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1、力學(xué)部分 1.　滾擺 一、演示目的 1. 通過滾擺的滾動演示機械能守恒; 2。 演示滾擺的平動、轉(zhuǎn)動動能之和與重力勢能之間的轉(zhuǎn)換. 二、原理 重力作用下滾擺的運動是質(zhì)心的平動與繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動的疊加，其動力學(xué)過程的計算可用質(zhì)心運動定理和質(zhì)心角動量定理.滾擺的受力如圖１所示，其動力學(xué)方程組如下： 解得　 滾擺從靜止開始下落,下落高度為h。?????? 質(zhì)心平動動能為：??????　 繞質(zhì)心轉(zhuǎn)動動能為：?????? 總動能為:?????? 由此可知，重力勢能變成了質(zhì)心的平動動能與繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動動能,總機械能守恒。 三、裝置 滾擺 四、現(xiàn)象演示　

2、1 調(diào)節(jié)懸線，使?jié)L擺軸保持水平,然后轉(zhuǎn)動滾擺的軸，使懸線均勻繞在軸上（繞線不能重疊）.當(dāng)滾擺到達一定高度,使輪在掛線懸點的正下方，放手使其平穩(wěn)下落. 2　在重力作用下,重力勢能轉(zhuǎn)化為輪的轉(zhuǎn)動動能。輪下降到最低點時，輪的轉(zhuǎn)速最大,轉(zhuǎn)動動能最大;然后又反向卷繞掛繩，轉(zhuǎn)動動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，輪的轉(zhuǎn)速減小，位置升高.如此可多次重復(fù)直至停止。 五、討論與思考： １ 分析滾擺下落速度(平動）與位置高度的關(guān)系; 2　分析滾擺上下平動的周期與軸徑的關(guān)系;　 3 分析滾擺上下平動的周期與滾擺質(zhì)量的關(guān)系; 4 分析滾擺上下平動的周期與滾擺轉(zhuǎn)動慣量的關(guān)系。 2． 茹科夫斯基椅 一、演示目

3、的　 定性觀察合外力矩為零的條件下,物體系統(tǒng)的角動量守恒。 二、原理 質(zhì)點系繞定軸轉(zhuǎn)動時,若其所受到的合外力矩為零，則質(zhì)點系的角動量守恒,L=Jw＝恒量.因為內(nèi)力矩不會影響質(zhì)點系的角動量,若質(zhì)點系在內(nèi)力的作用下，質(zhì)量分布發(fā)生變化,從而使繞定軸轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動慣量改變,則它的角速度將發(fā)生相應(yīng)的改變以保持總角動量守恒。本實驗的對象是手持啞鈴坐在輪椅上的操作者，若啞鈴位置改變，則操作者及輪椅系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量改變，從而系統(tǒng)角速度隨之改變。 三、裝置 茹科夫斯基椅　 四、現(xiàn)象演示 １ 操作者坐在可繞豎直軸自由旋轉(zhuǎn)的椅子上，手握啞鈴，兩臂平伸。 2 其他人推動轉(zhuǎn)椅使轉(zhuǎn)椅轉(zhuǎn)動起來

4、,然后操作者收縮雙臂，可看到操作者和椅的轉(zhuǎn)速顯著加大.兩臂再度平伸，轉(zhuǎn)速復(fù)又減慢。可多次重復(fù)，直至停止。 五、討論與思考: 1　操作者手持啞鈴坐在轉(zhuǎn)椅上伸縮手臂，可使轉(zhuǎn)速隨之而改變;花樣滑冰轉(zhuǎn)體動作隨肢體的伸縮也在改變轉(zhuǎn)速,試問這兩種情況地面的支持力分別起什么作用?跳水運動員或體操運動員在空中改變形體是否可以使身體停止轉(zhuǎn)動？ 2　在本實驗中,坐在轉(zhuǎn)椅上的操作者，啞鈴和轉(zhuǎn)椅所構(gòu)成系統(tǒng)的總動能是否發(fā)生變化? 3． 進動 一、演示目的　 演示旋轉(zhuǎn)剛體（車輪）在外力矩作用下的進動.　 二、原理　 若一個物理矢量的變化率矢量總是垂直于該物理矢量且其大小保持不變時，則此物理矢量將總

