基于单像素成像原理设计了光电综合教学实验。具体实验流程包括基于现场可编程门阵列的哈达玛掩膜信号生成、基于 LED 阵列的单像素成像光路搭建以及基于 Matlab 信号处理的目标图像重建。实验设计结合了电学、光学、计算机编程、硬件编程等技术，具有搭建成本低、实验流程简单、实验原理清晰、学生参与度高、学习获得感强等优势，能有效增强学生对光学成像技术和软硬件编程技术的熟练程度和实操能力。

通过分析现有稳态法导热系数测量实验仪器的不足，利用亚克力板、蝶形螺丝、陶瓷加热片和散热器设计并搭建了样品支架，结合可调稳压直流电源、数显高精度四通道温度计和电脑，设计并自制了导热系数测量仪，测试了强力风冷散热和半导体散热两种方式下的导热系数。实验表明改进后的仪器可实现温度和时间的同步测量并直观的显示实验过程数据;相比强力风扇散热，半导体散热下实验测得的导热系数稳定性更高，且噪音更小。研究结果可为稳态法导热系数测量装置的设计和精度的提高提供参考。

结合毛细现象和迈克尔逊干涉原理测量液体折射率。首先推导了干涉条纹吞(或吐)的速度与液体折射率的关系式。实验记录了液体经毛细管流出时干涉条纹吞(或吐)的变化视频。编写Matlab 程序对视频进行数据处理得到干涉条纹吞(或吐)的速率，代入关系式计算得到了液体折射率，其相对误差为 0．76%。实现了液体折射率方便，快捷，准确测量。

分析了 4 种电阻网络的对称性，并据此绘制了相应的简化等效电路，明确了各电阻之间的串联与并联关系。基于串联和并联电阻的基本规律，计算出了网络中各节点之间的等效电阻值。在此基础上，利用电流叠加法，计算了其他非对称情况下的两点间等效电阻。进一步扩展讨论了某些不具备明显对称性的物理问题，通过构建适当的对称性来简化问题求解过程。这种方法不仅提升了计算的准确性和效率，还为解决复杂物理问题提供了一种新的思路。

为了克服传统测量技术的局限性，实现液体压缩系数的定量测量，通过结合超声波表征技术和纹影成像技术，设计并实现了一套高精度、非接触式的液体压缩系数测量系统。该系统利用计算机图像处理技术，显著提升了实验数据的精度，并有效排除了测量过程中的外界干扰。引入了机器学习，基于神经网络算法深入分析了化学溶液的压缩系数与其密度和超声波波长之间的内在联系，并构建了相应的预测模型。研究结果为液体物理性质的精密测量提供了新的实验方法，同时为相关领域的进一步研究和实际应用提供了坚实的数据支撑和理论基础。

当前有关液体黏滞系数实验研究主要集中于测量方法与器材改进，却较少从液体无限深广以及小球运动区间要求匀速运动等实验条件来展开研究。基于此，利用改进后的激光网面法液体黏滞系数实验装置对实验条件进行研究，得到了实验条件中的要求选择匀速运动区间的选择依据及非无限深广对液体黏滞系数的影响关系。通过对液体黏滞系数实验条件的研究，不仅提高了实验的严谨性，丰富了实验内容，还拓展学生实验视野，有效培养学生的创新思维和创新能力。

以三嵌段共聚物 F127 和阳离子聚合物纳米乳液 CPN 为模板剂，以正硅酸四乙酯为前驱物，在酸催化的醇体系中制备 SiO2 溶胶。利用 Filmstar 薄膜设计软件构建膜系结构，采用提拉法在石英基底上制备出厚度精确可控的双层宽谱带减反射介孔 SiO2 膜。采用原子力显微镜、扫描电镜、透射电镜、N2吸附-脱附分析仪、紫外-可见-近红外分光光度计等对薄膜形貌、结构和光学性能进行表征分析。结果表明，双层介孔 SiO 2 减反膜在300～800nm范围内平均透过率实际可高达98.9%。

