衍射和光栅是基础光学课程和光学实验的重要内容，在传统光学技术和前沿科学研究中有重要的作用和应用。 文章以分数阶涡旋光为研究对象，利用空间光调制器设计了基于叉形光栅的衍射效应产生分数阶涡旋光的实验，编写了分数阶叉形光栅的计算机程序，实验上产生和观测了分数阶涡旋光，分析了分数阶涡旋光的特点和强度分布。 通过本实验，学生进一步加深了对衍射和光栅特性的理解，激发了对光学前沿研究和探索的兴趣，拓展了学生的专业知识，提升了对光学研究和光场调控的创新意识。

交流放大电路是电子工程中重要的一类电路，它的基本结构和参数对于其工作性能有着重要的影响。 然而由于交流放大电路设计中存在元器件参数耦合以及不连续问题，导致电路设计无法达到最优性能，即品质因数不能取最大值。 为此提出了一种基于拉格朗日乘子的交流放大电路参数优化方法。 首先介绍了采用基尔霍夫定律推导放大电路的传递函数方程。 随后讨论了交流放大器的主要参数，包括中心频率和放大倍数，最终推导出品质因数。 最后，使用拉格朗日函数来求解在给定中心频率和放大倍数下品质因数的最大值问题，即通过将中心频率和放大倍数视为约束，在这两个完整约束下求解函数的最大值。 基于典型交流放大电路系统地阐述了基于拉格朗日乘子的参数优化方法，为交流放大电路的优化设计提供了理论基础。

本文研究了拉脱速度对测量水表面张力系数精度的影响。 实验结果表明：拉脱速度越大，实验测得水的表面张力系数越小，实验误差越大；而相对缓慢的拉脱速度，有利于提高实验的测量精度。同时在理论上，采用 COMSOL 模拟的方式对水膜拉脱前后的形态进行了详细分析。 并讨论了不同拉脱速度与水膜形态变化的关联，从而对实验结果作出了合理的解释。 本文为精确测量水的表面张力系数，提供了拉脱速度对其影响的实验依据。

运用傅里叶变换和菲涅尔?基尔霍夫衍射理论推导了会聚球面波入射二维振幅型光栅在其菲涅尔衍射区的像面光场分布表达式，分析了成像条件以及成像规律。 通过实验对泰伯效应进行观测，测量数据与理论值平均误差在 4.6％左右，验证了所推导公式的正确性。 研究结果完善了泰伯效应相关理论，对拓展其应用具有一定参考价值。

基于PASCO平台设计出测量葡萄糖和蔗糖溶液旋光率和浓度的实验装置，通过激光器、偏振片、光强传感器等分立的装置可以观察到实验光路布局，有助于学生加深对旋光性溶液测量原理的理解。 将转动传感器和光强传感器连接到计算机，能够准确找出旋光度和光强极值位置并读取测量值，避免人为操作可能产生的位置不精准和读数偏差。 与旋光仪测量相比，结果表明利用PASCO 平台分立的装置可以有效地减小误差。 在此基础上，该实验装置可拓展应用于实时在线测量及监测流动的旋光性液体浓度。

针对大学物理实验课程中存在的实验内容与前沿科技脱节、缺乏创新思维训练这两个问题，哈尔滨工业大学（深圳）物理实验中心团队以光学实验与光纤通信技术的联系作为切入点，通过丰富教学内容、改进考核方法、结合竞赛与科研等方式改进了教学方法，取得了良好的效果。 学生的学习积极性、主动性得到极大提升，创新思维能力显著增强，并在竞赛中取得了优异的成绩。

通过构建平面肥皂膜及正曲率肥皂膜，结合相图、高速摄像系统研究肥皂膜过滤性及玻璃颗粒贯穿肥皂膜动力学过程。 由颗粒下落高度、肥皂膜直径构建的相图表明，随着颗粒直径增加，肥皂膜承重质量较大的区域而逐渐缩减且最大承重质量骤降。 若颗粒下落高度、肥皂膜直径恒定，颗粒直径增加导致肥皂膜承重减少。 在颗粒贯穿肥皂膜过程中，肥皂膜呈现漏斗状，逐渐收缩于颈点，最后与颗粒分离，并伴随卫星气泡产生。 肥皂膜形变与韦伯数正相关，当韦伯数大于9000 时，正曲率肥皂膜较易破裂。

