國家級物理虛擬仿真實驗教學中心建設_圖文

1、國家級物理虛擬仿真實驗教學中心建設張增明中國科學技術(shù)大學國家級物理虛擬仿真實驗教學中心 教高司函201394號關于開展國家級虛擬仿真實驗教學中心建設工作的通知指導思想: 科學規(guī)劃、共享資源、突出重點、提高效益、持續(xù)發(fā)展宗旨: 全面提高高校學生創(chuàng)新精神和實踐能力核心: 共享優(yōu)質(zhì)實驗教學資源重點:建設信息化實驗教學資源建設任務和內(nèi)容虛擬仿真實驗教學依托虛擬現(xiàn)實、多媒體、人機交互、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡通訊等技術(shù),構(gòu)建高度仿真的虛擬實驗環(huán)境和實驗對象,學生在虛擬環(huán)境中開展實驗,達到教學大綱所要求的教學效果。實現(xiàn)真實實驗不具備或難以完成的教學功能。高?；驑O端的環(huán)境、不可及或不可逆的操作,高成本、高消耗、大型或綜

2、合訓練等情況時,提供可靠、安全和經(jīng)濟的實驗項目。充分體現(xiàn)虛實結(jié)合、相互補充、能實不虛的原則。建設內(nèi)容虛擬仿真實驗教學資源。發(fā)揮學校學科專業(yè)優(yōu)勢,積極利用企業(yè)的開發(fā)實力和支持服務能力,充分整合學校信息化實驗教學資源,以培養(yǎng)學生綜合設計和創(chuàng)新能力為出發(fā)點,創(chuàng)造性地建設與應用高水平軟件共享虛擬實驗、儀器共享虛擬實驗和遠程控制虛擬實驗等教學資源,提高教學能力,拓展實踐領域,豐富教學內(nèi)容,降低成本和風險,開展綠色實驗教學。虛擬仿真實驗教學的管理和共享平臺。建設具有擴展性、兼容性、前瞻性的管理和共享平臺,高效管理實驗教學資源,實現(xiàn)校內(nèi)外、本地區(qū)及更廣范圍內(nèi)的實驗教學資源共享,滿足多地區(qū)、多學校和多學科專業(yè)

3、的虛擬仿真實驗教學的需求。探索校企共建共管的新模式和新途徑,建立可持續(xù)發(fā)展的虛擬仿真實驗教學服務支撐體系。虛擬仿真實驗教學和管理隊伍。建設教學、科研、技術(shù)人員結(jié)合,核心骨干人員相對穩(wěn)定,結(jié)構(gòu)合理的虛擬仿真實驗教學團隊,形成一支教育理念先進,學術(shù)水平高,教學科研能力強,實踐經(jīng)驗豐富,勇于創(chuàng)新的虛擬仿真實驗教學和管理隊伍。虛擬仿真實驗教學中心的管理體系。以虛擬仿真實驗教學資源的開放共享和充分使用為目標,系統(tǒng)制定并有效實施保障虛擬仿真實驗教學的教師工作績效考核、經(jīng)費使用管理、實驗教學中心維護與可持續(xù)發(fā)展等政策措施,建立有利于激勵學生學習和提高學生創(chuàng)新能力的教學效果考核、評價和反饋機制。申報范圍本次申

4、報單位是普通本科高等學校和軍隊高等學校,申報對象是國家級或省級實驗教學示范中心。每所學?？缮陥?個項目。 40項基礎物理實驗虛擬仿真實驗教學平臺國家級實驗教學示范中心信息化建設,教育部(2006-2007國家級精品課程“大學物理實驗”,教育部(2003-2007以學生為主體、培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力物理實驗教學方法的研究,省重點(2008-2010主要用于:課前預習、課后復習、鞏固邁克耳遜干涉儀掌握邁克爾遜干涉儀的干涉原理觀察非定域干涉條紋,干涉條紋的形狀、疏密隨光程差的變化情況。測量He-Ne激光的波長測鈉黃光波長及鈉黃光雙線的波長差,調(diào)節(jié)觀察白光干涉條紋, 測定透明薄片的折射率.破解黑盒子預防精密

5、部件損傷 大學物理實驗國家級精品課程升級為教育部國家級精品資源共享課程2013年6月正式首批上線。國內(nèi)高校師生均可直接上網(wǎng),獲取相關資源。 視頻課件:85 件;實驗講義:81 項101個實驗視頻課件面向大面積學生開設計性、研究性實驗創(chuàng)造條件突破設備、教學時間和師資力量不足的教學瓶頸實驗中心組織各實驗負責教員精心備課,突出實驗難點,關鍵的實驗技術(shù)和方法制作了適合學生課前準備、課后復習的101個實驗視頻公開課件.通過反饋、研討,對這些視頻課件不斷進行了優(yōu)化,緊扣科研前沿,快速將最新的儀器設備、新建的實驗內(nèi)容視頻化,充實內(nèi)容。 分光計的使用和調(diào)整實驗目的:1、學習掌握分光計的調(diào)整技術(shù)和技巧;2、學會

