随着低温物理与量子器件技术的发展，高质量铁基超导薄膜的制备成为凝聚态物理和材料物理领域的重要研究方向。针对传统物理沉积制备过程中的元素偏析问题，基于脉冲激光沉积(PLD)结合离子交换技术设计了铁基超导薄膜的制备与教学实验研究。通过系统介绍 PLD 与离子交换的基本原理，指导学生完成超导薄膜的沉积、离子交换以及后续微观结构与超导性质的表征，着重培养学生的实践能力与科研素养。实验结果表明，FeTe_0.5Se_0.5薄膜具有优良的元素均匀性、晶体完整性和出色的超导性能，这为相关专业学生深入理解二维超导材料制备与性能调控提供了有力支撑，也为未来高温超导的研究与应用探索了新思路。

对于半导体纳米复合体系而言，由于不同成分的晶格失配以及固有的纳米尺寸，通常存在大量的点缺陷、面缺陷等，尤其是界面缺陷严重影响载流子界面输运过程，因此研究如何实现纳米复合体系的界面缺陷钝化具有重要的理论意义和应用价值。以光催化剂石墨氮化碳(C3N4)和过渡金属磷化物(CoP)复合体系为研究对象，从实验和理论两方面研究了L-半胱氨酸(L-Cys)分子桥接配体实现C3N4/CoPx界面优化以增强光催化制氢活性。利用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IＲ)和 X 射线光电子能谱(XPS)研究了C3N4和 CoPx纳米粒子之间的成键情况，结果表明 L-Cys 的-COO-和-NH2功能团分别与CoPx纳米粒子的Co和P原子共价结合，从而实现Ｒ-C3N4/CoPx的界面优化。利用时间分辨荧光光谱和电化学测试分析了L-Cys桥接配体对Ｒ-C3N4/CoPx界面电子转移行为的影响，结果表明 L-Cys 桥接配体的引入实现了界面优化，能够使 Ｒ-C3N4/CoPx的荧光寿命减半、电子转移阻抗降低一个数量级、表面电荷转移效率提高接近16%，从而Ｒ-C3N4/CoPx的光催化产氢速率提高16.5倍。

新工科背景下，面向激光光谱及应用的人才发展和培养需求，设计了激光光谱与时分复用技术相结合检测多组分气体的实验。该实验以光谱学方法检测气体浓度为目的，促使学生对激光光谱、信号控制与分析的知识理解，培养学生搭建实验系统的动手能力，对实验数据的处理分析能力。通过该实验过程的教学，有利于提升学生对知识的掌握和处理问题的能力，助力新工科教育的多样发展。

级联泰伯劳干涉仪由泰伯劳与逆泰伯劳装置级联而成，避免了小周期吸收光栅的制作。根据级联装置的限定条件，得出当自成像条纹周期 210 μm 时，能被探测器直接分辨，可省略分析光栅，只需制作小周期相位光栅即可。对于小周期相位光栅的制作，金属纳米颗粒以溶液作载体填充光栅。通过扫描电子显微镜对比不同改性剂对光栅填充效果，发现油酸与 N-甲基吡咯烷酮相比 OP-10填充光栅效果更均匀致密，但存在颗粒团聚现象，通过调整油酸与 N-甲基吡咯烷酮的浓度发现，当 N-甲基吡咯烷酮与异丙醇以0.25mL ∶100mL 的比例配制的悬浊液辅助填充制作的光栅效果最好。

以大学物理实验中的驻波法声速测量为基础，深入探讨了可闻声速测量实验中声波的反射特性与超声测量的差异。通过构建有限次反射一般模型，结合实验数据进行定量拟合分析，揭示了反射次数对声速测量结果的影响规律。研究发现，实际测量中声波 S1和S2之间的反射并非理想驻波状态，S2接收到的声压信号是多次反射叠加的结果。进一步研究表明，当反射次数n超过3次时，后续反射对S2接收信号几乎没有影响。该模型与驻波法测量可闻声速的实验数据具有较高的一致性。本研究不仅为驻波法声速测量实验提供了更符合实际的理论框架，能够帮助学生更直观地理解声波反射与叠加的物理原理，还为实验教学设计提供了优化思路，从而推动实验教学的改进与创新。

人体在高温环境中运动时会产生不同程度的热应激，高温环境对人体的生理和心理都会产生一定的影响，不同运动强度下人体的生理参数和主观参数均会发生变化。可穿戴热电设备利用人体余热产生电能，人体的皮肤温度会对设备的热电效率产生影响。本文对高温环境中人体在不同运动强度下的主客观反应进行了实验设计，根据实验数据，分析了人体在高温环境下主客观反应的变化，并且分析了不同环境温度和运动强度对于可穿戴热电设备的热电效率的影响。本实验设计有助于提高学生对高温环境下人体主客观参数的变化的认知，可以提高学生对专业课程的认知和教学成效，并且可以提高学生的科学素养。