5、是改變方向而不改變大小，也就是說它將做進動。若Ｇ矢量為常矢量，則形如 的方程稱為進動方程.因為G矢量與A矢量的叉乘所得矢量 總與A矢量相垂直，且它又是A矢量的變化率,因此A矢量總是在改變方向而保持大小不變，A矢量的改變方向使 以同樣的方式在改變方向,結(jié)果則是A矢量繞G矢量做進動,如圖1。 本實驗演示車輪的進動。如圖2所示,具有角動量　L 的車輪被一質(zhì)點O支撐起來，在距質(zhì)點O長度為l處掛一質(zhì)量為m的重物。若車輪A和砝碼關(guān)于支點Ｏ不平衡，飛速轉(zhuǎn)動著的車輪將在砝碼的作用下開始進動。 看圖,按極坐標(biāo)列出車輪的運動方程。 設(shè)砝碼使車輪平衡后再加上砝碼m， 此時它受到的力為 , 力臂(以L

6、方向的單位矢量 表示）：　 設(shè)車輪所受力矩為M,由角動量定理可知　 而依據(jù)力矩定義有：　 由以上兩式得： 該式說明車輪將做進動,進動方向為　方向，進動角頻率 三、裝置　 車輪，支架，砝碼 四、現(xiàn)象演示 1 車輪未旋轉(zhuǎn)時,在車輪重力矩作用下系統(tǒng)向車輪端傾斜;　 2　旋轉(zhuǎn)車輪,轉(zhuǎn)軸以質(zhì)點O為軸順時針方向轉(zhuǎn)動，即出現(xiàn)進動現(xiàn)象； 3 恰當(dāng)增加砝碼，當(dāng)砝碼一側(cè)所受重力矩與車輪所受重力矩平衡時,盡管車輪旋轉(zhuǎn)，卻無進動現(xiàn)象;； 4　繼續(xù)增加砝碼，轉(zhuǎn)軸將以質(zhì)點O為軸逆時針方向轉(zhuǎn)動,即出現(xiàn)進動現(xiàn)象； 5 依次減少同等數(shù)量砝碼，亦出現(xiàn)以上現(xiàn)象。 五、討論與思考：

7、１　分析進動現(xiàn)象中轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)方向; 2 分析摩擦力的作用,其力矩能否對角動量進動產(chǎn)生影響？ 3 若轉(zhuǎn)動軸開始時有一定傾斜,可能出現(xiàn)車輪進動的同時，它的軸還上下擺動，這稱為章動。試分析產(chǎn)生章動的能量來源? ４．　錐體自由上滾 一、演示目的 1　通過觀察與思考雙錐體沿斜面軌道上滾的現(xiàn)象，加深了解在重力場中物體總是以降低重心，趨于穩(wěn)定的規(guī)律運動. ２ 說明物體具有從勢能高的位置向勢能低的位置運動的趨勢,同時說明物體勢能和動能之間的轉(zhuǎn)換。　 二、原理 本實驗的核心在于剛體在重力場中的平衡問題，而自由運動的物體在重力的作用下總是平衡在重力勢能極小的位置。如果物體不是處于重力場中

8、勢能極小值狀態(tài),重力的作用總是使它往勢能減小的方向運動。本實驗演示錐體在斜雙杠上自由滾動的現(xiàn)象,巧妙地利用錐體的形狀，將支撐點在錐體軸線方向上的移動（橫向）對錐體質(zhì)心的影響同斜雙杠的傾斜（縱向）對錐體質(zhì)心的影響結(jié)合起來，當(dāng)橫向作用占主導(dǎo)時，甚至表現(xiàn)為出人意料的反常運動，即錐體會自動滾向斜雙杠較高的一端,具體分析如下： 首先看平衡(錐體質(zhì)心保持水平）時錐體的位置，如圖1。ＡA1端較高,但AA1處兩橫桿向外測傾斜,較高的支撐有使錐體質(zhì)心向上移的趨勢，而支撐點較寬又使錐體因其中間粗兩端細(xì)而使質(zhì)心有向下移動的趨勢,兩種趨勢互相抵消可使錐體在圖4所示任何位置都處于平衡狀態(tài).如果此時使AA1稍變寬

