，测量了大气ＰＭ２．５的浓度，应用开源开发平台对系统进来数据处理，并对系统测量准确性进行了评估。

韦氏摆的上下振动和水平扭转运动之间存在耦合作用，可以发生明显的能量传递现象，且当系统达到共振后，摆锤将会产生周期性的振动和扭动。 本文从本质上解释了韦氏摆振动传递现象，构建了韦氏摆运动的理论模型与描述方法，解得了韦氏摆竖直运动和水平运动的理论轨迹，并通过大量的实验和定量的仿真模拟验证了理论模型与求解方法的正确性。 进一步探究了韦氏摆模型的应用范围，研究了弹簧的弹性系数、摆锤的质量和大小、运动初始条件对韦氏摆运动的影响，建立了一套可以定量测量的物理跟踪方法，为更好设计韦氏摆的实验器材提供了实验与理论依据。

弦振动实验中，在固定端施加张力不变的前提下，改变弦长度。 利用振动频率与驻波波长的关系，得到弦的线密度。 通过比较不同弦长下得到的弦的线密度与弦质量长度比结果的比较，讨论了弦长对弦线密度测量结果的影响，分析了弦振动实验中合理选择弦长的必要性。

本实验以滴水法测量重力加速度为基础，用自制的自动给水装置代替水龙头，使得实验更易于操作。巧妙利用了螺旋测微器的细微调节实现了水滴滴速的细微调节。 同时利用了手机连拍功能找到了第一滴水滴出的同时第二滴水滴落的最佳状态。 最后利用音频处理软件 ｇｏｌｄｗａｖｅ 分析数据，并且考虑了由于空气阻力的影响，对结果进行了修正。 最终求得的重力加速度精度较高。

分光计是基础物理实验很重要的精密光学测量仪器，被广泛应用于单色光波长测量，固体折射率测定及超声光栅测声速等综合性实验中。 分光计的熟练调节是这些综合性实验的前提。 分光计的调节很能反映学生的基本实验操作技能。 实际操作中，由于分光计结构较为复杂，特别是针对大学低年级的本科生而言，学生在调节过程中往往会遇到诸多困难，多数同学不能在 ３０ ｍｉｎ 内顺利完成调节。为实现分光计调节实验的精准教学，利用最先进的眼动仪开展实验研究，具体而言主要将分光计的调节分为目镜调节、望远镜光轴方向调节和平行光管调节三个阶段，利用眼动仪得到的操作者注视热点图、轨迹图和眼动数据，得出三个阶段的难易程度，并分析每个阶段的调节特点。 通过对比本科生和研究生在试做实验、正式实验和指导后实验中的注视特征，发现学生在分光计调节中存在的问题，对比了本科生和研究生学习特点，从而为建立合适的实验教学方法提供指导。

文章对微波布拉格衍射实验中入射角较大时的异常峰值，进行了理论分析，计算出了异常峰值出现的临界入射角和理论角度值。 在求解临界入射角时，改进了已有方法，考虑了接收喇叭张角的影响，使得临界入射角的计算值更加准确，成功解释了实验中出现的所有异常峰值，验证了对其成因的分析。

在稳态法测量不良导体的导热系数实验中，研究了提高加热盘温度、降低环境温度和关闭散热风扇对实验关键参数、导热系数测量误差和实验时长等影响。 研究表明，实验条件对稳态时散热盘的温度Ｔ２和散热盘Ｔ２时的冷却速率均有显著影响，对导热系数的影响主要与影响实验的系统误差有关。 通过提高加热盘温度或降低环境温度，能够在测量误差影响不大的前提下有效缩短实验时长；通过关闭散热风扇可以降低面积修正引入的系统误差，但是实验时间延长。

利用表面张力、浮力和重力相互平衡的简单概念，设计了一套新的液体表面张力系数测量装置。 实验结果表明，使用该装置测量去离子水和自来水的表面张力系数，其结果与标准值符合得很好，与基于拉力传感器的拉脱法相比，测量精度有较大的提高。 该装置具有简易、精度高、便宜等优点，能够为测量液体表面张力系数提供一种新的方法。

浓度是表征溶液特征的物理量，其测量在生物医学、材料科学等领域具有重要的研究意义。本文利用自制简易光栅光谱仪搭建了溶液浓度实时测量系统。光路采用双光束有利于减小吸收光谱的抖动，从而提高测量系统的稳定性；简易光谱仪结合机器视觉技术实现对浓度在线测量的功能。由朗伯?比尔定律建立吸光度Ａ?浓度ｃ的工作曲线，自主设计程序实时测量待测样品的吸收光谱得到吸光度，并根据工作曲线测量样品的浓度。 由该装置测量得到高锰酸钾溶液浓度的相对误差在１％以内，表明该测量系统能够快速、精确地测量溶液浓度。

本文设计制作了一款简易的振动发电装置，测试了该装置的输出电动势随外部振动源振幅和频率变化规律。 在测量范围内，输出电动势有效值均超过０．９Ｖ，在频率ｆ＝５Ｈｚ，振幅 Ａ＝０．４２ｃｍ 时输出电动势有效值最大，达到１．７２ Ｖ。该装置结构简单，操作方便，可用于一定场景下的简易发电及电磁学、振动学知识的教学场景。

