大學(xué)物理演示實驗論文

1、題 目 大學(xué)物理演示實驗姓 名 晉好峰學(xué)號 2011412256院系物理工程學(xué)院專業(yè)2011級物理學(xué)（師范類）指導(dǎo)教師孟祥省2015年1月17日 曲阜師范大學(xué)教務(wù)處制經(jīng)過這一學(xué)期的的學(xué)習，讓我收獲多多。但在這中間，我也發(fā) 現(xiàn)了我存在的很多不足。我的動手能力還不夠強，當有些實驗需要 很強的動手能力時我還不能從容應(yīng)對；我的探索方式還有待改善， 當面對一些復(fù)雜的實驗時我還不能很快很好的完成；我的數(shù)據(jù)處理 能力還得提高，當眼前擺著一大堆復(fù)雜數(shù)據(jù)時我處理的方式及能力 還不足，不能用最佳的處理手段使實驗誤差減小到最小程度。實驗物理和理論物理是物理學(xué)的兩大組成部分，其發(fā)展共同形 成整個物理學(xué)史的前進足跡，二

2、者相互促進、共同發(fā)展。當實驗物 理中有新的發(fā)現(xiàn)、出現(xiàn)新的結(jié)果時，就會激勵和促進理論物理研究 出現(xiàn)新的模型、理論，使人類對自然規(guī)律的探索向廣深推進。大學(xué) 物理演示實驗更是激發(fā)了同學(xué)們的試驗興趣和熱情，通過奇妙的物 理實驗增進我們的理論學(xué)習！在演示實驗課上，一些奇妙的實驗引 起了同學(xué)們的極大興趣，如：錐上滾，人高壓帶電卻安然無恙，人 在轉(zhuǎn)盤上伸開手臂轉(zhuǎn)速減慢等。（）錐體上滾實驗.操作：將錐體滑滾移到導(dǎo)軌較低的一端，再放開雙手，錐體將 會自動上滾。說明：這個實驗是由一個錐體和兩根互成角度同時又 與水平面成一定角度的導(dǎo)軌組成的，因此，從表面上看，物體是由 低向高運動，但這其中錐體的形狀以及導(dǎo)軌高低不等

3、給人造成了一 種錯覺，實際上錐體的重心自始至終還是在下降。原理：物體在重 力場中因受到重力和地球引力的作用而會自然降低重心位置。（二）大型高壓靜電由于靜電具有沿尖端放電和同性相斥的特性，頭發(fā)就豎起來了。而參與者站在絕緣臺上，始終處于等電位狀態(tài)，所以參與者不 會觸電。由高壓靜電電源200kv、操作顯示盤和靜電感應(yīng)器組成。 演示高壓帶電作業(yè)，用以說明靜電學(xué)中電位差和等電位的概念及在 工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用實例。實驗時導(dǎo)體球上雖然加有高壓，但由于實 驗者站在絕緣臺上，不形成回路，大量電荷聚集在導(dǎo)體球及人體的 表面，而人體毛發(fā)的尖端由于曲率很大，電荷密度很高，同種電荷 之間相互排斥，是的實驗者的頭發(fā)飛起來，

4、同時身上也會有汗毛立 起的感覺。（三）角動量守恒演示儀操作：人坐在轉(zhuǎn)盤的椅子上，雙手拿一個重錘，當伸開手臂時 轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速減慢，當手臂收回時，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速又增大。原理：角動量守 恒定律。說明：當手臂收回時可知轉(zhuǎn)動慣量變小，根據(jù)角動量守恒 定律可知角速度增大，所以轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速增大。（四）手觸式蓄電池將雙手分別放在銅板（Ws=4.65ev）和鋁板（wAl = 4.28ev） 上，因人是導(dǎo)體，與兩金屬板接觸，從而產(chǎn)生接觸電位差，此時兩 塊金屬板通過人體連接構(gòu)成了一個等效電池，當回路閉合時，觀察 電流計的變化。相互接觸的兩塊金屬就相當于一個電池，如果在它 們之間接一個電流計，當回路閉合，電流計就發(fā)生偏轉(zhuǎn)，表明回