利用自制的光纤振动传感器和常规物理实验器材搭建了可用于多种物理量测量的实验装置。根据光纤振动传感器的动态特性，在其后坡线性工作区间内，采用共振法测量试验样品(锰钢条)的杨氏模量和物体的惯性质量。此方法测量精确度高、误差小、成本低、操作简单。

在密立根油滴实验中，油滴下落时间和平衡电压的测量是影响实验结果的两个主要因素。针对密立根油滴实验中油滴下落时间测量不够精确的情况，本文利用软件 Tracker 追踪实验油滴下落轨迹和时间，从而提高测量油滴下落时间的精度。具体实验过程中，本文同时使用传统手动计时和软件Tracker 追踪技术测量了 20 粒油滴的下落时间，通过对比，发现利用软件 Tracker 追踪油滴的方式可将油滴下落时间的精确提高到 0．001s 的量级，大大提高油滴下落时间的测量精度，进而获得的油滴电荷量测量结果更加精确。同时，利用软件 Tracker 追踪油滴的下落轨迹，可更加直观展现布朗运动对微小油滴的影响效应。

构建了一套基于光学微位移测量的音叉受迫振动实验系统，集成了光杠杆法与迈克尔逊干涉法两种经典光学测量技术。首先，介绍了光学微位移测量技术的基本原理及其高灵敏度特点，重点阐述了光杠杆法在角位移测量中的实时响应优势和干涉法在平动微米及亚微米级位移测量中的高分辨率与定量能力。随后，将这两种测量方法应用于音叉受迫振动的动力学研究，通过频率扫描获得了音叉的谐振频率及品质因子。实验结果表明，光杠杆法结构简便，适合动态监测振动形态，而迈克尔逊干涉法则提供了更精确的振幅量化及频率响应数据。两者配合，提升了测量的全面性和可靠性。该实验系统不仅增强了振动动力学的教学直观性，也为学生掌握光学测量技术及数据分析提供了良好平台。未来可进一步结合调制解调及电学检测方法，拓展实验的深度与广度，促进力学振动与精密测量领域的教学创新。

根据超声波在固体中的传播特性，在实验室搭建了一套声波探伤装置，该装置主要由超声波探头、信号发生器、示波器、待测样品，以及相关的连接线缆组成。通过信号发生器产生特定频率的脉冲波激发超声波探头工作，用示波器采集波形并分析，测得了不同固体中的超声波传播速度，在磁铁、铝块、玻璃、亚克力板中的传播速度分别为(2．5 MHz 探头):6195．6 m/s，6427.4 m/s，5725．4 m/s 和 2619．8 m/s，此外，应用该装置还可以测量铝件中的缺陷位置，并通过移动扫描测量获得玻璃笔筒的三维结构。通过改变信号发生器的输入信号，研究了不同频率的电压脉冲对测量精度的影响，实验发现，输入的脉冲频率为探头固有频率 2-4 倍时，有利于提高测量精度。

为了研究在有纸张覆盖情况边缘处悬空的尺子，受重打击能否脱落的影响因素，基于杠杆模型与吸盘模型建立了力学模型，采用控制变量法进行实验，并通过 Tracker 软件追踪尺子下弹轨迹、COMSOL 软件仿真、Matlab 软件拟合验证理论等方法，得出该力学模型较为准确的结论，所得实验结论和仿真结论与理论分析吻合。研究表明尺子最大偏向角、小球质量、小球下落高度、尺子伸长比、纸张大小，以及尺子材料是影响尺子脱落的主要因素。

在物理实验教学中合理引入计算机编程不仅能加深学生对实验原理和数据处理的理解，同时也有助于激发学生的探索兴趣。迈克尔逊干涉仪测量激光波长是《大学物理实验》课程中的重要学习单元，也具有很高的科研和应用价值。然而，传统的实验操作极易产生因记录移动条纹数量不准确所导致的误差。针对上述不足，本文创新性地结合 Tracker 软件优化了识别干涉条纹数目的过程，使实验精度得到了大幅度的提升;此外，利用最小二乘法代替逐差法对数据进行拟合进一步提高了数据处理的精度。本文所提出的方法对于其他物理实验的改进及实验室的数字化建设具有一定的参考意义。

为了减小非平衡电桥测量误差，提出了一种基于粒子群算法控制非平衡电桥不确定度的方法。首先建立了非平衡电桥不确定度评估模型，之后基于粒子群优化算法对各影响参数进行了寻优，最后开展了算法优化前后不确定度测量的比对实验，结果表明优化后可使得非平衡电桥测量的不确定度降低 96%。本方法可应用在需要进行电阻测量的各种教学实验中。

