近日,由国家级实验教学示范中心联席会物理学科组、全国高等学校实验物理教学研究会、教育部大学物理课程指导委员会大学物理实验专项委员会和中国物理学会物理教学委员会主办的“2021年全国大学生物理实验竞赛(创新)(A类)”在昨日落幕,我校学子喜获国家级一等奖1项、二等奖2项,三等奖1项,优秀奖1项。在上周该项赛事的省赛(实验赛和学术赛)中,我校学子获得省级一等奖9项、二等奖14项、三等奖8项,优秀奖6项。此为我校参加该赛事以来最好成绩。
全国大学生物理实验竞赛(创新)是一项面向全国在校大学生的物理学科竞赛活动,分为“命题类创新作品”“自选课题类创新作品”和“大学生物理实验讲课比赛”3个类别,旨在进一步激发大学生对物理实验的兴趣与潜能,培养大学生创新能力、实践能力和团队协作意识。本次竞赛共吸引了来自全国近500所高校的1600余支代表队参赛。比赛分为初赛和复赛两个阶段,于9月至11月在线上进行。
获奖名单
国家级一等奖
题型:命题类
作品名称:基于微型平面电感线圈磨粒检测装置
参赛学生:
吴天泽 轮机工程学院
刘姝岩 船舶与海洋工程学院
隋卓航 轮机工程学院
谢畅博 交通运输工程学院
王 峰 轮机工程学院
指导教师:刘开颖、刘志坚
项目简介:
此作品基于法拉第电磁感应基本原理,通过自行绕制的微型线圈,设计搭建了磁场产生及测量装置。依据霍尔效应原理,实验测定了不同内径微型线圈内部的磁感应强度空间分布。在应用方面,采用自制的磁效应传感器以及阻抗分析仪搭建了机械磨损磨粒的检测装置,可获得经过该检测装置的磨粒的材质、尺寸、数量等信息。
国家级二等奖
题型:自选类
作品名称:大气压介质阻挡放电特性研究及其在便携式消毒杀菌设备上的应用
参赛学生:
孙嘉培 理学院
王聪宇 理学院
吴英鹏 理学院
周会彬 理学院
费卓唯 理学院
指导教师:俞哲、刘开颖
项目简介:
本项目基于大气压介质阻挡放电原理,采用ICCD快速相机探究了大气压下单微放电的放电过程,验证了该放电模式为微流注和微辉光交替促成放电,并使用数字荧光示波器获得了单微放电和氧活性粒子产生装置的电流电压波形,观察到其总是在电压上升阶段产生毛刺状电流脉冲。通过电荷电压法测量介质阻挡放电装置的功率,得到了其电荷电压的李萨如图形,计算出氧活性粒子产生装置的做功与放电总功率,并分析出放电功率随激励电压的递增关系。此外,实验还测量了不同激励电源功率下装置产生的氧活性粒子浓度,当电源功率在40W至50W区间内时,得到的氧活性粒子浓度达到峰值。基于以上实验,选用介质阻挡放电技术与新型水利空化装置相结合,研制出一台便携式消毒杀菌设备。该设备不仅适用于学校宿舍、医院等中小型场所消毒灭菌,还可以应用于应急消毒等。在防疫常态化的今天,为我国应对突发的大规模传染性疾病提供了可选择的消毒灭菌手段。
国家级二等奖
题型:命题类
作品名称:虹与霓设计与再现
参赛学生:
温永盛 理学院
曾瑞浪 理学院
孙新雨 轮机工程学院
孙佳阳 船舶电气工程学院
陈双银 轮机工程学院
指导老师:张朋波、夏文文
项目简介:
实验中创新性的使用圆柱的横向排列模拟了大气中水滴的空间分布,使不同位置的玻璃柱产生不同的颜色,通过直接对玻璃柱进行测量和拍摄更加真实的还原自然界中人眼对天空中彩虹的观测。
国家级三等奖
题型:自选类
作品名称:基于3D打印和MATLAB的永磁塞曼效应试验仪的改进研究
参赛学生:
霍然 理学院
杜晶晶 环境科学与工程学院
谭小婷 理学院
张艳 交通运输工程学院
蒲旭 船舶电气工程学院
指导教师:刘开颖 张映辉
项目简介:
传统的塞曼效应实验通常采用目镜直接观测法进行相关的实验测量。图像观测难度大,人眼观察不易观察,测量误差较大。然而成套的专业设备成本高昂,难以实现教学推广。基于以上传统塞曼效应实验存在的问题,该项目做了下述改进:使用 Solidworks 进行测绘建模,设计连接件以实现CCD与目镜的固定;使用3D打印机,将上述连接件打印为成品使用 CCD 和 AV 转 USB 采集卡采集图像,解决传统实验现象难以观察的问题;使用 MATLAB 编写 GUI 页面进行图像强化和数据处理,更进一步提高图像清晰度,并省去繁杂人工处理数据步骤。
国家级优秀奖
题型:讲课类
作品名称:琴弦上的奥秘——驻波
参赛学生:常琳 交通运输工程学院
指导教师:刘开颖、李磊
项目简介:
“琴弦上的奥秘——驻波”介绍了驻波在力、光、声等学科领域中的应用及在物理实验教学中的意义,通过动态演示振动在弦线上的产生、传播及干涉,并对驻波现象进行理论解释和数学建模;在此基础上,使用微积分、泰勒公式等高等数学知识,推出了波的传播速度与弦线张力T、线密度ρ的关系。最后通过在吉他弦上演示驻波实验操作,将抽象的“驻波”可视化。
省级一等奖(部分)
题型:实验组
作品名称:基于光敏电阻及单片机的迈克尔逊干涉仪环纹计数器
参赛学生:
杨程崴 轮机工程学院
陈峻青 轮机工程学院
赵耀 轮机工程学院
指导老师:杨波、殷燕
项目简介:
利用光敏电阻的感光特性,采用转换法将光环中心的明暗变化转换为光敏电阻阻值变化,并将光学参量转换为电学参量,再利用单片机对电学参量进行分析,进而计数,整个装置通过恒压电源供电,利用显示屏进行计数显示。
题型:命题类
作品名称:基于模型法对虹与霓的探究
参赛学生:
涂余闽 轮机工程学院
曾梦海 轮机工程学院
曾钶 信息科学技术学院
指导教师:张朋波、彭勇
项目简介:
本套装置对不同直径玻璃球产生的虹与霓进行观测和探究,验证了虹与霓的角度,分析了霓与虹及其区别与联系,间接证明了水珠大小对霓与虹的影响和彩虹出现在早晨与傍晚的原因。自制的虹与霓演示装置操作简单,现象清晰,成本低。
题型:命题类
作品名称:基于双金属片热变形特性的一种双金属片激光测温装置
参赛学生:
许贺达 轮机工程学院
纪凯 轮机工程学院
赵一衡 轮机工程学院
指导教师:赵凤娇、夏文文
项目简介:
本团队基于热双金属片热弯曲模型,计算得到了准确的弯曲量与温度变化的数学表达式,并利用matlab软件模拟得到了两者的关系曲线,在实验测量中得到了极低的误差率,验证了数学表达式的正确性;此外,还结合单片机技术,实现了电子温感显示。特别地,本项目利用solidworks等软件制作了机身的外壳,还利用3D打印技术制作成实物,使得此温度测量装置更加完整。
题型:学术赛14-动态疏水性
作品名称:液滴撞击水平移动表面的运动规律探究
参赛学生:
曾瑞浪 理学院
胡雅茜 理学院
王思源 理学院
指导教师:张映辉
项目简介:
疏水性指的是一个分子(疏水物)与水互相排斥的物理性质。由热力学理论,水内部的氢键使得水会抵抗非极性分子对氢键的破坏,以达到能量的最低,呈现出疏水效应。而水与运动的表面接触也能呈现出类似的疏水效应,团队探究了这一现象的规律,进行了一系列实验,对液滴撞击水平移动表面的运动状态与表面材料、液滴种类、韦伯数比值的关系进行了总结,发现:在实验范围内,增加亲水性表面水平移动速度,液滴不会出现反弹现象;增加疏水性表面水平移动速度,液滴可能发生反弹;液滴撞击水平移动表面后的运动状态可以通过切向韦伯数与法向韦伯数的比值进行界定;且液滴撞击移动的疏水平面时,在法向韦伯数一定的情况下,随着切向韦伯数的增大,液滴呈现“反弹—沉积—破碎沉积”的状态变化。
全国大学生物理实验竞赛(创新)激发了学生对大学物理和物理实验课程的学习兴趣和学习潜能,在实践中培养了学生的创新精神和实践能力,在竞赛中提升了学生的团队协作意识和综合素质,为提高物理实验教学质量和创新型人才培养质量提供了新途径。
文章转自:大连海事大学