Fano共振现象在纳米超材料等前沿热点领域有非常广泛的应用，通过一种简单的耦合谐振子模型，详细推导了Fano共振的动力学机理，设计了双耦合谐振子共振系统，将微观量子物理领域中Fano共振的概念引入到大学物理实验教学体系中，并提供了详细的实验设计与应用方案，对大学物理实验教学体系中关于共振的概念是一种有效的补充，同时也提升了实验课程的前沿性和综合性。

大学物理实验课覆盖范围广，具有严谨的理论基础和科学的实验方法，是培养学生科学思维、提高科学素养的重要手段。 但是，目前大学物理实验存在创新性不足，与生活结合性不强等问题。本次实验以热敏电阻替代定值电阻作为研究对象，以惠斯通电桥作为载体，研究NTC 型热敏电阻在不同温度下电阻值与温度之间的关系。 通过拟合温度与电阻值之间的变量关系，得到电阻值(RT)随温度(T)变化的函数关系，进而可以得出在任意温度的电阻值。 基于热敏电阻在日常生活中随处可见，提高学生的学习兴趣，从而进一步提高基础物理实验的拓展性，提高学生的动手能力和创新能力。

利用电流变液在电场作用下可以形成周期性链状结构的性质，在实验上制作了电流变液态光栅。 搭建了产生均匀、细小激光光束的光路装置，调制了均匀、浓度适当的电流变液，并以此为材料在电场作用下形成了电流变液态光栅。 利用电流变液态光栅，观察到了标准的光栅衍射现象。 测量了电流变液态光栅的光栅常数、衍射条纹间距等实验数据，分析处理，总结了数据。 为了验证流体光栅的物理性质，进一步做了液态光栅和传统固态光栅的对比实验，发现两者的对比度十分良好。

基于科研引导型的创新实验教学在本科生开放实验教学中越来越受关注，本文以“二氧化钛基薄膜的电致变色性能研究”为例，将前沿热点融入到本科生探索性实验教学中，学习二氧化钛基薄膜的制备方法并研究其电致变色的机理。 通过开放性教学实践的方式，引导学生实验探索的自主能动性，拓宽学生获取科学知识的渠道，培养学生的探索能力和科研思维。

将传统的迈克尔逊干涉仪进行改装并用于蔗糖溶液折射率的测量，装置采用 OpenＭＶ 摄像头进行干涉条纹的识别，减速电机加步进电机进行位移测量，Arduino单片机进行控制和运算。 改装后的迈克尔逊干涉仪有效缓解了操作过程中的视觉疲劳，减少了读数误差和测量误差。 实验结果表明，所测折射率数据准确，与理论计算结果吻合。 该装置可以广泛应用于大学物理实验，也为进一步工业化应用提供了可行性。

液体折射率是重要光学参数之一，液体折射率参数测量在食品生产鉴定、光学加工等领域都具有重要意义。 本文基于便携式迈克尔逊干涉仪，在光学减震台上加装旋转微调载物台，综合考虑旋转后容器器壁、待测液体、空气中光程差的改变量，得到液体折射率的计算公式，与阿贝折射仪测量液体折射率的值进行比较，实验测得水、不同浓度的葡萄糖溶液以及不同浓度的氯化钠溶液，平均相对误差分别为 1.1％、3.3％、2.0％，实验过程中测量的最大误差为 5.9％，为液体折射率测量提供了一种可行方法，实现液体折射率的测量。 本文也可作为迈克尔逊干涉仪的拓展实验，对本科生的创新能力培养有重要意义。

从串联型开关稳压电源设计及调试面临的困难出发，分析其主要原因是电路结构相对复杂、学生未能透彻理解电路原理、缺乏复杂电路调试经验等。 针对这个问题，采用模块分解、替代方案等手段制定了梯度渐进的调试方案，提高了设计完成度，并借助Multisim软件仿真演示了完整的调试过程，展示了电路调试和故障排查的有效方法，丰富了开关稳压电源的实践指导案例。