基于热线法测量材料导热系数原理结合半导体制冷片设计制作了冰的导热系数实验装置，与循环水冷系统配套置于冰柜中，对冰的导热系数进行测量。其测量过程为采用铂丝作为热线和开尔文四线制接线法，利用测量电压和电流计算出对应温度下铂丝的电阻值，再换算出 Pt100 相同温度下的阻值，并记录下对应的时间，求出温度随时间对数的变化率。从而测得 －28．7～ －1．23 ℃的冰的导热系数在 1．5 至 2．7 W/(m·K)之间，且冰的导热系数随温度的降低而升高，并可通过 Origin 软件准确拟合出其关系。

常见的声源定位测量方法都极大依赖于测量数据的精确度，当存在误差时会导致求解的方程无解。新的声源定位方式即线—面定位，引入空间直角坐标系，利用曲面与直线的交点来确定声源位置，减少了时延测量次数，能够有效避免由于测量误差的影响导致无法求解声源位置的情况。控制立体声阵列的形状，可以提高测量精度，对噪声以及声源信号进行优化处理等。利用此模型能在误差存在的条件下实施一定范围内有效的声源定位。

利用霍尔元件、HC-05 蓝牙模块及 STM32 单片机，制作了一个能够测量弱磁场强度大小并实时在智能手机上显示测量数据的实验装置，详细介绍了其工作原理。通过设计多组不同位置、不同线圈匝数的磁场测量实验，从而得到多组实验数据，经过对实验数据进行分析处理，表明该磁场测量装置的测量范围为±40GS，分辨率为 1GS;通过不确定度分析，验证了该装置的可行性、科学性。此外，相比于其他检测精度更高、检测范围更广的电磁场检测仪器，该磁场测量装置价格低廉、操作简单，更能够满足普通大众对磁场测量的需求。

用 LabVIEW 成功搭建《声速测量》仿真实验平台。此平台加入了实验问题思考、实操视频和驻波模块，提高了交互性。模拟了实际实验中的能量损耗，包括超声换能器在声电、电声转换中的损耗和声波在介质中的传播损耗。操作者可以选择介质种类(空气、水、特定固体等)并设定实验温度，基于波形图的幅值变化及利莎如图形的动态演变过程，通过共振干涉法和相位比较法两种方法来得到声速测量值。多次仿真结果表明，声速的测量值与理论值之间的相对误差均低于 0．10%，说明仿真实验具有较高的精确度和稳定性。该平台可使实验过程的细节更加具象化，有利于加深对实验原理的理解，值得在教学辅助上推广应用。

在流体界面行为中，马兰戈尼效应(Marangoni effect)引发的粒子逆流现象对工业多相流调控具有重要意义。本文基于 COMSOL 软件构建了包含粒子追踪的流体-粒子耦合模型，定量研究了粒子质量、流体温度、注入高度及表面张力梯度对逆流现象的协同影响机制。仿真结果表明:降低注入高度(H=0．01 m 时逆流强度较 H=1．01 m 提升 63%)、增加体相流体温度(90 ℃时逆流路径长度较 30 ℃增加42%)、减小粒子质量(粒径 1×10－4m 的粒子上升高度较 3×10－4m 提高 2．3 倍)以及增强表面张力梯度均可显著强化逆流效应。研究揭示了界面张力主导的逆流动力学机制，提出了通过调控注入参数优化逆流强度的定量策略，为工业界面流控提供了理论依据。

使用 LabVIEW 成功搭建“霍尔效应测量磁场”仿真实验平台。首先，可进行亥姆霍兹线圈中轴线上磁场强度测量、霍尔电压与励磁电流和工作电流关系、公共轴线平面上磁场分布观察实验，可快速处理实验数据并用图像呈现，具有良好的可视化效果;第二，仿真实验平台可灵活设置亥姆霍兹线圈励磁电流、工作电流、线圈匝数和霍尔灵敏度等参数，有效拓展实验的维度;第三，亥姆霍兹线圈中轴线平面磁场分布通过三维图形展现线圈内外的磁场分布情况，有利于加深对实验现象和原理的理解。最后，仿真实验平台仿真结果误差低于 0．06%，具有很高的精确度。仿真平台可应用于高校物理实验课堂教学和课外自主探究学习中。

近年来，随着教学改革的不断深入，高等教育的不断发展，对于高素质创新能力人才的需求不断增强，原有的培养方式已经不适应社会的要求。科教融合协同育人模式以提高人才培养质量，推动专业发展为目标，探索和实践新的教育模式改革，成为高校改革的重要举措。本文以师范物理专业为例，通过分析传统师范物理教学中存在的问题，探讨科教融合协同育人的必要性，阐述科教融合协同育人在师范物理专业学生培养中的探索与实践，为物理专业人才培养提供新的思路。