9、或使BB1稍變窄，會使錐體在AＡ１端比在BB1端時質(zhì)心位置更低，它將總往ＡA１ (高端）滾動，從B端向Ａ端看，如圖2所示。 AA1端處于高寬端,ＢB1端處于低窄端，若支撐點遇錐面相切位置如圖２所示,則當(dāng)錐體滾動時，質(zhì)心在水平面內(nèi)運動,錐體處于平衡狀態(tài).設(shè)BB1端固定，ＡA１端寬度一定,只調(diào)節(jié)其高度,則AA1端下降,將會出現(xiàn)由平衡狀態(tài)上滾的現(xiàn)象.AA１端至多下降到BB1端所在水平面上，不過此時滾動雖明顯,但“往上”不明顯。故本實驗裝置高低寬窄布局要適度,使AA1端比平衡位置略低，錐體能自動滾動即可。 三、裝置 雙錐體,Ｖ字形斜面軌道 四、現(xiàn)象演示　 把雙圓錐體放在V字形

10、軌道的低端(即閉口端），松手后錐體便會自動的滾上這個斜坡，到達高端(即開口端)后停止. 五、討論與思考： 1 試導(dǎo)出實現(xiàn)密度均勻的錐體上滾時,錐體頂角,導(dǎo)軌夾角,導(dǎo)軌寬窄端的高度差三者之間滿足的關(guān)系；　 2 求正確放置錐體與軌道上時(即錐體騎在軌道上且使其軸線垂直與兩軌道的角平分線的狀態(tài)），錐體質(zhì)心受到的沿軌道平面斜向上的力的大小; ３ 若放置錐體與軌道上略有傾斜（其軸線不垂直于兩軌道角平分線）時,研究錐體的運動，并通過實驗檢驗所得的結(jié)論． ５． 角動量守恒 一、演示目的 操作者做在轉(zhuǎn)椅上手持轉(zhuǎn)動的車輪，并改變車輪的方位，以演示操作者、車輪和轉(zhuǎn)椅組成的系統(tǒng)角動量守恒。

11、 二、原理　 本實驗演示的是手持車輪的操作者以及他坐的轉(zhuǎn)椅構(gòu)成的系統(tǒng).不受外力矩作用的物體系統(tǒng)的總角動量守恒。在總角動量守恒的前提下，可以通過內(nèi)力作用使構(gòu)成物體系統(tǒng)的各部分的角動量的大小和方向發(fā)生變化。 三、裝置 轉(zhuǎn)椅,車輪 四、現(xiàn)象演示 操作者坐在轉(zhuǎn)椅上，左手持車輪使車輪軸保持水平，用右手撥動車輪使它快速轉(zhuǎn)動，坐在轉(zhuǎn)椅上的操作者沿與車輪旋轉(zhuǎn)方向相反的方向旋轉(zhuǎn)。 五、討論與思考： 為改進演示效果,你認(rèn)為應(yīng)從哪些方面改進儀器？ ６、傅科擺 實驗?zāi)康? 證明地球時刻在自西往東自轉(zhuǎn)。 實驗原理: 該實驗被稱為“最美麗的十大實驗”之一。 證實地球自轉(zhuǎn)的儀器

