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《大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)講義》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)講義(草稿)何豪、侯曉強(qiáng)2010.8實(shí)驗(yàn)室功能介紹本實(shí)驗(yàn)室將全面支持同學(xué)們的大學(xué)物理課學(xué)習(xí);本實(shí)驗(yàn)室為同學(xué)們提供了數(shù)十個(gè)定性或半定量實(shí)驗(yàn)。本實(shí)驗(yàn)室還為同學(xué)們提供了大量的趣味物理展品。實(shí)驗(yàn)和資料將幫助你理解物理概念,幫助你體會(huì)實(shí)驗(yàn)構(gòu)思的巧妙,幫助你把理論與實(shí)踐更好地結(jié)合起來,幫助你開闊知識(shí)視野。總之是為了幫助你早日成才!本實(shí)驗(yàn)室采取互動(dòng)方式教學(xué),除了觀察教師為你做的演示實(shí)驗(yàn)以外,你還可以選擇自己最感興趣的項(xiàng)目親自動(dòng)手做實(shí)驗(yàn);你可以利用導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)去學(xué)習(xí),去思考,去探索;你還可以在課外參加創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng),參加實(shí)驗(yàn)室建設(shè),發(fā)展自己的個(gè)性與特長。興趣是最好的老
2、師,在這個(gè)實(shí)驗(yàn)室的經(jīng)歷將會(huì)使你終生難忘!錐體上滾【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹浚?.通過觀察與思考雙錐體沿斜面軌道上滾的現(xiàn)象,使學(xué)生加深了解在重力場(chǎng)中物體總是以降低重心,趨于穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。2.說明物體具有從勢(shì)能高的位置向勢(shì)能低的位置運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì),同時(shí)說明物體勢(shì)能和動(dòng)能的相互轉(zhuǎn)換?!緦?shí)驗(yàn)儀器】:錐體上滾演示儀圖1,錐體上滾演示儀【實(shí)驗(yàn)原理】:能量最低原理指出:物體或系統(tǒng)的能量總是自然趨向最低狀態(tài)。本實(shí)驗(yàn)中在低端的兩根導(dǎo)軌間距小,錐體停在此處重心被抬高了;相反,在高端兩根導(dǎo)軌較為分開,錐體在此處下陷,重心實(shí)際上降低了。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象仍然符合能量最低原理?!緦?shí)驗(yàn)步驟】: 1.將雙錐體置于導(dǎo)
3、軌的高端,雙錐體并不下滾;2.將雙錐體置于導(dǎo)軌的低端,松手后雙錐體向高端滾去;3.重復(fù)第2步操作,仔細(xì)觀察雙錐體上滾的情況?!咀⒁馐马?xiàng)】:1.移動(dòng)錐體時(shí)要輕拿輕放,切勿將錐體掉落在地上。2.錐體啟動(dòng)時(shí)位置要正,防止它滾動(dòng)時(shí)摔下來造成變形或損壞。陀螺進(jìn)動(dòng)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹浚貉菔拘D(zhuǎn)剛體(車輪)在外力矩作用下的進(jìn)動(dòng)?!緦?shí)驗(yàn)儀器】:陀螺進(jìn)動(dòng)儀圖2陀螺進(jìn)動(dòng)儀【實(shí)驗(yàn)原理】:陀螺轉(zhuǎn)動(dòng)起來具有角動(dòng)量L,當(dāng)其傾斜時(shí)受到一個(gè)垂直紙面向里的重力矩(r×mg)作用,根據(jù)角動(dòng)量原理,其方向也垂直紙面向里?! ∠乱粫r(shí)刻的角動(dòng)量L+△L向斜后方,陀螺將不會(huì)倒下,而是作進(jìn)動(dòng)?!緦?shí)驗(yàn)步驟】:用力使陀