设计了基于无线传输的空气比热容比测量装置，通过温度传感器和压强传感器将瓶内数据实时传送到上位机或手机ＡＰＰ端，并可以生成Ｐ?ｔ、Ｔ?ｔ、Ｐ?Ｖ图以及计算实验结果。 实践证明，改进的空气比热容比测量装置可以使学生更直观地观察到实验过程中等体，等温的变换过程，加深物理知识的理解，同时保存的数据后期可以进一步进行数据处理以及实验扩展。

设计一套基于ＳＴＭ３２单片机的双极性脉冲磁场产生装置，通过ＳＴＭ３２单片机产生电脉冲信号，通过电脉冲信号控制步进电机带动塑料圆盘上的永磁体组产生双极性脉冲磁场。 通过控制变量法，设计多组实验组和空白对照组，运用双极性脉冲磁场处理人工硬水，并采用ＥＤＴＡ滴定法实时测量人工硬水中钙离子浓度，利用ＭＡＴＬＡＢ软件将多组数据拟合成曲线。 最后通过比较不同频率的双极性脉冲磁场下钙离子浓度变化趋势、拟合函数、阻垢系数来判断阻垢效果。 将该实验方案引入教学，可以激发学生实际动手能力，更好地理解磁场在实际生活中的应用，培养学生的探索精神，让学生能够将所学知识运用至实际生活中。

基于电磁振荡以及高压尖端放电原理，利用特斯拉线圈模拟自然界中的雷电及其磁场。利用ＴＥＳ?５９３三维电磁测量仪对所产生的雷电磁场进行测量，探究了放电频率ｆ、放电脉宽Ｉ与雷电磁场的关系。 通过原创的“暂态循迹仿真分析法”对不同高度下的磁场分布情况进行测量和仿真，进一步探究雷电磁场分布与雷电距地面高度的关系。

用ＬａｂＶＩＥＷ２０２０软件成功实现了《惠斯通电桥测电阻》实验的虚拟仿真。从基本物理原理出发，构建了电桥电路的程序框图，设计出简明的仿真实验前面板，满足了用户通过虚拟仿真界面完成整个测量过程的需求。 在仿真实验中，待测电阻Ｒｘ在１～１０００Ω 范围内显示出连续可调、明确的理论值，比率臂Ｒ１／Ｒ２在０．００１～１ ０００范围内连续可调，比较臂Ｒ０在０～９ ９９９．９９Ω 范围内通过六位十进制电阻箱可调。 多次仿真实验数据发现，所测电阻的相对误差均在１．０％以下，表现出较高的精确度。 该仿真实验能对电桥灵敏度进行有效的测量，设计方法是非常成功的，可推广到其他电学实验的虚拟仿真应用中。

传统迈克尔逊干涉条纹人工计数，测量方法稳定性差，人为误差较大。 现提出一种基于ＣＣＤ进行干涉条纹采集，利用Ｍａｔｌａｂ中ＷａｖｅｄＲｕｌｅｒ（波尺）对干涉条纹进行图像处理。 根据干涉条纹明暗周期性变化，通过对干涉条纹去背景噪声、二值化阈值滤波、去小噪声、条纹优选等步骤，对干涉条纹处理并计数，从而测得物体微小位移。 实验结果表明，该方法优化了迈克尔逊干涉法测物体微小位移，测量最小误差达到０．４％，减小测量过程中的误差，提高测量稳定性。

圆环绕着垂直于直径的轴旋转，珠子处于旋转的圆环内，让珠子在环内凹槽中滚动。 采用ＭＡＴＬＡＢ模拟仿真对珠子进行动力学分析，结果表明，摩擦系数μ和圆环半径Ｒ一定时，圆环转动角速度ω 越大，珠子运动的最大角度位置越大；角速度ω圆环半径Ｒ一定时，摩擦系数μ 越大，珠子运动的最大角度位越小；角速度ω和摩擦系数μ 一定时，圆环半径Ｒ越大，珠子运动的最大角度位置越小。特征时间与角速度ω及摩擦系数μ有关，摩擦系数μ 一定时，角速度ω 大，特征时间越小；角速度ω一定时，摩擦系数μ越大，特征时间越大。

利用ＰＡＳＣＯ实验系统中的组件，搭建了基于ＬａｂＶＩＥＷ和ＰＡＳＣＯ传感器的多普勒测速装置，装置用ＬａｂＶＩＥＷ编程并进行控制，采用多普勒和光电门两种测速方式，取得了不错的效果。

自制了一款可采集手机偏转角和角速度的手机软件，结合自制的等臂复摆，从能量守恒出发，利用自制手机ＡＰＰ，测量自制复摆转动时的偏转角和角速度。 对偏转角的余弦值和角速度的平方进行线性拟合，最终通过拟合直线的斜率得到重力加速的值，结果较好，实验操作简单，无小角度摆动的限制。