PASCO转动运动传感器可以精准地测量并实时地记录物体转动时的角速度。 在落体法测量刚体转动惯量的实验中，为了提高实验的精度，将PASCO 转动运动传感器与刚体转动惯量实验仪相结合，用 PASCO转动运动传感器直接测量角速度并计算角加速度。 改进后的仪器简化了实验步骤，提高了实验精度。 对圆盘、圆环和圆柱试样的转动惯量进行测量，三组实验的相对误差分别为 0.2％、0.7％和 0.3％，实验结果准确。 通过实验结果可得，改进后的实验仪器操作简单且测量精度很高。

以惠斯通电桥为基础，用 LabVIEW 成功搭建“热敏电阻测量”虚拟仿真实验平台。 对负温度系数热敏电阻进行研究，实现了重要参数A 值和 B值的连续可调。 在仿真实验中，通过改变实验温度测得对应的热敏电阻阻值，并实时记录在“数据采集与分析”模块。 仿真平台可自动对实验数据进行拟合，直接显示出热敏电阻的温度曲线及其斜率和截距的具体数值，并计算出 A 值和 B 值。 多次仿真结果显示，所测热敏电阻 A值和 B 值的相对误差均在 1.0％以下，具有较高精度。 该虚拟仿真实验平台实现了传统实验室的全部功能，具有良好的可视化效果，其设计思路可推广到其他实验。

等长的双线悬挂的平板在水平方向的摆动是一个复杂的问题。 本文首先从理论上研究了平板在水平方向的小角摆动属于简谐振动。 其次，利用安装 Phyphox 软件的智能手机及其光传感器功能测量该平板的运动周期。 并改变放置在平板中央的铁球的质量，测量该系统摆动周期的变化规律。并用 Origin 绘制周期图，以此计算了平板摆动的周期。 实验结果与理论结果符合得很好，这一研究对处理复杂系统的摆动问题提供了实验验证方法。

独立计量区(District etered area,DMA)技术和漏损控制是供水企业降低供水管网运营成本的重要手段。DMA 分区优化技术在一定程度上精简了传感器配置数量,DMA 极端简单配置传感器数量条件下的漏损定位方法研究还比较鲜见。同时,现有研究成果对漏损定位方法干扰因素问题的分析还不多见。因此,基于仿真实验对漏损定位的上述两个问题进行研究。首先,介绍供水管网漏损的概念以及 DMA 技术在供水管网中的应用。然后,基于 EPANET-Matlab-Toolkit-2.1.1 包含的 Netl.inp 文件,在EPANET 仿真软件平台上采用单一人口节点配置水压和水流传感器模拟有限资源条件下的独立计量区。接着,运行 EPANET 仿真软件分别模拟理想条件情形和某供水节点需水量临时大增情形独立计量区24小时供水情况,获取两个人口节点数据集。最后采用 MATLAB 平台编写 BP 神经网络预测模型程序,并采用上述两个数据集分别进行训练测试。结果显示理想条件下 BP 神经网络预测模型在有限资源条件下的 DMA 浦损定位精度很高,供水节点需水量临时大增情形将增大模型预测误差。

虚拟仿真已成为大学物理实验教学中的重要技术手段，为加强静电场理论实验效果的认知，基于MATLAB App Designer 开发了静电场描绘实验仿真软件，通过有限差分法得到数值解，利用MATLAB 编写用户界面，实现了“同轴电缆”“平行直线电极”“聚焦电极”“劈尖电极”和“平行板电极”共5个电场测量的描绘，具有调节输入电压、测量等势点、描绘等势线与电场线等多项功能，并可将实验测量结果、解析公式与仿真结果进行对比．静电场描绘实验仿真软件的开发，有助于形象地认识静电场和建立完整的电场分析思维体系。