12、，是法國物理學(xué)家傅科于18５１年發(fā)明的.地球自西向東繞著它的自轉(zhuǎn)軸自轉(zhuǎn)，同時在圍繞太陽公轉(zhuǎn)。觀察地球的自轉(zhuǎn)效應(yīng)并不難.用未經(jīng)扭曲過的尼龍釣魚線，懸掛擺錘,在擺錘底部裝有指針。擺長從3米至３0米皆可。當(dāng)擺靜止時,在它下面的地面上,固定一張白卡片紙，上面畫一條參考線。把擺錘沿參考線的方向拉開，然后讓它往返擺動。幾小時后,擺動平面就偏離了原來畫的參考線．這是在擺錘下面的地面隨著地球旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的現(xiàn)象。 由于地球的自轉(zhuǎn)，擺動平面的旋轉(zhuǎn)方向，在北半球是順時針的，在南半球是反時針的.擺的旋轉(zhuǎn)周期,在兩極是24小時,在赤道上傅科擺不旋轉(zhuǎn).在緯度40°的地方，每小時旋轉(zhuǎn)10°弱,即在37小時內(nèi)旋轉(zhuǎn)一周。 顯然

13、擺線越長，擺錘越重,實驗效果越好.因為擺線長，擺幅就大.周期也長，即便擺動不多幾次（來回擺動一二次)也可以察覺到擺動平面的旋轉(zhuǎn)、擺錘越重，擺動的能量越大,越能維持較長時間的自由擺動。 實驗儀器： 實驗操作： 將擺錘沿某一角度拉開，然后松手,讓其做自由擺動（平面）,過一段時間后觀測其偏轉(zhuǎn)的角度。 討論與思考： 1. 傅科擺放置的位置不同,擺動情況也不同。在北半球時，擺動平面順時針轉(zhuǎn)動；在南半球時，傅科擺擺動的情況如何？在赤道上呢? 2． 傅科擺的轉(zhuǎn)動速度和地球的緯度有關(guān)系嗎?若有,有何關(guān)系呢？ 7、科里奧利力演示儀 實驗?zāi)康模? 演示科里奧利力的存在。 ? 實驗原理：

14、? 當(dāng)小球在一作轉(zhuǎn)動的圓盤上運動時，以盤為參照系,會受到慣性力。其中一部分是與小球的相對速度有關(guān)的橫向慣性力稱為科里奧利力，其表達式為： ????????? 　 其中 為小球的質(zhì)量, 為小球相對于轉(zhuǎn)動系的速度， 為轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)的角速度。 ? 實驗儀器： 實驗操作： １.當(dāng)轉(zhuǎn)盤靜止，不轉(zhuǎn)動，此時質(zhì)量為　的小球沿軌道下滑,其軌跡沿圓盤的直徑方向,不發(fā)生任何的偏離. 2.使轉(zhuǎn)盤以角速度 轉(zhuǎn)動,同時釋放小球，沿軌道滾動，當(dāng)小球落到圓盤時,小球?qū)⑵x直徑方向運動。 3．如果從上向下看圓盤逆時針方向旋轉(zhuǎn)，即　方向向上,當(dāng)小球向下滾動到圓盤時,小球?qū)⑵x原來直徑的方向,而向前進方向

15、的右側(cè)偏離,如圖１所示。如果圓盤轉(zhuǎn)動方向相反，從上向下看，圓盤順時針方向旋轉(zhuǎn)，即 方向向下,當(dāng)小球向下滾動到圓盤時,小球向前進方向的左側(cè)偏離，如圖2所示。 ?? 　 　　 　 ? 圖?１?????????????????????????????????????????????????????????????????　 　 　 　　 　　　　 　 　 　 　 圖2 ? 討論與思考: 1、在北半球，若河水自南向北流，則東岸受到的沖刷嚴(yán)重，試由科里奧利力進行解釋。若河水在南半球自南向北流,哪邊河岸沖刷較嚴(yán)重? 2．??? 美國科學(xué)家謝皮