为解决传统高压物理实验教学中设备投入高、数量不足、实验空间受限等问题，自主开发了超高压物理实验技术虚拟仿真实验。 该实验以超硬材料立方氮化硼的合成与分析过程为主线，划分为原料称量及预处理、六面顶压机高温高压合成样品及样品性能测试分析 ３ 个实验任务，实验操作允许学生在一定范围内自主设置实验参数、合成条件，通过不断仿真练习，形成对实验工艺流程、仪器设备操作的正确认识和超硬材料合成原理的深度理解，提升学生自主学习、探究问题、解决问题的能力。

利用 ＭａｔｈＳｔｕｄｉｏ ＡＰＰ 对普适气体常量的实验数据进行了处理，并与祁等人的实验数据处理结果进行比较．ＭａｔｈＳｔｕｄｉｏＡＰＰ数据处理过程直观、便捷，显示出了利用ＭａｔｈＳｔｕｄｉｏ进行数据处理的优越性，更适宜在日常实验教学中推广。

在伏安法测电阻的实验中，测量电阻伏安特性曲线时需要多次测量。 为了充分利用电流表的测量精度，需要转换电流表量程，但与此同时电流表的内阻也随之改变。 如何考虑量程改变带来的误差是本实验的一个重要问题。 文章通过引入分段修正函数对测量数据进行处理，从而自洽地考虑了量程转换时电流表内阻改变对数据处理的影响，使数据处理方法更加合理，所得结果更加精确。

基于数理统计的方法，利用ＳＰＳＳ软件对弹簧振子实验数据进行分析，建立回归模型。 利用回归系数，测得弹簧的劲度系数。该方法测得弹簧振子劲度系数值与逐差法和作图法所得百分误差均为０．０１％。研究结果显示利用ＳＰＳＳ软件处理弹簧振子实验数据更加简便。

针对“光电信息科学与工程”专业具有的多学科交叉融合和工程实践性强的显著特性，本文详细介绍了基于单片机、超声波传感器和可视化图形编程软件ＬａｂＶＩＥＷ等器件的超声测距传感系统实验教学设计研究。 教学实验设计通过将硬件和软件有效结合，教学内容集成电子信息、通信技术和软件算法一体化，实现了专业课程内容的有效衔接和专业知识的实践运用，对培养学生工程实践能力和科学创新意识具有良好的促进作业，为有效推进新工科背景下的高校人才培养模式改革提供一定的参考和借鉴作用。

基于现代有限元仿真工具，有效的展示了电磁场实验教学直观性强的优点，提升了学生的学习兴趣和工程实践能力。

当前高等教育的主要战略目标是培养一批具有科研创新能力的人才，因此对本科生进行科研思维和创新能力培养具有重要意义。 针对微电子与集成电路专业理论性强以及知识更新速度快的特点，笔者设计了一套基于科研思维与创新能力培养的太阳能光伏电池特性测定综合实验，深入研究不同的光照强度以及光伏电池的连接方式对太阳能光伏电池主要性能参数的影响。 该综合实验内容层次递进，注重培养学生从不同角度研究问题的科学思维与创新能力。 学生通过对实验结果的数据处理、分析与讨论，促进了各知识点的融会贯通，培养学生分析问题与解决问题的能力，为参与科学研究活动奠定基础。

受新型冠状病毒肺炎疫情的影响，传统的线下教学模式被迫转变为线上教学。 文章主要针对普通物理课程线上教学的前期准备，线上教学的具体实施模式，以及在教学过程中如何以学生为中心，全面提升教学效果等方面进行了探索与实践。 此外，为响应习近平总书记所提出的，贯彻党的教育方针落实立德树人根本任务，文章还对普通物理教学过程中课程思政的融入进行了研究。

在新工科背景下，各高校都在积极探索大学物理实验课程思政的教学改革之路。 大学物理实验课程体现了培养学生的创新能力和科学素养，这一点也切合了适应新工科创新能力及科学素养培养为导向的教育理念。 在面向未来新技术和新产业发展，提出了针对不同专业学生，以新技术需求为导向，以实际问题为驱动，以实验项目为链条，体系化设计大学物实验内容并深入挖掘课程思政元素，构建大学物理实验课程思政新体系，对贯彻新工科“立德树人、塑造未来”育人理念下的大学物理实验课程思政教学有一定的借鉴意义。

哈尔滨理工大学光电信息科学与工程专业通过学科竞赛、创新创业实践和课程思政，构造了以学生为主体的人才培养模式，强化了有目标的自主学习在人才培养中发挥的作用，实现了“学科竞赛效果成果化，实践课程课题化，指导学生模糊化，实践内容交叉化，毕业设计创新化”的实践教学模式。实现理论和实践的有机结合。 举办跨专业的学科竞赛和课程实践，实现了“取长补短，集多专业所长、攻克难点”的协作互助模式，激发了光电信息学生对光电领域的兴趣与潜能，提高了学生综合运用光电知识解决实际问题的能力和进行实验研究的能力。