根据简谐振动速度一般式的积分结果，明确了半周期光拍计数法中应选择的光拍信号时段。在分析半周期内光拍信号的首、尾曲线光拍数目时，利用旋转矢量法修正了两种分别以最大值和零值为节点曲线的光拍数目计算公式。此外，根据动光栅振动速度与光拍信号周期的关系，提出一种新的最小周期法计算微弱振动振幅，拓展了微弱振动振幅的计算思路。

三维亥姆霍兹线圈测磁场是大学物理实验中重要的电磁学实验，旨在教授学生掌握弱磁场测量方法、证明磁场叠加原理以及绘制磁感应强度分布图。在三维亥姆霍兹线圈磁场测量实验中引入深度学习算法，不仅在大数据量的实验背景下提高了实验效率，还可用于无损检测金属薄片表面复杂裂纹。该实验案例为大学物理实验与人工智能交叉融合及学科竞赛提供新思路，为物理实验智能化教学改革提供了有力支撑，展示了人工智能融入传统教学的可行性，预示着未来物理实验教学的智能化趋势。

智能物流小车作为现代运输系统的重要组成部分，凭借其高效、精确的操作特性，正逐步改变传统物流模式。本文设计了一种基于深度学习算法的嵌入式智能物流小车，该方案利用 K210视觉处理模块与深度学习算法相结合，通过控制机械臂最终实现物体的识别、抓取以及高效的搬运，具有低成本、低能耗、高精确度等优点，对现代智能物流行业的发展具有一定的研究价值。

两个点光源的干涉现象是波动光学的重要基础。为了直观展示双点光源在全域空间的干涉现象，基于 Python 软件设计了一个仿真程序。在三维空间坐标中构建光源和光屏，根据两个点光源到达光屏上各点的光程差，计算出相应的干涉光强。使用旋转矩阵对光屏的位置和坐标进行变换，从而可以得到全域空间的干涉条纹。结果表明，该仿真程序可以方便地调节各种参数，直观连续地展示全域空间的干涉条纹图样，有利于帮助学生更好地理解光的干涉原理。

在半导体工艺中，电阻测量极其关键。传统四探针法在测量薄膜的电阻时，需对范德堡函数进行非线性拟合，不仅耗时较长，且精度较差。针对该现象提出了一种基于 Levenberg-Marquardt(LM)算法的 Backpropagation neural network(BPNN)神经网络模型。LM 算法结合了梯度下降法和牛顿法的优点，在迭代过程中快速接近全局最小值，且对于局部最小值的陷落情况优于纯梯度下降法，结合 BP 神经网络的反向传播误差来调整权重，从而实现复杂非线性函数的拟合。对含反双曲余弦的超越函数(范德堡函数)的局部参数进行非线性拟合，得到最大偏差为 2．08×10－5，相对标准偏差为 2．16×10－8的神经

网络拟合模型，对比规范化多项式拟合方法精度提升 99．5%。此改进方法，可极大提高测量结果的稳定性与精确性，将模型运用于实验测量过程，有效改善了电阻率测试精度。

将内置传感器和应用程序的智能手机作为测量工具，应用于物理实验和教学领域方兴未艾。文章利用智能手机压力传感器，结合物理实验应用程序，在泳池中测量不同深度处气体压力，通过史蒂文定律(Stevin＇s Law)，计算当地重力加速度。测量方法简便可行，测量结果精度较高。基于智能手机开展物理实验和教学，有助于激发学生学习兴趣，降低实验成本，拓展实验场地，普及物理知识，提高科学素养。

通过测量溶液在不同温度下的折射率变化，可以深入理解溶液的光学特性与温度之间的关系。迈克尔逊干涉仪作为一种精密的光学测量工具，常用于折射率的测定。然而，传统的迈克尔逊干涉仪依赖人工读数，存在主观性强、准确性低的问题。本研究设计并构建了一个智能读数的迈克尔逊干涉仪系统，用于测量蒸馏水和 6%氯化钠溶液在不同温度下的折射率。实验中，将待测液体置于迈克尔逊干涉仪的一个光路中，另一个光路作为参考。通过在溶液中放置加热棒和温度传感器，加热溶液至目标温度，并通过干涉条纹的变化计算液体的折射率。此外，本研究利用基于 OpenCV 的图像处理技术开发了程序，使计算机能够自动识别图像，并根据已知的折射率基准和折射率与温度的关系式，自动计算各温度下的折射率，并生成相应的图表以直观展示数据。实验结果验证了该系统的有效性，表明其在精确测量溶液折射率方面具有潜在的应用价值。