针对实验室的环境监测、节能控制及安全防护等需求，设计研发了一款实验室环境智能监测控制系统。 以STC12C5A60S2单片机为核心控制单元，通过红外热释电与超声波传感器的组合实现对实验室内人数的统计，并实时检测和显示实验室温度、湿度和可燃气体浓度等信息。 该系统可设置为工作模式或防护模式。 工作模式时，根据实验室内人数是否为零控制灯的亮灭及部分电源输出；防护模式时，若实验室内人数不为零，则系统通过SIM短信模块发送短信至管理员。 在两种模式下，可燃气体超标时系统均能启动声音和短信报警。 该系统结构简单，性能完善，操作方便，适用于各类实验室的监测与防护。

LabVIEW是一种功能强大的虚拟仪器开放平台。 文章介绍了使用 LabVIEW 软件制作单臂直流电桥仿真实验的程序技术和使用方法。 虚拟实验能够有效地补充和完善硬件实验，达到与实际仪器相似的实验教学目的。

本文主要围绕激光原理教学内容及方法的改革与研究，提出了“交叉性科研信息引领的全英文激光原理教学方法”。 通过引入课程相关的科研信息，进行信息交叉互动，充分调动学生的学习积极性，建立教学相长的互动教学模式。 达到提升教师的教学水平、激发学生的学习兴趣、大幅度提高学生在工程实践中解决问题的能力。

物理演示实验在帮助学生理解物理理论、加深知识记忆、激发科学兴趣等方面有独特的作用。 中国绝大部分的高校都建有物理演示实验室，中国矿业大学目前已建成 3个物理演示实验大厅，有超过 120 套演示实验仪。 本文探讨了中国矿业大学在物理演示实验资源有效利用方面进行的探索，比如让物理演示实验进理论课课堂常态化；让大学生参与物理演示实验仪的开发探究；对社会大众开放物理演示实验室等。 分析了在探索物理演示实验资源有效利用时遇到的问题和困难，并给出了解决这些问题的可能方案。 这些探讨有助于最大限度地发挥演示实验在辅助理论教学、培养学生的创新能力及宣扬科学精神等方面的作用，也可以为开设或即将开设物理演示实验的高校提供参考。

针对高等教育目标，全方位提升学生科研素质。 面向光电信息工程专业，笔者介绍了一套基于科研实践能力培养的结构光学非互易实验方案。 本实验将理论与实验结合，深入浅出地介绍原理。通过实验，学生不仅熟悉了光学仪器的功能与使用，也锻炼了数据处理能力。 将理论结合实验，既巩固了课堂的知识点，又培养了学生的科研实践动手能力。

《大学物理》课程是面向理工科专业学生的一门重要公共基础必修课。 为满足高水平应用型才培养需求，本课程聚焦教学中的痛点问题，秉承着以学生发展为中心的理念，进行了智慧教学模式改革。 结果显示：智慧教学模式对提升学生的认知参与度与知识的生成性、培养学生的学习能力、实现课程思政育人功能等方面效果明显．为解决其他课程教学中的诸多共性问题提供了有益的借鉴，也为其他课程的教学改革提供了实证。

“材料力学性能”是材料成型及控制工程专业核心基础课程，其目的在于掌握材料基本力学性能、测试方法以及分析微观机理，以便更好地运用到实践应用。 随着我国高等教育教学改革的不断推进，传统的教学模式已经无法适应时代发展需求，因此必须对其教学方法和手段加以创新。 将材料成型及控制工程专业培养方案与学生就业方向相结合，对材料力学性能理论和实验课程现有教学模式进行详细分析探讨，结合工程专业认证背景下课程教学的实际需求，对材料力学性能课程实验提出了内容优化方向，注重学生实际操作体验，提高基础知识运用和实验创新能力，以达到较好的“寓教于学”的效果。

大学物理实验课程对培养学生的理论联系实际的实践能力和综合素质具有重要作用。 针对现阶段传统大学物理实验课程存在的问题，基于OBE教育理念，提出了“以学生为中心，以成果输出为导向”的教学活动改革探索，整个教学活动强调学生的自主探究学习，从而培养学生综合实践和创新能力。 通过实践，取得了较好的教学效果，为提升学生后续投入到社会中可持续性学习实践能力奠定了基础。