锂离子电池在使用过程中产生的热量和热管理问题对其性能和安全性产生重要影响。 通过实验研究了方形锂离子电池的热特性。 实验采用混合功率脉冲测试方法，得到了不同环境温度、不同放电倍率下，放电过程中欧姆内阻和极化内阻值，以及电动势温度变化系数，并分析了不同环境温度、放电倍率和荷电状态对电池的影响。 同时，拟合出了电池内热源与荷电状态的关系式，并利用COMSOl软件对不同环境温度和不同放电倍率下电池的温度场进行了模拟。 实验结果表明，随着环境温度和放电倍率的增加，电池的欧姆内阻和极化内阻增加，且内阻的变化与电池的荷电状态密切相关。 研究结果可为电池热管理提供理论依据，为未来电池设计和安全性评估提供参考

相干性是描述光场性质的一个重要参量，光场的相干性对于干涉测量、全息术和激光显示与成像等光学应用具有重要意义。 目前的光学实验中基本没有涉及测量光场相干性的实验。 设计了一种光束相干性调控与测量的实验装置，以高相干性的激光为光源，利用转动的随机相位板降低其相干性，并利用干涉测量光束的相干性。 激光器输出的激光经过一个扩束系统对光斑进行放大，在扩束系统的共焦点附近放入旋转的随机相位板，通过控制随机相位板与共焦点之间的距离，可以有效改变光束的相干性。 利用干涉实验测量条纹的对比度，定量衡量光束的相干特性。 实验设计装置简单，调节方便，易于实现。 通过该实验有助于更深入地理解光束的相干性描述及其测量。

随着能源需求日益增加，开发利用新能源成了当下任务。 硫化铅胶体量子点太阳能电池的性能一直因为传输层界面的缺陷而受到影响。 通常，1，2?乙二硫醇（EDT）作为硫化铅胶体量子点太阳能电池中的空穴传输层。 然而，配体交换过程中的快速反应使得空穴传输层薄膜中易产生裂纹，导致性能降低。 因此，文章在理论授课基础上，通过设计实验，将乙酸乙酯加入乙腈溶液中，有效减慢配体交换的速度，并基于此制备出高质量的空穴传输层薄膜。 让学生更加深入了解量子点材料在光伏领域内的重要作用，学以致用，将科研知识融入本科教学，提升了学生思维与动手能力。

基于将硬边光阑的窗口函数展开为复高斯函数叠加的技巧，从柯林斯衍射积分出发，推导出了高斯光束通过带一维双缝硬边光阑及带二维双缝硬边光阑的ABCD光学系统的光强分布解析表达式，并不断调整传输距离B、双缝硬边光阑宽度d、高斯光束束腰大小W 这些参数，然后利用MATLAB软件生成在上述不同条件下的光强分布图像，进而对高斯光束通过双缝硬边光阑的传输变换规律进行分析和比较。

交换偏置效应在磁性随机存储器和磁性隧道结等自旋电子学器件中具有广阔的应用前景。本文构建了二维范德瓦尔斯铁磁／ 反铁磁Fe3GeTe2/Fe1/3NbS2异质结器件，通过测试反常霍尔效应系统地研究了该器件的交换偏置效应。 结果表明，所制备的异质结器件界面存在交换偏置效应，交换偏置场（Hex)随着温度的升高而逐渐减小，阻塞温度约为40K。此外，通过改变Fe3GeTe2的厚度，实现了对Fe3GeTe2/Fe1/3NbS2异质结构中交换偏置场的调控，最大|Hex|达到了4000e，交换偏置场随着铁磁层厚度的增加呈先增大后减小的趋势。

基于全反射原理，本研究开发了一种创新的液体浓度测量方法。 通过设计的容器承载待测溶液，并借助手机录制光线在液体表面发生全反射的过程，我们准确地测量了全反射的临界角。 通过临界角和相关方程，进而推导出透明液体的折射率和浓度值。 本实验不仅采用了直观的光学方法，还结合了手机软件的应用，从而有效降低了测量误差，减少了装置成本，操作方便。此外，这种实验设计思路的拓宽，使得光学实验更加贴近日常生活，易于推广和普及。