针对目前高空台模拟系统将两调节阀间的管道作为 1 个控制模型致使控制精度低的问题，采用 Fluent 软件分析了管径、进口段长度、出口段长度和弯头类型对高空台管网系统流动参数的影响。结果表明:管径、进口段长度和弯头类型对流动参数影响较大，管径和进口段长度增加，流动参数变化减小，且 45°弯头流动参数变化大于 90°弯头。此外，管径增加，进口段突变位置对应的管道长度系数为0．8～0．9，45°弯头出口段突变位置约为 0．1，90°弯头出口段突变位置约为 0．15～0．27。进口段长度增加，进口段突变位置约为 0．35～0．95，45°弯头出口段突变位置约为 0．05～0．084，90°弯头出口段突变位置约为 0．1。而出口段长度增加，只会影响出口段突变位置，约为 0．04～0．44。在此基础上，通过斯皮尔曼相关性分析获得影响进、出口段突变位置的主次顺序为进口段长度＞管径＞出口段长度＞弯头类型，出口段

长度＞管径＞弯头类型＞进口段长度。

针对目前物理、材料等领域对于高低温连续可控、可调温度环境的原位测试需求，以 G-M制冷机为冷源，设计了一种被动式可变热阻结构，本结构在低温下具有较高导热系数、高温下具有较低导热系数，可以实现样品温度在 6．2～800 K 大温区范围内可控、可调，且不会对 G-M 制冷机正常运行造成影响。本系统结构简单、运行稳定可靠，且高低温模拟和试验验证结果吻合较好。

为克服传统实验仪器价格昂贵、教学需固定场所的问题，采用 STM32F103 单片机设计了基于 MAX038 的函数信号发生器，同时运用 LabVIEW 开发平台设计了一个包含信号源与示波器的虚拟仪器。为了论证设计的正确性和简化设计复杂度，利用 Altium Desinger 设计印制电路板(PCB)样品板进行硬件测试，完成设计和安装。文中利用上位机软件生成各种常用波形，再将数据通过串行通信口发送到单片机，进而控制 MAX038 电路输出各种波形的模拟信号。本设计能够产生正弦波、三角波、方波等常用波形，输出频率范围为 0 至20 MHz，且具有独立的占空比和频率调节功能。实验结果表明该系统产生的波形清晰，频率、相位和幅度稳定。

在“热敏电阻温度计的设计与定标”实验中，电桥比率臂上两个电阻的合理选取对实验设计的成败起到了关键作用，它们不仅影响了比较臂电阻的阻值和电源电压，还关系到了热敏电阻功率和定标曲线的线性程度。作者借助于 Desmos 软件，运用微积分、数形结合等数学思想，确定了比率臂电阻Ｒ 1 ，Ｒ 2 在热敏电阻最大功率约束下对微安表示数与温度线性关系影响的标准，并获得了相对最优的参数取值。在使用最优参数组合时，电路既满足功率要求，又能使定标曲线的线性程度达到最优，整体设计达到了预期目的。

对照教育部发布的《关于加快建设发展新工科实施卓越工程师教育培养计划 2．0 的意见》和《关于一流本科课程建设的实施意见》要求，按照“工程教育专业认证”要求，对本科“光学设计”课程教学模式和机制进行了改革探索。建立了“理论-案例-项目”三段融合式教学模式，形成了产学协同、科教协同、全媒体协同等多元协同教学机制，形成了“企业设计师讲堂”等特色机制，建立了全过程成绩评价制度，并针对教学改革初步效果进行了分析。

科教融合协同育人是高校改革创新的必然趋势，文章以科教融合协同育人为视角，说明科教融合协同育人视角下物理学生科研思维培养的重要性，分析物理专业学生科研思维培养存在的现状，探索物理学生科研思维培养模式的具体方法。