弗兰克-赫兹实验对于验证电子能量的量子化有着重要的意义,是近代物理实验中的经典。然而,实验结果一般受实验条件和数据处理方法的限制。 本文利用 Matlab 软件对测量的八组数据进行分段的线性插值、三次 Hermite 插值及三次样条插值并绘制曲线图,计算单原子气体氩的第一激发电位,比较发现三次样条插值拟合的曲线更加平滑且结果的一致性更好。 同时,通过以量子力学为基础的第一性原理计算得到了气体氩的第一激发电位,并将其与实验结果进行了对比分析,发现相比 Perdew-Burke-Ernzerhof(PBE)泛函,使用 Heyd-Scuseria-Ernzerhof(HSE06)泛函计算的第一激发电位与实验值有更好的吻合,而自旋轨道耦合的引入会导致能级的劈裂,但不会明显改变激发电位。
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。
杨氏双缝干涉是光学和大学物理等课程的重要内容,其基本原理在工程技术中有着广泛的应用。 本文运用 Matlab 编写程序,对杨氏双缝干涉实验进行仿真,仿真结果直观地展现出波长、缝间距和缝屏距离等参数对双缝干涉的影响。 此外,本文着重模拟白光作为光源的杨氏双缝干涉实验,展示了干涉后色散的彩色光谱,并借助光强变化曲线分析光谱中光强和对比度变化的原因。 本文还进一步对比了以单色光和白光分别作为光源时,利用杨氏双缝干涉测定透明介质薄膜折射率的仿真实验结果,借此验证了单色光源在该实验中的局限性。 本文的仿真实验不但能加深学生对光的干涉规律的理解,而且对丰富杨氏双缝干涉的教学内容、培养学生的科学探究素养、提升其利用信息技术分析和解决问题
的能力有着重要意义。
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。
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。
伏安法测量二极管的伏安特性实验兼具伏安法的运用与二极管特性的研究,实验电路简单、操作方便、原理清晰,是大中衔接人才培养的良好载体。 对实验中温度与电表接法的影响进行研究与分析,旨在帮助理解实验原理,提升教学效果。 指出在实验中应控制流经二极管的电流,以减小温升引入的误差。 发现外接法对二极管正向伏安特性测量结果影响较小,修正后的内接法测量结果与外接法相近,实验结果得到明显改善。 实验与理论对比分析表明,PN 结正向偏置时的理想电流-电压关系不完全适用于实际二极管。
基于磁电激励的弦振动实验系统,通过控制变量法系统研究了驻波的共振频率和波速的影响因素。 实验结果表明:共振频率近似等于本征频率,且高次谐频等于基频的整数倍;共振频率与波腹数、张力的平方根成正比,与弦长、线密度的平方根成反比;波速仅由张力和线密度决定。 本实验研究不仅验证了驻波理论模型的正确性,同时有效提升了学生的实验技能和科学探究能力。
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。
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。
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。