5、路 中有電流。（五）雅格布天梯給存在一定距離的兩電極之間加上高壓，若兩電極間的電場達 到空氣的擊穿電場時，兩電極間的空氣將被擊穿，并產(chǎn)生大規(guī)模的 放電，形成氣體的弧光放電。雅格布天梯中的兩電極構(gòu)成為一梯 形，下端間距小，因而場強大（因E= - U ）。其下端的空氣最先被 擊穿而放電。由于電弧加熱（空氣的溫度升高，空氣就越易被電離， 擊穿場強就下降），使其上部的空氣也被擊穿，形成不斷放電。結(jié)果 弧光區(qū)逐漸上移，猶如爬梯子一般的壯觀。當升至一定的高度時， 由于兩電極間距過大，使極間場強太小不足以擊穿空氣，弧光因而 熄滅。（六）陀螺進動用力使陀螺快速轉(zhuǎn)動，將其傾斜放在支架上，放手后陀螺不僅 繞其自轉(zhuǎn)

6、軸轉(zhuǎn)動，而且自轉(zhuǎn)軸還會繞支架旋轉(zhuǎn)。這就是進動現(xiàn)象。 注意保護陀螺，快要停止轉(zhuǎn)動時用手接住，以免掉到地上摔壞。（七）彈性碰撞儀由動量守恒和能量守恒原理可知：在理想情況下，完全彈性碰 撞的物理過程滿足動量守恒和能量守恒。當兩個等質(zhì)量剛性球彈性 正碰時，它們將交換速度。多個小球碰撞時可以進行類似的分析。 事實上，由于小球間的碰撞并非理想的彈性碰撞，還是有能量損失 的，故最后小球還是要靜止下來。（八）伯努利懸浮球據(jù)伯努利原理，單位質(zhì)量的流體的動能（流速頭）、勢能（位 置頭）和壓力能（壓力頭）的和在同一流線上為一定值。流體的流 速大處，其壓強小，流速小時，其壓強大。由此可知：當球體靠近 噴口時，由于噴流

7、從球體上向下噴出，就造成球體上方的壓力低于 下方的大氣壓力，由于兩者之間的壓差大于球體的重量，球體就被 壓在（托舉在）噴口下方不被吹離。（九）傅科擺傅科的演示直接證明了地球自西向東的自轉(zhuǎn)。在地球的兩極， 傅科擺的擺動平面24小時轉(zhuǎn)一圈，而在赤道上，傅科擺沒有方向旋 轉(zhuǎn)的現(xiàn)象；在兩極與赤道之間的區(qū)域，傅科擺方向的旋轉(zhuǎn)速度介于 兩者之間。傅科擺在地球的不同地點旋轉(zhuǎn)的速度不同，說明了地球 表面不同地點的線速度不同，因此，傅科擺還可以用于確定擺所處 的維度。（十）聲波可見不同長度，不同張力的弦振動后形成的駐波基頻、協(xié)頻各不相 同，即合成波形各不相同。本裝置產(chǎn)生的是橫波，可借助滾輪中黑 白相間的條紋和人

8、眼的視覺暫留作用將其顯示出來。（十一）環(huán)駐波演示實驗兩列頻率、振動方向及振幅都相同的簡諧波，在同一直線上沿 相反方向傳播時疊加形成駐波。駐波中既沒有相位的空間移動，也 沒有能量的定向傳播，各點均在自己的平衡位置附近作簡諧振動。 振幅最大處為波腹，振幅為零處為波節(jié)。本實驗是利用振子端點反 射的波與該點傳出的入射波在環(huán)上疊加形成駐波。只有滿足圓弧的 長度等于駐波半波長的整數(shù)倍時，才可在環(huán)上形成駐波。通過改變 入射波長（改變信號源的頻率），可以形成不同波長的駐波。（十二）激光李薩如圖形演示儀振動器1水平放置，代表X方向振動；振動器2垂直放置（部 分振動條穿入機箱內(nèi)），代表Y方向振動。當兩個方向相互垂