霍尔效应是研究载流导体在外磁场中电学行为的重要实验。 传统人工测量方法受限于实验精度和操作误差，常面临效率低下和准确性不足的问题。 本研究基于850数据采集器、电流传感器、Capstone软件和电压传感器，设计并实现了一种霍尔效应实验的自动测量系统。 该系统能够实时采集并处理实验数据，自动绘制霍尔电压、电导电压、霍尔电流和励磁电流等变量之间的关系曲线，提供了实验过程的实时反馈和数据可视化。 通过实验数据分析，可以进一步计算霍尔系数、载流子浓度、电导率及载流子迁移率等关键物理量。 本研究不仅为霍尔效应实验的精确测量提供了一种高效的解决方案，而且为推动物理实验教学改革与信息化发展提供了重要参考。

为了激发学生的科研兴趣，培养创新型人才，紧扣纳米技术科学前沿，设计了基于光的干涉效应和对比度成像表征二维材料层数分布的综合性实验。 实验选取带有多层晶畴的大面积单层石墨烯薄膜，利用光学显微镜采集图像，通过光学对比度成像对石墨烯的层数和分布情况进行分析和表征。进一步利用灰度值叠加了各三原色分量的对比度权重，实现了能够高精度区分层数和晶界的高分辨对比度成像。 结合该实例探究光的干涉效应对光学对比度的影响。 在实验过程中，增强学生对新型二维半导体材料的认识，加深对光的干涉效应理解，通过显微镜操作培养学生的动手能力，通过数据拟合和分析培养学生的科学思维能力。将科学前沿与实验教学有机统一，提升了实验的创新性、趣味性和实用性。有利于培养学生的实践能力、科学素养与创新能力。

为了丰富光纤通信实验项目，激发学生学习的积极性和主动性，提高学生的综合应用能力和科学素养，将Optisystem软件引入到光纤通信实验教学中。 以掺铒光纤放大器实验为例，设计了基础验证实验，综合应用实验和探索研究型实验，并利用Optisystem软件建立仿真模型。 按照从简单到复杂的设计思路，通过实验仿真，使学生更直观地理解掺铒光纤放大器的放大性能，了解在光纤通信系统中的应用以及影响掺铒光纤放大器增益特性的因素。

通过构造简单的对勾函数，探究惠斯通电桥实验中比率臂取值、桥臂电阻取值等因素对电桥灵敏度的影响规律。 分析发现比率臂取值对电桥灵敏度的影响取决于比率臂的调节方式，通过调节不同的桥臂电阻改变比率臂，其对电桥灵敏度的影响规律不同；当比率臂取值固定时，存在使电桥灵敏度取极大值的桥臂电阻阻值。

提出了一种测量瑞利盘转动频率来确定声强级的改进的测量声强的方法。 理论分析了圆盘在平面波声场中的运动，推导得到其转动微分方程，数值计算了瑞利盘转动角度的时域图和频域图及不同声强级声场中圆盘的平衡位置。 根据转动角度的频域图，得到不同参数瑞利盘的声强级?转动频率关系曲线。 对不同悬线直径的瑞利盘进行测试，实验结果与理论计算符合，相对误差在0.01%~3.03%之间，尤其在高声强级范围内表现出更高精度。 与传统利用复杂光学系统测量圆盘转动平衡位置的方法相比，该方法操作简便、精度更高。

随着时代的进步、科学技术的发展，磁场对等离子体的作用在多个领域都有重要应用，如约束聚变、等离子体推进器、等离子体刻蚀等。 这些应用都基于磁场对等离子体带电粒子的控制和约束作用，通过调整磁场的强度和分布来实现对等离子体的精确控制。 磁场对等离子体照度的影响是一个复杂而有趣的问题。 它涉及磁场对等离子体运动的约束和导向作用、磁瓶效应等特殊物理效应以及磁场强度对等离子体发光特性的影响等多个方面。 因此，在研究磁场对等离子体照度的影响时，需要综合考虑这因素，并进行深入的实验和理论分析。 通过改变励磁电流控制磁场大小并测量氖灯管的发光强度。 制作一种新型磁场反馈报警装置，编写代码测试报警装置从而达到通过光照强度来反馈磁场的进行报警的目的。 该方法是通过软件数据处理从而辅助实验得出结论，并根据该结论关系制作磁场反馈报警装置。

落球法测黏滞系数是大学物理实验中的一项基本内容，本文针对传统实验存在的弊端进行了改进：采用电磁铁控制小球下坠以减少手动操作引起的误差；采用智能温度控制器以消除温度变化带来的误差；采用手机拍摄并导入Tracker 软件的数据处理方法，避免了人眼观察导致的计时不准问题。在此基础上，进行了三种方法的对比实验，三种方法的精度由高到低依次是：Tracker法、光电门法、计时法，且改良后的方法对实验结果的相对误差仅为0.44%、标准差为0.001273。表明本文的实验方法具有较高的测量精度与可靠性，可加深学生对相关知识的理解。

