大学物理演示实验论文

1、题 目 大学物理演示实验姓 名 晋好峰学号 2011412256院系物理工程学院专业2011级物理学（师范类）指导教师孟祥省2015年1月17日 曲阜师范大学教务处制经过这一学期的的学习，让我收获多多。但在这中间，我也发 现了我存在的很多不足。我的动手能力还不够强，当有些实验需要 很强的动手能力时我还不能从容应对；我的探索方式还有待改善， 当面对一些复杂的实验时我还不能很快很好的完成；我的数据处理 能力还得提高，当眼前摆着一大堆复杂数据时我处理的方式及能力 还不足，不能用最佳的处理手段使实验误差减小到最小程度。实验物理和理论物理是物理学的两大组成部分，其发展共同形 成整个物理学史的前进足迹，二

2、者相互促进、共同发展。当实验物 理中有新的发现、出现新的结果时，就会激励和促进理论物理研究 出现新的模型、理论，使人类对自然规律的探索向广深推进。大学 物理演示实验更是激发了同学们的试验兴趣和热情，通过奇妙的物 理实验增进我们的理论学习！在演示实验课上，一些奇妙的实验引 起了同学们的极大兴趣，如：锥上滚，人高压带电却安然无恙，人 在转盘上伸开手臂转速减慢等。（）锥体上滚实验.操作：将锥体滑滚移到导轨较低的一端，再放开双手，锥体将 会自动上滚。说明：这个实验是由一个锥体和两根互成角度同时又 与水平面成一定角度的导轨组成的，因此，从表面上看，物体是由 低向高运动，但这其中锥体的形状以及导轨高低不等

3、给人造成了一 种错觉，实际上锥体的重心自始至终还是在下降。原理：物体在重 力场中因受到重力和地球引力的作用而会自然降低重心位置。（二）大型高压静电由于静电具有沿尖端放电和同性相斥的特性，头发就竖起来了。而参与者站在绝缘台上，始终处于等电位状态，所以参与者不 会触电。由高压静电电源200kv、操作显示盘和静电感应器组成。 演示高压带电作业，用以说明静电学中电位差和等电位的概念及在 工业生产中的应用实例。实验时导体球上虽然加有高压，但由于实 验者站在绝缘台上，不形成回路，大量电荷聚集在导体球及人体的 表面，而人体毛发的尖端由于曲率很大，电荷密度很高，同种电荷 之间相互排斥，是的实验者的头发飞起来，

4、同时身上也会有汗毛立 起的感觉。（三）角动量守恒演示仪操作：人坐在转盘的椅子上，双手拿一个重锤，当伸开手臂时 转盘转速减慢，当手臂收回时，转盘转速又增大。原理：角动量守 恒定律。说明：当手臂收回时可知转动惯量变小，根据角动量守恒 定律可知角速度增大，所以转盘的转速增大。（四）手触式蓄电池将双手分别放在铜板（Ws=4.65ev）和铝板（wAl = 4.28ev） 上，因人是导体，与两金属板接触，从而产生接触电位差，此时两 块金属板通过人体连接构成了一个等效电池，当回路闭合时，观察 电流计的变化。相互接触的两块金属就相当于一个电池，如果在它 们之间接一个电流计，当回路闭合，电流计就发生偏转，表明回

5、路 中有电流。（五）雅格布天梯给存在一定距离的两电极之间加上高压，若两电极间的电场达 到空气的击穿电场时，两电极间的空气将被击穿，并产生大规模的 放电，形成气体的弧光放电。雅格布天梯中的两电极构成为一梯 形，下端间距小，因而场强大（因E= - U ）。其下端的空气最先被 击穿而放电。由于电弧加热（空气的温度升高，空气就越易被电离， 击穿场强就下降），使其上部的空气也被击穿，形成不断放电。结果 弧光区逐渐上移，犹如爬梯子一般的壮观。当升至一定的高度时， 由于两电极间距过大，使极间场强太小不足以击穿空气，弧光因而 熄灭。（六）陀螺进动用力使陀螺快速转动，将其倾斜放在支架上，放手后陀螺不仅 绕其自转

6、轴转动，而且自转轴还会绕支架旋转。这就是进动现象。 注意保护陀螺，快要停止转动时用手接住，以免掉到地上摔坏。（七）弹性碰撞仪由动量守恒和能量守恒原理可知：在理想情况下，完全弹性碰 撞的物理过程满足动量守恒和能量守恒。当两个等质量刚性球弹性 正碰时，它们将交换速度。多个小球碰撞时可以进行类似的分析。 事实上，由于小球间的碰撞并非理想的弹性碰撞，还是有能量损失 的，故最后小球还是要静止下来。（八）伯努利悬浮球据伯努利原理，单位质量的流体的动能（流速头）、势能（位 置头）和压力能（压力头）的和在同一流线上为一定值。流体的流 速大处，其压强小，流速小时，其压强大。由此可知：当球体靠近 喷口时，由于喷流