6、利用分光計測量三棱鏡的頂角和最小偏向角思考題:已調(diào)好的望遠鏡光軸垂直于主軸,若將平面鏡取下后,再放到載物臺上(放的位置與取下的位置不同,發(fā)現(xiàn)兩鏡面又不垂直望遠鏡光軸了,為什么?是否望遠鏡的光軸還沒有調(diào)好?用橢偏儀測薄膜厚度和折射率實驗目的:1、了解橢圓偏振測量的基本原理,掌握利用橢偏儀測量薄膜厚度和折射率的基本方法。2、學會組裝橢圓偏振儀,熟悉橢圓偏振儀使用。思考題:1、怎樣獲得等幅橢圓偏振光,等幅橢圓偏振光在實驗中有什么作用?2、橢偏儀測量材料的折射率和薄膜厚度時,對樣品有什么要求?3、簡述起偏器、檢偏器及1/4波片的作用。4、如何分辨薄膜樣品不同界面的反射光點?激光散斑測量實驗實驗目的:1

7、、讓學生初步了解激光散斑的特性;2、學習有關散斑光強分布和散射體表面位移的實時測量方法:相關函數(shù)法;3、了解激光光束的基本特點以及CCD光電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。思考題:1、激光散斑測量的光路參數(shù)(P1,P2選擇是根據(jù)什么?2、為什么在本實驗中散斑的大小用CCD像元,而毛玻璃與CCD表面的距離可以用卷尺(最小刻度為1毫米?3、根據(jù)自己的理解說明散斑光強的相關函數(shù)的物理意義。4、毛玻璃上高斯光斑半徑W=2.5 mm,想使表征激光散斑大小的參數(shù)S在CCD接收面上為50個像元,毛玻璃距CCD接收面的距離P2為多少? 硬件重構(gòu)的虛擬核物理系列實驗設計可重構(gòu)的教學平臺,通過硬件重構(gòu)和軟件配置,產(chǎn)生虛擬放射源?？?/p>

8、完成a粒子、b射線、g射線等相關的高危核物理實驗教學。其實驗效果不僅達到傳統(tǒng)的以NIM系列核儀器構(gòu)成的上述實驗外,還引入了當今核與粒子物理實驗的可重構(gòu)理念和技術(shù),學生可以現(xiàn)場重構(gòu)實驗系統(tǒng),自主設計實驗,研究a粒子、b射線、g射線與物質(zhì)相互作用原理,并掌握相關的核技術(shù)和核應用知識。 虛擬仿真物理實驗平臺 虛擬儀器插件 虛擬示波器 計算機多道虛擬核物理實驗項目a粒子的能量損失實驗;b射線的吸收實驗g射線的吸收實驗X射線的吸收和特征譜電流電離室實驗BF3正比計數(shù)器實驗G-M計數(shù)器的性能測量多絲正比室實驗漂移室實驗NaI(TL閃爍譜儀長塑料閃爍體計數(shù)器半導體a探測器Si(LiX射線譜儀Ge(Lig射線

9、譜儀閃爍體熒光時間特性的觀測與分析實驗低能X射線譜儀放射性核素半衰期測量 1 zZ e 2 dW n = n N t 4 p e 4 E sin 4 q 0 2 ze = 32 p e 0 2 2 2 Zf 2 nN t E L 2 sin 4 q 2 n0 f E L sin 4 q 2 6000 5000 2 2 = 1 .9 1 3 1 0 - 2 9 Theoretical Experimental 4000 Count 100s 3000 2000 1000 0 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 Scattering angle /deg 盧瑟福

10、散射實驗 7/2+ 137 55 Cs 30.17a 11/22.55min 0.51 94.6% 1.17 5.4% 3/2+ 0.662 g85.0% e9.6% 137 56 Ba Eg = 0.662 MeV Eg E = = 0.478 MeV 康普頓邊界： c m0 c 2 1+ 2 Eg 反散射峰： Eb = 1 - Ec = 0.184 MeV 光電峰： g能譜儀 g能譜實驗 相對論效應實驗 Ek = ( pc 2 2 m0c 2 Ek = ( pc 2 2 4 + m0 c - m0c 2 速度(/c 0.00 0.36 0.62 0.76 0.84 0.89 0.92 0.94 0.95 0.96 0.97 宇宙線物理(Cosmic Ray Physics 教學實驗的介紹 宇宙線物理(CRP實驗的意義在對子的測量中學生能接觸到的概念和技能:粒子通量粒子的平均壽命及其測量帶負電的子被原子核的俘獲隨機事例和其統(tǒng)計漲落,統(tǒng)計誤差物理本底,測量和排除信號與噪聲事例的鑒別實驗數(shù)據(jù)的獲取,處理和理論的假設檢驗愛因斯坦的狹義相對論GPS定時和宇宙線簇射的符合測量涵蓋了核及粒子物理中許多重要的概念和技能,能為學生提供從基礎實驗到研究型實驗的多層次訓練機會。 測宇宙射線中m 子壽命實驗原理宇宙線物理(CRP實驗的設備 上、下探測器及其支架。該支架可使此二讀出電子學前面版探