球是一项充满策略性与技巧性的运动，单次出杆击球全过程中，球杆击球、白球与目标球碰撞以及白球与台边的碰撞，可近似视为理想的完全弹性碰撞。 针对以上三类情形，建立台球碰撞及其运动的理想物理模型，基于动量定理、转动定律、动量守恒定律和机械能守恒定律等物理原理，探究球杆击打白球时的力、白球碰撞目标球的角度与白球终态方位之间的关系并开展分析，为提高击球效率提供理论参考。 通过台球碰撞运动的实例，使学生深入理解物理规律及其应用，激发学生的学习兴趣和创新思维。

光的半波损失对干涉图样有重要影响，以劳埃德镜干涉和牛顿环的等厚干涉为例，探讨了介质分界面处反射光的电矢量方向，分析了干涉装置中出现的半波损失现象。 基于Python语言，模拟了不同条件下的劳埃德镜干涉和牛顿环等厚干涉的条纹图样，并在牛顿环装置中对比展示了有无半波损失对干涉条纹的影响。 将计算机编程语言融入理论和实验教学中，将理论公式和实验数据可视化，有助于提高教学效果，加深学生对基本原理的理解，激发学生的创新思维。

本文通过使用ST3020测试系统，对音频功率放大器LM386进行性能测试。 首先简要介绍了LM386的工作原理及关键性能参数，重点探讨了静态电流、输入偏置电流、输入电阻、电压增益、电源抑制比、总谐波失真等核心性能指标的测量方法。 通过测试结果，验证了ST3020系统在音频功率放大器测试中的高效性与准确性，为音频放大器的性能评估和质量控制提供了可靠支持。 该研究为自动化测试技术在音频设备测试中的应用提供了重要参考。

在落体法测量刚体转动惯量的实验装置的基础上安装两块磁铁，利用手机Phyphox软件中的“磁力计”选项测量载物台旋转时磁场随时间变化的数据，以此确定载物台转过的角度随时间变化的数据并计算出载物台的角加速度，进而计算出系统的转动惯量。 此方法测得圆盘、圆环和圆柱试样的转动惯量的相对误差均小于1%。 通过无线网络可以将手机和电脑互联，实验数据以图表的形式实时显示在电脑桌面，实验过程更直观。

本研究聚焦于热机效率测量，旨在为大学物理自主设计性实验提供创新思路与方法。 通过精心设计改良的斯特林热机，并搭建全新的STM32-Tracker实验系统，实现了对斯特林热机实际工作过程中压强和体积实时数据的精准获取。 利用该系统绘制出循环过程的压强?体积（P-V）图，借助数据处理软件深入探究了热机的热效率。 研究发现，改良后的热机在添加回热钢丝后展现出显著性能提升。回热钢丝的质量增加不仅促使热机转速加快，还使压强和体积的变化周期明显缩短。 尤为重要的是，热机效率随回热钢丝质量的增加而显著提高。 这一成果充分证明了回热钢丝在热机工作过程中起到了类似回热器的关键作用，有效提升了热机的能量转换效率。 这一实验系统具有成本低廉、操作简便的显著优势，有助于激发学生对物理实验的浓厚兴趣，加深学生对热机相关知识的理解与运用能力，为大学物理实验教学及热机研究提供了一定的参考价值，对开发设计性实验具有重要的指导意义。

克服相对论和引力波的抽象性和复杂性带来的教学困难，一种基于数值相对论软件EinsteinToolkit的可视化教学方法，可辅助大学物理课程中的相对论和引力波教学。 通过模拟双黑洞合并过程并展示其释放的引力波，这一方法显著提升了学生对复杂物理概念的理解，并增强了他们的学习积极性和科学探究精神。EinsteinToolkit的高精度数值模拟使学生能够直观地观察到双黑洞合并的动态变化和引力波的产生，有效培养了学生的科学素养和实践能力。

本论文首先概述了分光计的结构改进工作，该工作降低了各部件的损坏率，提升了仪器的维护效率，降低了数据的系统误差；进一步介绍了所研发的双光路分光计及其数码教学系统，该系统不仅提升了教师的实验指导效率，也整体提升了分光计平台的教学质量，为分光计领域及其他实验实践领域教学质量的提升提供了借鉴和参考。