开云官方注册-开云(中国)近代物理实验虚拟仿真实验系统,是在黑龙江省实验教学示范中心即物理学专业“物理实验中心”和黑龙江省科普教育基地“物理演示实验室”基础上形成的。
近代物理实验虚拟仿真实验系统建设从2006年开始,物理学专业任课教师组成的教学团队尝试进行虚拟仿真实验教学,录制实验视频,建立网上实验资源。2013年开设仿真物理实验选修课程,可以开出40余个“基础物理”仿真实验及部分“近代物理”仿真实验。
虚拟仿真实验为学生提供网络自主学习的平台,采用组件技术设计仪器,通过软件三维建模设计虚拟仪器,建立虚拟实验环境,学生在这个环境中自行设计实验方案、拟定实验参数、操作仪器、模拟真实的实验过程,深化对物理知识的理解,在培养学生创新能力方面发挥重要作用。近年来,物理专业学生在全国大学生与研究生物理自制教具与设计实验展评及黑龙江省大学生光电设计竞赛中获得佳绩。
构建近代物理实验虚拟仿真实验平台,可完成塞曼效应实验、光电效应和普朗克常量的测定、太阳能电池的特性测量等物理实验项目的虚拟仿真实验。
塞曼效应实验教学采用虚实结合的方式,该实验采用高压汞灯做光源,如长时间使用会造成对眼睛的伤害,且实验调节复杂、困难,仿真实验完成(1)调节光路共轴及F-P标准具平行;(2)在垂直于磁场方向观察Hg 546.1nm谱线在磁场中的分裂,用偏振片区分谱线中π和σ成分;(3)平行于磁场方向观察Hg 546.1nm谱线在磁场中的分裂,用偏振片和1/4波晶片区分谱线中σ+和σ-成分;(4)测量分裂环的直径。在此基础上完成真实实验(1)实验仪器的调节及谱线分裂情况的观察;(2)两种方法测量分裂环的直径;(3)计算电子荷质比e/m。
光电效应测普朗克常数实验,真实实验步骤繁多,学生不易操作,一旦某一步骤出错数据将重新采集。先做仿真实验,熟悉仪器操作和实验过程后再在真实仪器上操作,这样既有利于提高真实实验的教学效果,又有利于提高设备的利用率和安全性。仿真实验完成(1)了解光电效应的基本规律(2)在577.0nm、546.1nm、435.8nm、404.7nm四种单色光下分别测出光电管的伏安特性曲线,并根据此曲线确定遏止电位差值,计算普朗克常量。(3)测定光电管的光电特性曲线。在此基础上完成真实实验,并观察(1)多条谱线在同一光阑、同一距离下伏安饱和特性曲线;(2)观察某条谱线在不同光阑(即不同光通量)、同一距离下的伏安饱和特性曲线。
太阳能电池的特性测量步骤多,易出错,仿真实验完成(1)不同照度下太阳能电池的伏安特性、开路电压和短路电流;(2)在不同照度下,测定太阳能电池的输出功率和负载电阻的函数关系;(3)确定太阳能电池的最大输出功率以及相应的负载电阻和填充因数。在此基础上完成真实实验。
通过采用虚实结合、线上线下结合的教学模式,缩短了真实实验的调节时间,在相当程度上弥补真实实验教学的缺憾,提高了实验教学效果。