國家級物理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)_圖文

1、國家級物理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)張?jiān)雒髦袊茖W(xué)技術(shù)大學(xué)國家級物理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心 教高司函201394號(hào)關(guān)于開展國家級虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)工作的通知指導(dǎo)思想: 科學(xué)規(guī)劃、共享資源、突出重點(diǎn)、提高效益、持續(xù)發(fā)展宗旨: 全面提高高校學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力核心: 共享優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源重點(diǎn):建設(shè)信息化實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)任務(wù)和內(nèi)容虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)依托虛擬現(xiàn)實(shí)、多媒體、人機(jī)交互、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)通訊等技術(shù),構(gòu)建高度仿真的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)對象,學(xué)生在虛擬環(huán)境中開展實(shí)驗(yàn),達(dá)到教學(xué)大綱所要求的教學(xué)效果。實(shí)現(xiàn)真實(shí)實(shí)驗(yàn)不具備或難以完成的教學(xué)功能。高危或極端的環(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(xùn)練等情況時(shí),提供可靠、安全和經(jīng)濟(jì)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。充分體現(xiàn)虛實(shí)結(jié)合、相互補(bǔ)充、能實(shí)不虛的原則。建設(shè)內(nèi)容虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源。發(fā)揮學(xué)校學(xué)科專業(yè)優(yōu)勢,積極利用企業(yè)的開發(fā)實(shí)力和支持服務(wù)能力,充分整合學(xué)校信息化實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源,以培養(yǎng)學(xué)生綜合設(shè)計(jì)和創(chuàng)新能力為出發(fā)點(diǎn),創(chuàng)造性地建設(shè)與應(yīng)用高水平軟件共享虛擬實(shí)驗(yàn)、儀器共享虛擬實(shí)驗(yàn)和遠(yuǎn)程控制虛擬實(shí)驗(yàn)等教學(xué)資源,提高教學(xué)能力,拓展實(shí)踐領(lǐng)域,豐富教學(xué)內(nèi)容,降低成本和風(fēng)險(xiǎn),開展綠色實(shí)驗(yàn)教學(xué)。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的管理和共享平臺(tái)。建設(shè)具有擴(kuò)展性、兼容性、前瞻性的管理和共享平臺(tái),高效管理實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源,實(shí)現(xiàn)校內(nèi)外、本地區(qū)及更廣范圍內(nèi)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源共享,滿足多地區(qū)、多學(xué)校和多學(xué)科專業(yè)

3、的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)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(shí)驗(yàn)教學(xué)服務(wù)支撐體系。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)和管理隊(duì)伍。建設(shè)教學(xué)、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(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì),形成一支教育理念先進(jìn),學(xué)術(shù)水平高,教學(xué)科研能力強(qiáng),實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富,勇于創(chuàng)新的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)和管理隊(duì)伍。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的管理體系。以虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的開放共享和充分使用為目標(biāo),系統(tǒng)制定并有效實(shí)施保障虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教師工作績效考核、經(jīng)費(fèi)使用管理、實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心維護(hù)與可持續(xù)發(fā)展等政策措施,建立有利于激勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)和提高學(xué)生創(chuàng)新能力的教學(xué)效果考核、評價(jià)和反饋機(jī)制。申報(bào)范圍本次申

4、報(bào)單位是普通本科高等學(xué)校和軍隊(duì)高等學(xué)校,申報(bào)對象是國家級或省級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心。每所學(xué)?？缮陥?bào)1個(gè)項(xiàng)目。 40項(xiàng)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心信息化建設(shè),教育部(2006-2007國家級精品課程“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”,教育部(2003-2007以學(xué)生為主體、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的研究,省重點(diǎn)(2008-2010主要用于:課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)、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(yù)防精密