16、諾曾注意到浴盆內(nèi)的水瀉出時產(chǎn)生的旋渦。當(dāng)?shù)撞恐行挠锌椎拇笈柚械乃疄a出時,可在空的上方看到逆時針方向的旋渦。在澳大利亞作同樣的實驗，會看到什么現(xiàn)象？為什么? ８、陀螺儀 實驗?zāi)康? 演示進動現(xiàn)象。 ? 實驗原理： 繞旋轉(zhuǎn)對稱軸以很大的角速度轉(zhuǎn)動的陀螺，如果沒有外力矩的作用,由于慣性,物體轉(zhuǎn)動軸的方向保持不變。迅速轉(zhuǎn)動的陀螺受外力矩(如重力力矩）作用時，它并不是立即傾倒，而是轉(zhuǎn)動軸繞著某固定軸緩緩轉(zhuǎn)動，即進動。由于磨擦等因素使陀螺繞對稱軸轉(zhuǎn)動的角速度逐漸變小，才慢慢地傾倒下來。 ? 實驗儀器： 　 　 實驗操作：?　　1、演示角動量守恒:將帶框的陀螺儀放在

17、加速器上，踩腳踏開關(guān)。當(dāng)陀螺儀高速旋轉(zhuǎn)起來時，將陀螺儀拿起,觀察陀螺轉(zhuǎn)軸的角度,然后手拿陀螺儀外框的軸向各個方向轉(zhuǎn)動，這時陀螺轉(zhuǎn)軸的角度始終不變。 　　2、演示剛體的進動：將無框的陀螺儀放在加速器上，踩腳踏開關(guān)，當(dāng)陀螺儀高速旋轉(zhuǎn)起來時，將陀螺儀拿起,放置于底座上,此時，陀螺儀就會繞豎直軸進動。 　　3、還有幾個用陀螺儀演示的角動量守恒小實驗,也非常有趣：將旋轉(zhuǎn)的陀螺儀放在斜坡上，它不會倒下,而會沿斜坡下滑；將旋轉(zhuǎn)的陀螺儀倒放在轉(zhuǎn)盤上,放的位置不同，現(xiàn)象也不同。 ? 討論與思考： 陀螺儀,是一種用來感測與維持方向的裝置，基于角動量不滅的理論設(shè)計出來的。陀螺儀主要是由一個位于軸心可以

18、旋轉(zhuǎn)的輪子構(gòu)成。?陀螺儀一旦開始旋轉(zhuǎn),由于輪子的角動量，陀螺儀有抗拒方向改變的趨向。陀螺儀多用于導(dǎo)航、定位等系統(tǒng)。 陀螺儀的裝置，一直是航空和航海上航行姿態(tài)及速率等最方便實用的參考儀表?；旧贤勇輧x是一種機械裝置，其主要部分是一個對旋轉(zhuǎn)軸以極高角速度旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子裝在一支架內(nèi)；在通過轉(zhuǎn)子中心軸上加一內(nèi)環(huán)架，那么陀螺儀就可環(huán)繞飛機兩軸作自由運動；然后，在內(nèi)環(huán)架外加上一外環(huán)架；這個陀螺儀有兩個平衡環(huán)，可以環(huán)繞飛機三軸作自由運動,就是一個完整的太空陀螺儀. 力學(xué)趣味實驗演示 1、等質(zhì)量五連擺演示 實驗?zāi)康模? 1。演示五個等質(zhì)量球的彈性碰撞過程，加深對動量原理的理解 2.可演示彈性碰

19、撞時能量的最大傳遞。 3。使學(xué)生對彈性碰撞過程中的動量能量變化過程有更清晰的理解。 ? 實驗原理: 由動量守恒和能量守恒原理，兩個等質(zhì)量球彈性正碰時，它們將交換速度。等質(zhì)量五聯(lián)擺裝置使人們自由組合聯(lián)球個數(shù),進行實驗演示。 ? 實驗儀器： 實驗操作： 將儀器放置在水平桌上，拉動左側(cè)一個球使其偏離豎直方向一定角度，松手令它與余球碰撞,觀察碰撞過程。仿照上述過程,一次拉動兩球、三球、多球，令它們分別與余球碰撞，觀察碰撞過程.手拿起右側(cè)(或左側(cè)）n個球使之偏開平衡位置，突然放手，使其與余球碰撞,觀察其它球跳起的情況,并進行分析。 ? 注意事項: 1?！〔灰昧颍悦鈶揖€斷