9、直、頻 率成整數(shù)比的簡諧振動疊加時，在屏幕上就會顯示李薩如圖形。利 用光杠桿原理可以使微小的振動放大。（十三）輝光盤閃電盤是在兩層玻璃盤中密封了涂有熒光材料的玻璃珠，玻璃 珠 充有稀薄的惰性氣體（如氬氣等）?？刂破髦杏幸粔K振蕩電路 板，通過電源變換器，將12V低壓直流電轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏焊哳l電壓加在 電極上。通電后，振蕩電路產(chǎn)生高頻電壓電場，由于稀薄氣體受到 高頻電場的電離作用二產(chǎn)生紫外輻射，玻璃珠上的熒光材料受到紫 外輻射激發(fā)二發(fā)出可見光，其顏色由玻璃珠上涂敷的熒光材料決 定。由于電極上電壓很高，故所發(fā)生的光是一些輻射狀的輝光，絢 麗多彩，光芒四射，在黑暗中非常好看。（十四）輝光球演示實驗輝光球又稱

10、為電離子魔幻球。輝光球發(fā)光是低壓氣體（或叫稀 疏氣體）在高頻強電場中的放電現(xiàn)象。玻璃球中央有一個黑色球狀 電極。球的底部有一塊震蕩電路板，通電后，震蕩電路產(chǎn)生高頻電 壓電場，由于球內(nèi)稀薄氣體受到高頻電場的電離作用而光芒四射。 輝光球工作時，在球中央的電極周圍形成一個類似于點電荷的場。 由于球內(nèi)稀薄氣體受到高頻電場的電離作用而光芒四射，產(chǎn)生神秘 色彩。由于電極上電壓很高，故所發(fā)生的光是一些輻射狀的輝光， 絢麗多彩，光芒四射。當用手（人與大地相連）觸及球時，球周圍 的電場、電勢分布不再均勻?qū)ΨQ，故輝光在手指的周圍處變得更為 明亮。（十五）普氏擺演示實驗人之所以能夠看到立體的景物，是因為雙眼可以各自

11、獨立看景 物。兩眼有間距，造成左眼與右眼圖像的差異稱為視差，人類的大 腦很巧妙地將兩眼的圖像合成，在大腦中產(chǎn)生有空間感的視覺效 果。在這個實驗中，所用的光衰減鏡引起光強的減弱，使分別進入 兩只眼睛的物光產(chǎn)生距離感，從而感覺出物體的立體感。將光衰減 鏡反轉(zhuǎn)180度時，擺球的運動軌跡又發(fā)生了改變。（十六）光學(xué)分型演示實驗分形是一種具有自相似特性的現(xiàn)象、圖像或者物理過程。在分 形中，每一組成部分都在特征和整體上相似。除自相似性以外，分 形具有的另一個普遍特征是具有無限的細致性。即無論放大多少 倍，圖像的復(fù)雜性依然絲毫不會減少。但是每次放大的圖形卻并不 和原來的圖形完全相似，即分形并不要求具有完全的自

12、相似特性。 本實驗利用互成一定角度的多個反射鏡對同一個圖案進行多次反 射，構(gòu)成一個復(fù)雜圖像，體現(xiàn)分形的基本概念。（十七）光學(xué)幻像你看到的這只玫瑰，其實是一朵玫瑰模型的影像，模型實物隱 藏在展品的殼體里面，它是通過一個大凹面反光鏡成像在窗口外的 緣故。我們知道，一個物體放置在凹面反光鏡的二倍焦距附近，它 的影像也在凹面反光鏡的二倍焦距附近，這是凹面反光鏡獨有的光 學(xué)特性。凹面反光鏡不但在焦距之外能成明亮看得見的物體影像， 而且在焦距處有很好的聚集作用。因此它廣泛地應(yīng)用在探照燈照 明、太陽能利用及遙感天線和光學(xué)儀器中。本學(xué)期的大學(xué)物理實驗課程結(jié)束了，這是一個充滿特色的課 程，是我進入大學(xué)以后給我印象最好的一門課程。他給我的感覺是 能為自己創(chuàng)造一種獨立的環(huán)境，在沒有其他人的