:为了深入研究质点在半圆轨道上的运动规律,探讨了一质点小球从冲上竖直放置的光滑半圆内轨道到回落点的整个过程,定义无量纲且与初速度有关的条件因子,并以条件因子为自变量.运用数学方法剖析小球质点贴轨道运动的时间、空中飞行时间、上升最大高度和最大射程四个物理量,分析发现,在初速度的所有可能取值情况下,这四个物理量的表达式均与条件因子相关.该数学分析详尽地描述了质点在半圆内轨道运动模型的运动规律,其结果可为与质点的半圆内轨道运动模型的相关的教学、研究和应用提供理论支持.

借助激光切割工艺，设计并制作了一种基于缝隙交错结构来实现可变光栅常数的衍射光栅，该设计使其能够在自身材料无弹性的条件下产生结构上的变形，以实现对光束的控制，对该光栅进行了多组实验，旨在验证并展示该设计的应用潜力及其优点，并探究光栅图案设计对衍射效果的影响及其规律。 研究结果展示出了该光栅适用于直观展示光栅衍射，可以应用于教学中。

目前，要想实现对液体薄膜厚度的精确测量是有难度的，尤其是对于易破性肥皂薄膜厚度的测量，需要借助无损且高精度的光学仪器进行测量，显然不具有实用性。 提出一种通过光的干涉技术实现对肥皂薄膜厚度的测量，获得一种精确并且较为实用的微纳液体厚度测量方法。 受重力作用的影响，肥皂膜呈现上端薄、下端厚的现象，加入垂直光的照射下，薄膜将出现等厚的干涉条纹现象。 由此，可利用干涉法测量条纹离上端的距离方法得到薄膜的相对上边缘的厚度。 本文分别测量了 ３ 种不同形状塑料环上的肥皂液膜在不同时刻的相对厚度随竖直高度的分布情况，借助精细的迈克耳逊干涉仪，基于单色光的等倾干涉原理测量了肥皂膜中心点区域的实际厚度。 通过该方法，实现出对肥皂液膜不同位置厚度的测量，为液体等薄膜厚度测量提供一种借鉴方法。

借助 ＣＯＭＳＯＬ 软件强大的多物理场耦合功能，实现了对超声波传输、干涉和探伤等现象的可视化，将抽象的超声波现象转化为可视的图像，有助于学生更好地理解超声波的知识。 基于 ＣＯＭＳＯＬ软件，仿真了超声波在不同条件（温度和介质）下的传播、干涉和探伤现象。 理论分析表明仿真结果清晰且准确，能够有效支持超声波相关知识的教学与学习。 可视化图像为超声波现象的直观展示提供了有力的工具，有助于提高学生对超声波知识的理解与应用能力。

利用容栅传感器测距系统对超声声速测量仪进行改进，通过容栅传感器测量阈值电压位置的数据，实现波长的精确和自动测量，减少了人为误差，并提高了测量效率，在测量介质状态实时变化的声速时更有优势。实验中，首先探究了阈值电压对实验结果的影响，结果表明增加阈值电压可以提高测量精度，阈值电压为 11 V 时，空气中声音的传播速度为 v=346．7±0．6(m/s)，相对不确定度为 0．17%，百分差为 0．52%，与改进前相比相对不确定度减少了 1．3%，百分差减少了 3．8%。此实验将为相关领域的研究和应用提供了有力支持。

温差发电是热电效应的重要应用之一，设计和制作温差发电装置并研究其输出特性，对优化温差发电器件或系统的应用效果具有重要意义。针对温差发电技术应用领域的研究需求，该文设计并制作了一套双层水槽的温差发电装置。该装置外层水槽利用虹吸现象通入循环水，内层水槽外加电源对水加热，使发电片在温差作用下产生电势差，并通过外接测量电路研究其输出特性。通过设计实验探究了不同条件下双层水槽温差发电装置的输出特性，结果表明:增大温差发电片内外温差，调节发电片连接方式等方法可有效提高发电装置的输出功率。该装置结构简单、灵活度高、制作成本低、安全性高、易于操作，因此可以运用到实验教学中，为温差发电的实验设计提供一定的思路和启发，使学生更好地了解温差发电技术。

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。

针对光电信息科学与工程专业集成光学、电子学、信息学、科学与工程一体化的特色，及新工科背景下复合型人才培养需求，探讨了将前沿科学技术与实验教学深度融合，围绕物理科学定律和现代科技软件工具，理论学习和实践运用深度结合，建立了软硬件一体化的多元教学模式。 通过培养学生实践能力、思考问题和解决复杂工程问题能力、科研能力和创新素养，提升学生数据分析处理技能，以期为推进新工科背景下的高校创新人才培养模式改革提供一定的参考和借鉴。

表面张力是液体的一个重要物理性质，具有广泛的实际应用，是大学物理实验的重要内容之一。为改进大学物理实验教学中的液体表面张力系数测量方法，搭建一套基于霍尔效应传感器的液体表面张力系数测量装置，实现微小力的精确测量。基于此，采用拉脱法测量了水的表面张力系数，证实其具有较好的稳定性和重复性。实验装置方便搭建、易操作，可较好地培养学生传感器的应用和实验设计能力。

多普勒效应是光电信息科学与工程专业理论课程中的重要知识点，通过大学物理实验引导学生将理论与实验相结合，有助于帮助学生对知识点的理解，同时通过实验也有助于培养学生对物理的研究兴趣和科研思维。 将基于激光多普勒效应的固体速度测量实验引入大学物理实验教学中，搭建实验系统、进行数据处理和误差分析并验证实验。 通过完整实验过程，锻炼学生的动手能力，以及解决实际问题的能力，培养学生的科研逻辑思维与创新能力。