20、開。 2. 搬動儀器輕拿輕放，以免懸線震斷。 ? 討論與思考: 1.??? 假設(shè)其中有一顆高度略低于其他四顆，這樣能量會守恒嗎？為什么？ 2.???　如果五顆都換成滑鼠的滾珠,碰撞的情形是否一樣？為什么？ ? 2、不等質(zhì)量三聯(lián)擺 實驗?zāi)康? 1.演示三個不等質(zhì)量球的彈性碰撞過程，加深對動量原理的理解； ２．使學(xué)生加深對彈性碰撞過程中的動量能量變化過程的理解。 ? 實驗原理： 系統(tǒng)內(nèi)力只改變系統(tǒng)內(nèi)各物體的運動狀態(tài)，不能改變整個系統(tǒng)的運動狀態(tài)，只有外力才能改變整個系統(tǒng)的運動狀態(tài)，所以，系統(tǒng)不受或所受外力為０時，系統(tǒng)總動量保持不變。 ? 實驗儀器: 實驗操作：

21、將儀器放置在水平桌上,拉動左側(cè)一個球使其偏離豎直方向一定角度,松手令它與余球碰撞,觀察碰撞過程. ? 注意事項: 1. 不要用力拉球，以免懸線斷開。 2?！“釀觾x器輕拿輕放，以免懸線震斷. ３、打擊中心的研究 4、沙子的內(nèi)摩擦力的研究 5、飛船的降落過程 　 當(dāng)宇宙飛船從外層空間返回地面時,由于其下降速度非常快，如果不采取減速和減震措施，則飛船里宇航員的生命安全就得不到保證。因此在宇宙飛船和航天飛機上都有很多減震措施來保證飛船與人員的安全著陸。我們也可以利用一些廢舊材料來模擬一艘宇宙飛船的降落過程。? 　　飛船的船員可以請一只生雞蛋來擔(dān)任，而飛船則可以用一只馬口鐵做的空罐頭盒

22、來充當(dāng).為了保護脆弱的乘客，我們將采取多種保護措施。 　 首先用塑料薄膜緊緊地包裹住雞蛋,然后將薄膜周圍系上一些線，將線頭系在罐頭盒上,使薄膜包裹之下的雞蛋能懸吊在罐頭盒里?，F(xiàn)在將罐頭盒里灌滿水，再扣上蓋，注意不要讓水溢出來。這樣，飛船就做好了. 　　我們可以到一個比較高的地方(比如房頂上）來進行我們的實驗，注意安全.雙手平舉飛船,使其自由落下。罐頭盒也許會摔裂變形，里面的水也會四處飛濺，但當(dāng)我們打開罐頭盒卻發(fā)現(xiàn)里面脆弱的生雞蛋卻毫發(fā)無損.這主要是因為罐頭盒里的水在罐頭盒撞地時吸收了大部分沖擊能量，作用在雞蛋外殼上的力量就變小了，而雞蛋懸空是為了避免罐頭盒撞地時，沖擊直接作用在雞蛋上.實際

23、上，真正的宇宙飛船上的制動措施是相當(dāng)復(fù)雜的，但原理不外乎避免沖擊能量直接作用在宇航員身上。 6、滾動的瓶子 　　比薩斜塔實驗是科學(xué)史上一個非常著名的實驗,在這個實驗中伽利略借助兩只不同重量的鐵球證明了物體下落速度是與重量無關(guān)的。那么,相同重量的物體落下的速度是否一定相同呢？現(xiàn)在我們來做一個關(guān)于滾動摩擦的小實驗,也許結(jié)果會出乎你的意料。? 取一塊長方形木板，用幾本書將其中一端墊高并固定住，另一端平放在桌子上。找兩只相同質(zhì)地、同等大小、重量相等的圓形玻璃瓶子，分別裝入等重的細(xì)沙和清水，蓋上瓶蓋。為防止瓶子滾動時水和沙子漏出,可以在瓶口處粘上少許蜂蠟. 　　現(xiàn)在把兩只瓶子放在木板上，在同一起

