物理演示与探索实验论文.doc

物理演示与探索实验论文 指导老师;周老师 姓名：邓立峰 年级：2010级 班级：电子班 学号：2010130302 物理演示与探索实验论文物理照亮世界。物理作为研究物质结构、物质相互作用和运动规律的自然科学。是一门以实验为基础的自然科学。物理演示与探索实验这门课程为我们探索、理解日常生活中各种物理现象和分析其内在原理和本质提供了一个方便而有效的途径。通过这一年的课程让我们接触到了很多以前看上去很神秘、甚至是有些无法解释的现象，当然也包括一些常见的知其然而不知其所以然的现象，对我们认识生活现象中的原理有很好的帮助作用。不过我认为更重要的是培养了我们一种探索科学的习惯和精神，提高我们思维的发散性，这才是这门课程真正最有价值的地方。回顾这一年来诸多奇妙有趣的实验，像锥体上滚、弹性碰撞球、科里奥利力演示仪、大型龙卷风模拟演示仪、进动仪、茹科夫斯基椅、水驻波演示、记忆合金、人造火焰、无皮鼓等等，在带给我们好奇、兴奋的同时也让我们常常思考起其原理与由来。在老师的讲解和查看相关资料的基础上常常让我们有一种开窍的感觉，整个人豁然开朗。首先是无皮鼓这个实验。众所周知，敲鼓或者打鼓都需要一个好鼓，一个好鼓必不可少的就是其鼓面（皮），然而这个实验却恰恰没有皮，更让人惊讶的是能够敲得响，这就让我们一大群人的好奇心立马就提起来了，大家纷纷亲自体验了一番。良久后才从中回过神来追问其原因。实验大致内容和原理可以概括如下： 无皮鼓实验实验目的：通过对无皮鼓的操作了解红外发射与接收的过程。实验方法;用手做敲鼓状，即可听到不同的声音。注意事项：如手未遮挡住光束，则可能物鼓声发出。实验现象：当用手做敲鼓状遮挡住光束时，无皮鼓会发出鼓声。实验原理：利用红外传感器的原理，用电子电路模拟鼓声，利用红外发射与接收进 行控制。每个无皮鼓中都装有一组激光发射器和光敏接受器组成的光电控制器。当用手做敲鼓状遮挡住光线时，接收器接收不到光信号，光电开关就会驱动相应的录有鼓声的语音集成电路，发出鼓声。实验原理其实不难，只是我们大多被常规思维限制了，仔细想想这个实验其实还可以进行一些改进。存在的问题是有些音还不太准，区分度不够，我认为还应当增加一个鼓内气压感应装置，因为手在敲鼓声还会引起气压的变化，从而可以在这方面进行改进。同时还可以提高集成电路的集成度，增加更加细致的鼓音以作区分。第二个印象深刻的实验是锥体上滚实验。同样的，这这个实验乍一看上去是违背常识的。锥体置于光滑的导轨较高端却并不下滚，相反的是，锥体放在低端时却从低端滚向高出。那么这究竟是怎么回事呢？让我们来看看这个实验的具体情况。锥体上滚实验实验目的：1、观察锥体沿斜面轨道上滚的现象。2、 加深了解在重力场中物体总是以降低重心，趋于稳定的规律运动。3、 了解物体具有从势能高的位置向势能低的位置运动的趋势及物体势能和动能之间的转换。实验方法：1、将锥体置于导轨的高端，锥体并不下滚。2、 将锥体置于导轨的低端，松手后锥体向高端滚去。3、 重复第2步操作，仔细观察锥体上滚的情况。注意事项：1、圆锥轴线应与导轨平行，以免圆锥上滚时脱离轨道，砸坏底座。2、 不要使双锥体的速度过快，而使其掉在地上损坏。实验现象：锥体置于光滑的导轨较高端却并不下滚，相反的是，锥体放在低端时却从低端滚向高出。实验原理：能量最低原理指出：物体或系统的能量总是自然去想最低状态。本实验中锥体与轨道的形状巧妙地配合起来给人以向上滚动的错觉，实际上在低端的两根导轨间距小，锥体停在此处重心被抬高了；相反，在高端两根导轨较为分开，锥体停在此处重心相对降低了。实验现象任然符合能量最低原理。本实验的核心在于刚体在重力场中的平衡问题，而自由运动的物体在重力的作用下总是平衡在重力势能极小的位置。如果物体不是处于重力场中势能极小的状态，重力的作用总是使他往势能减小的方向运动。本实验演示锥体在斜双杠上自由滚动的现象，巧妙的利用锥体的形状，将支撑点在锥体轴线方向上的移动（横向）对锥体质心的影响同斜双杠的倾向（纵向）对锥体质心的影响结合起来，当横向作用占主导时，甚至表现为出人意料的反常运动，即锥体会自动滚向斜双杠较高的一端。纵观整个实验，其巧妙处就是装置的迷惑性，人们常常被事物的表面所混淆，从而容易产生错觉，这个实验让我警惕到了这一问题，促使我去探寻事物的本质，追寻事物的内在原因，我想这大概是这门课程的精华所在了。第三个给我深刻印象的实验是大型龙卷风模拟演示仪。龙卷风作为破坏力巨大的自然灾害，给人的印象大多是恐惧的，神秘的，然而作为一个相信科学的大学生不应该仅仅止步于感叹龙卷风的强大这一感性层次，而是去探索其形成的原因，研究其运动的规律，揭开它神秘的面纱。这个实验主要原理如下：龙卷风是云层中雷暴的产物。具体说来，龙卷风就是雷暴巨大能量中一小部分在很小的区域内集中释放的一种形式。龙卷风的形成可以分为四个阶段：（1） 大气的不稳定性产生强烈的上升气流，由于急流中的最大过境气流的影响，它被进一步加强。（2） 由于与在垂直方向上速度和方向均有切变的风相互作用，上升气流在对流层的中部开始旋转，形成中尺度气旋。 （3） 随着中尺度气旋向地面发展和向上伸展，它本身变细并增强。同时，一个小面积的增强辅合，即初生的龙卷风在气旋内部形成，产生气旋的同样过程，形成龙卷核心。（4） 龙卷核心中的旋转与气旋中的不同，它的强度足以使龙卷一直伸展到地面。当发展的漩涡达到地面高度时，地面气压急剧下降，地面风速急剧上升，形成龙卷风。这个实验的缺点是模拟龙卷风的效果不是很好，这是客观条件的限制。我从这个实验中得到的最大收获是一种探索的动力，一种揭开自然界神秘事物的欲望，这对我们一个理科生的重要性就像是翅膀之于雄鹰一样，没翅膀的雄鹰无法翱翔天际，没有探索的精神，我们是不可能在科学领域做出成