7、从球体上向下喷出，就造成球体上方的压力低于 下方的大气压力，由于两者之间的压差大于球体的重量，球体就被 压在（托举在）喷口下方不被吹离。（九）傅科摆傅科的演示直接证明了地球自西向东的自转。在地球的两极， 傅科摆的摆动平面24小时转一圈，而在赤道上，傅科摆没有方向旋 转的现象；在两极与赤道之间的区域，傅科摆方向的旋转速度介于 两者之间。傅科摆在地球的不同地点旋转的速度不同，说明了地球 表面不同地点的线速度不同，因此，傅科摆还可以用于确定摆所处 的维度。（十）声波可见不同长度，不同张力的弦振动后形成的驻波基频、协频各不相 同，即合成波形各不相同。本装置产生的是横波，可借助滚轮中黑 白相间的条纹和人

8、眼的视觉暂留作用将其显示出来。（十一）环驻波演示实验两列频率、振动方向及振幅都相同的简谐波，在同一直线上沿 相反方向传播时叠加形成驻波。驻波中既没有相位的空间移动，也 没有能量的定向传播，各点均在自己的平衡位置附近作简谐振动。 振幅最大处为波腹，振幅为零处为波节。本实验是利用振子端点反 射的波与该点传出的入射波在环上叠加形成驻波。只有满足圆弧的 长度等于驻波半波长的整数倍时，才可在环上形成驻波。通过改变 入射波长（改变信号源的频率），可以形成不同波长的驻波。（十二）激光李萨如图形演示仪振动器1水平放置，代表X方向振动；振动器2垂直放置（部 分振动条穿入机箱内），代表Y方向振动。当两个方向相互垂

9、直、频 率成整数比的简谐振动叠加时，在屏幕上就会显示李萨如图形。利 用光杠杆原理可以使微小的振动放大。（十三）辉光盘闪电盘是在两层玻璃盘中密封了涂有荧光材料的玻璃珠，玻璃 珠 充有稀薄的惰性气体（如氩气等）。控制器中有一块振荡电路 板，通过电源变换器，将12V低压直流电转变为高压高频电压加在 电极上。通电后，振荡电路产生高频电压电场，由于稀薄气体受到 高频电场的电离作用二产生紫外辐射，玻璃珠上的荧光材料受到紫 外辐射激发二发出可见光，其颜色由玻璃珠上涂敷的荧光材料决 定。由于电极上电压很高，故所发生的光是一些辐射状的辉光，绚 丽多彩，光芒四射，在黑暗中非常好看。（十四）辉光球演示实验辉光球又称

10、为电离子魔幻球。辉光球发光是低压气体（或叫稀 疏气体）在高频强电场中的放电现象。玻璃球中央有一个黑色球状 电极。球的底部有一块震荡电路板，通电后，震荡电路产生高频电 压电场，由于球内稀薄气体受到高频电场的电离作用而光芒四射。 辉光球工作时，在球中央的电极周围形成一个类似于点电荷的场。 由于球内稀薄气体受到高频电场的电离作用而光芒四射，产生神秘 色彩。由于电极上电压很高，故所发生的光是一些辐射状的辉光， 绚丽多彩，光芒四射。当用手（人与大地相连）触及球时，球周围 的电场、电势分布不再均匀对称，故辉光在手指的周围处变得更为 明亮。（十五）普氏摆演示实验人之所以能够看到立体的景物，是因为双眼可以各自

11、独立看景 物。两眼有间距，造成左眼与右眼图像的差异称为视差，人类的大 脑很巧妙地将两眼的图像合成，在大脑中产生有空间感的视觉效 果。在这个实验中，所用的光衰减镜引起光强的减弱，使分别进入 两只眼睛的物光产生距离感，从而感觉出物体的立体感。将光衰减 镜反转180度时，摆球的运动轨迹又发生了改变。（十六）光学分型演示实验分形是一种具有自相似特性的现象、图像或者物理过程。在分 形中，每一组成部分都在特征和整体上相似。除自相似性以外，分 形具有的另一个普遍特征是具有无限的细致性。即无论放大多少 倍，图像的复杂性依然丝毫不会减少。但是每次放大的图形却并不 和原来的图形完全相似，即分形并不要求具有完全的自

12、相似特性。 本实验利用互成一定角度的多个反射镜对同一个图案进行多次反 射，构成一个复杂图像，体现分形的基本概念。（十七）光学幻像你看到的这只玫瑰，其实是一朵玫瑰模型的影像，模型实物隐 藏在展品的壳体里面，它是通过一个大凹面反光镜成像在窗口外的 缘故。我们知道，一个物体放置在凹面反光镜的二倍焦距附近，它 的影像也在凹面反光镜的二倍焦距附近，这是凹面反光镜独有的光 学特性。凹面反光镜不但在焦距之外能成明亮看得见的物体影像， 而且在焦距处有很好的聚集作用。因此它广泛地应用在探照灯照 明、太阳能利用及遥感天线和光学仪器中。本学期的大学物理实验课程结束了，这是一个充满特色的课 程，是我进入大学以后给我印象最好的一门课程。他给我的感觉是 能为自己创造一种独立的环境，在没有其他人的