24、始高度讓二者同時向下滾動。理論上說，兩只瓶子的重量相同，又在同一塊木板上下滑，那么兩只瓶子受到的外部摩擦阻力應(yīng)該是一樣的，又因為二者從同一高度同時下滑,那么兩只瓶子應(yīng)該同時到達桌面。但實際上你會發(fā)現(xiàn)，裝水的瓶子將比裝沙子的瓶子提前到達終點。為什么會這樣呢? 實際上瓶子在起始位置上時具有的能量就是勢能，當(dāng)它開始下滑時勢能會轉(zhuǎn)化成動能及摩擦產(chǎn)生的熱能，雖然兩只瓶子與木板的摩擦是一樣的,但沙子對瓶子內(nèi)壁的摩擦比水對瓶子內(nèi)壁的摩擦要大得多，而且沙子之間還會有摩擦，這些摩擦產(chǎn)生的熱能比裝水的瓶子內(nèi)部摩擦的熱能要大,根據(jù)能量守恒定律,裝沙子的瓶子動能自然就少了，因此它的下滑速度比裝水的瓶子要慢。

25、7、神兵天降 　 在電視和電影里，傘兵們抱著降落傘從飛機上跳下，降落在敵后進行奇襲,真是神勇極了.你想不想自己做個袖珍降落傘呢？? 　降落傘看起來簡單,只是一塊布下面系著幾根繩子，其實這里面的學(xué)問可多了，不同用途的降落傘,無論尺寸、樣式都不相同.軍用降落傘是要經(jīng)過精心的設(shè)計和計算的，我們自己做的降落傘雖然沒那么復(fù)雜,但制作時也應(yīng)注意幾個問題。 　首先準(zhǔn)備一只稍厚些的方型手帕，將四個角用棉線系牢，再將棉線用重物墜在一起。用剪刀在小降落傘的頂部剪一個小洞，不要小看這個洞，它是降落傘下落時保持穩(wěn)定的關(guān)鍵所在，如果洞開大了，則降落傘的阻力將不足，下落速度會太快，而如果洞開小了，則起不到穩(wěn)定的作用

26、，降落傘將在下落過程中搖擺。? 　用方型手帕做的降落傘只是最簡易的降落傘，你還可以用長方形手帕做成飛機機翼的截面形狀,下面墜上小電動馬達,成為可以自主飛行的動力翼傘.還可以將自制的降落傘折疊后放在本欄目前面介紹過的土火箭上，發(fā)射到空中再拋出打開,效果會更好。 振動、波動部分 １. 音叉 一、演示目的　 觀察音叉的振動聲放大、共振聲放大、拍振動聲放大現(xiàn)象。 二、原理 振動、振動的合成； 音叉的共振現(xiàn)象稱為共鳴。如果兩個音叉的頻率相同，敲擊一個音叉發(fā)聲所激發(fā)的空氣振動可引發(fā)另一個音叉振動發(fā)聲;如果兩音叉的頻率不同，則不會有共鳴。　 改變音叉的頻率，可采用在音叉臂上附加重物的

27、方法，例如滴蠟，繞以銅絲、套橡膠圈等。也可以如本實驗，做兩個金屬套環(huán)套在音叉上,金屬套環(huán)可以移動,并用螺絲固定。調(diào)節(jié)音叉臂上的金屬套環(huán)的位置，則可改變音叉的頻率,金屬套環(huán)的質(zhì)量大小決定音叉頻率可改變的范圍.若所加的金屬套環(huán)較重時，在音叉臂上的位置必須保持對稱，否則音叉振動會衰減過快。 三、裝置 頻率相同的音叉2支、金屬套環(huán)(橡膠圈）、橡皮錘、共鳴箱 四、現(xiàn)象演示　 （1）將一支音叉接至共鳴箱,并用橡皮錘敲擊音叉，聽其振動聲. （2)將兩支頻率相同的帶有共鳴箱的音叉1、2相對放置（兩者相隔一定距離），用橡皮錘敲響音叉1,使之振動,稍待一會兒隨即握住此音叉使它停振，在安靜的室