5、部件損傷 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)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(guān)資源。 視頻課件:85 件;實(shí)驗(yàn)講義:81 項(xiàng)101個(gè)實(shí)驗(yàn)視頻課件面向大面積學(xué)生開設(shè)計(jì)性、研究性實(shí)驗(yàn)創(chuàng)造條件突破設(shè)備、教學(xué)時(shí)間和師資力量不足的教學(xué)瓶頸實(shí)驗(yàn)中心組織各實(shí)驗(yàn)負(fù)責(zé)教員精心備課,突出實(shí)驗(yàn)難點(diǎn),關(guān)鍵的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和方法制作了適合學(xué)生課前準(zhǔn)備、課后復(fù)習(xí)的101個(gè)實(shí)驗(yàn)視頻公開課件.通過反饋、研討,對這些視頻課件不斷進(jìn)行了優(yōu)化,緊扣科研前沿,快速將最新的儀器設(shè)備、新建的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容視頻化,充實(shí)內(nèi)容。 分光計(jì)的使用和調(diào)整實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、學(xué)習(xí)掌握分光計(jì)的調(diào)整技術(shù)和技巧;2、學(xué)會(huì)

6、利用分光計(jì)測量三棱鏡的頂角和最小偏向角思考題:已調(diào)好的望遠(yuǎn)鏡光軸垂直于主軸,若將平面鏡取下后,再放到載物臺(tái)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(yuǎn)鏡光軸了,為什么?是否望遠(yuǎn)鏡的光軸還沒有調(diào)好?用橢偏儀測薄膜厚度和折射率實(shí)驗(yàn)?zāi)康?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(xué)會(huì)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(shí)驗(yàn)中有什么作用?2、橢偏儀測量材料的折射率和薄膜厚度時(shí),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(diǎn)?激光散斑測量實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1

7、、讓學(xué)生初步了解激光散斑的特性;2、學(xué)習(xí)有關(guān)散斑光強(qiáng)分布和散射體表面位移的實(shí)時(shí)測量方法:相關(guān)函數(shù)法;3、了解激光光束的基本特點(diǎn)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(shí)驗(yàn)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(qiáng)的相關(guān)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(gè)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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)可重構(gòu)的教學(xué)平臺(tái),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(guān)的高危核物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)。其實(shí)驗(yàn)效果不僅達(dá)到傳統(tǒng)的以NIM系列核儀器構(gòu)成的上述實(shí)驗(yàn)外,還引入了當(dāng)今核與粒子物理實(shí)驗(yàn)的可重構(gòu)理念和技術(shù),學(xué)生可以現(xiàn)場重構(gòu)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),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(guān)的核技術(shù)和核應(yīng)用知識(shí)。 虛擬仿真物理實(shí)驗(yàn)平臺(tái) 虛擬儀器插件 虛擬示波器 計(jì)算機(jī)多道虛擬核物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目a粒子的能量損失實(shí)驗(yàn);b射線的吸收實(shí)驗(yàn)g射線的吸收實(shí)驗(yàn)X射線的吸收和特征譜電流電離室實(shí)驗(yàn)BF3正比計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)G-M計(jì)數(shù)器的性能測量多絲正比室實(shí)驗(yàn)漂移室實(shí)驗(yàn)NaI(TL閃爍譜儀長塑料閃爍體計(jì)數(shù)器半導(dǎo)體a探測器Si(LiX射線譜儀Ge(Lig射線

9、譜儀閃爍體熒光時(shí)間特性的觀測與分析實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn) 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(shí)驗(yàn) 相對論效應(yīng)實(shí)驗(yàn) 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(xué)實(shí)驗(yàn)的介紹 宇宙線物理(CRP實(shí)驗(yàn)的意義在對子的測量中學(xué)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(fù)電的子被原子核的俘獲隨機(jī)事例和其統(tǒng)計(jì)漲落,統(tǒng)計(jì)誤差物理本底,測量和排除信號(hào)與噪聲事例的鑒別實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取,處理和理論的假設(shè)檢驗(yàn)愛因斯坦的狹義相對論GPS定時(shí)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(xué)生提供從基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)到研究型實(shí)驗(yàn)的多層次訓(xùn)練機(jī)會(huì)。 測宇宙射線中m 子壽命實(shí)驗(yàn)原理宇宙線物理(CRP實(shí)驗(yàn)的設(shè)備 上、下探測器及其支架。該支架可使此二讀出電子學(xué)前面版探