4、螺快速轉(zhuǎn)動(dòng),將其傾斜放在支架上,放手后陀螺不僅繞其自轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng),而且自轉(zhuǎn)軸還會(huì)繞支架旋轉(zhuǎn)。這就是進(jìn)動(dòng)現(xiàn)象?!咀⒁馐马?xiàng)】:注意保護(hù)陀螺,快要停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)用手接住,以免掉到地上摔壞。彈性碰撞儀【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹浚?.演示等質(zhì)量球的彈性碰撞過程,加深對(duì)動(dòng)量原理的理解。2.演示彈性碰撞時(shí)能量的最大傳遞。3.使學(xué)生對(duì)彈性碰撞過程中的動(dòng)量、能量變化過程有更清晰的理解?!緦?shí)驗(yàn)儀器】:彈性碰撞儀圖3,彈性碰撞儀【實(shí)驗(yàn)原理】:由動(dòng)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(dòng)量守恒和能量守恒。當(dāng)兩個(gè)等質(zhì)量剛性球彈性正碰時(shí),它們將交換速度。多個(gè)小球碰撞時(shí)可以進(jìn)行類似的分
5、析。事實(shí)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?!緦?shí)驗(yàn)步驟】: 1.調(diào)整固定擺球的螺絲,盡量使擺球的中心處于同一直線上;2.拉起最左邊的一個(gè)擺球,釋放,讓其撞擊其它的擺球,可以觀察到最右側(cè)的一個(gè)球立即擺起,其振幅幾乎等于左邊小球的擺幅;3.同時(shí)拉起左側(cè)的兩個(gè)、三個(gè)或四個(gè)擺球,釋放,讓其撞擊剩余的擺球,可觀察到另一側(cè)相同數(shù)目的擺球立即擺起,其擺幅幾乎等于被拉起擺球的擺幅?!咀⒁馐马?xiàng)】:1.隨時(shí)注意保持7個(gè)擺球的球心處于同一直線上;2.球的擺幅不要太大,否則效果反而不好;3.不要用力拉球,以免懸線斷開。伯努利懸浮球【實(shí)驗(yàn)
6、目的】:了解伯努利原理及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象【實(shí)驗(yàn)儀器】:伯努利懸浮球圖4伯努利懸浮球【實(shí)驗(yàn)原理】:據(jù)伯努利原理,單位質(zhì)量的流體的動(dòng)能(流速頭)、勢(shì)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(qiáng)小,流速小時(shí),其壓強(qiáng)大。? 由此可知:當(dāng)球體靠近噴口時(shí),由于噴流從球體上向下噴出,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?!緦?shí)驗(yàn)步驟】: 1.打開氣泵,觀察到氣流從喇叭噴出;2.拉起氣球至喇叭正下方,釋放,可以看球體就懸浮噴口下方不被吹離【注意事項(xiàng)】:1.注意保護(hù)氣球的完好;2
7、.不要用力拉球,以免懸線斷開。傅科擺【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹浚?.認(rèn)識(shí)非慣性平臺(tái)的各個(gè)組成部分;2.通過傅科擺演示,觀察和理解地球的自傳規(guī)律?!緦?shí)驗(yàn)儀器】:傅科擺圖5,傅科擺【實(shí)驗(yàn)原理】:傅科擺是法國物理學(xué)家傅科(J.B.L.Foucault)于1851年首先在巴黎萬神殿的圓拱屋頂下懸掛一個(gè)重28公斤的鉛球,掛線長67米的大單擺。發(fā)現(xiàn)在擺的過程中,擺動(dòng)平面不斷作順時(shí)針方向的偏轉(zhuǎn),從而通過單擺擺動(dòng)平面的旋轉(zhuǎn)驗(yàn)證地球的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。我國北京自然博物館門口就有一個(gè)傅科擺。地球自西向東旋轉(zhuǎn),其角速度的方向沿地軸指向北極(Z軸)。處于北半球某點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)物體速度為,那么該物體所受的科里奧利力
8、的表達(dá)式為:科里奧利力的