28、內(nèi)可清晰地聽到音叉的聲響。這是因為音叉１雖已停振，但在停振以前，通過空氣振動,已迫使另一音叉2振動，因此可聽到另一音叉２的共鳴聲，這時的聲響就是音叉2發(fā)出的。手握音叉2，聲響消失，即可證明。 如果兩音叉的頻率不同，則不發(fā)生共鳴. （３）在一支音叉的臂上套一金屬環(huán)或橡膠環(huán),它的頻率會有一微小改變;敲擊此音叉，聽其聲音，移動臂上金屬環(huán)的位置，聽到的聲音會不同。將兩支音叉平行放置。且共鳴箱口朝向觀眾。然后同時兩支音叉，可以聽到周期性的強弱變化的“嗡……嗡……”聲，這就是拍現(xiàn)象。調(diào)節(jié)金屬環(huán)的位置，可得到最佳效果. 2. 導(dǎo)線弦駐波 一、演示目的　 觀察在振動的弦線上形成的橫駐波。 二、

29、實驗原理 1、駐波的形成:駐波是由兩列頻率相同、振動方向相同、且振幅相等,但傳播方向相反的行波疊加而成的?！?　　 設(shè)兩列行波的表達式為 　　 　 x1（x,　t）　= Acｏｓ(wt + j1 — kｘ） ， x2（x, t） =　Acos(wt + j2　+ ｋx） 適當(dāng)選擇坐標(biāo)原點和時間零點，使 j1、j2 均等于零，則表達式變?yōu)? 　 x1（x,　t) = Ａｃｏｓ(wt — kx） ，x2（ｘ， t）　= Aｃoｓ（wｔ + kｘ） 兩行波疊加　 　 x(x，　ｔ） ＝ x１(x,　t) + x２(x, t） x（x, t) = ２

30、Ａｃoｓ kｘ　× coswt 得駐波表達式: x = ±(2m + 1) (m = 0，1，2，…) l 4 由疊加式知，各質(zhì)元以同一頻率作簡諧振動。各點的振幅｜２Aｃoｓ?。離｜和位置x有關(guān),振幅在空間按余弦規(guī)律分布。有些點始終靜止,這些點稱作波節(jié)?。╪ｏde）.波節(jié)處,由兩列波引起的兩振動恰好反相,相互抵消，故波節(jié)處靜止不動。由cos　kx＝０得波節(jié)位置 兩相鄰波節(jié)間的距離為 l?。?。 有些點振幅最大，這些點稱作波腹(ａntinｏde)。波腹處,由兩列波引起的兩振動恰好同相，相互加強，故波腹處振幅最大。兩相鄰波腹間的距離亦為 l /2. 駐波波形曲線分為

31、很多“分段”（每段長l/2）， 同一分段中的各質(zhì)元振動相位相同;相鄰分段中的質(zhì)元振動相位相反。 　2、實際中駐波的形成 實際的駐波可由入射到媒質(zhì)界面上的行波和它的反射波疊加而成。 （1）波在固定端的反射 (如一端固定的彈性繩)，反射波有相位突變　p 　T反射波和入射波分別引起的邊界點的兩振動反相,疊加后相消； T反射點是波節(jié)（和固定點情況吻合）. （2)波在自由端的反射,反射波無相位突變 T反射波和入射波分別引起的邊界點的兩振動同相，疊加后加強；　T反射點是波腹. 本實驗演示的是載有交流電流的金屬弦線，兩端以一定的張力固定,相距Ｌ。在固定的磁場中此弦線受到安培力的作用而振

32、動，既弦線在周期性的橫向外力下形成駐波。因弦線張力固定，所以調(diào)節(jié)電流的頻率可以改變橫波的波長，當(dāng)弦線的長度等于半波長的整數(shù)倍時,可形成穩(wěn)定的駐波.實驗裝置如圖。 三、實驗步驟 1、 調(diào)節(jié)固定端滑塊，測出Ｌ值；固定砝碼，保證弦線中有一定的張力; 2、 把永久磁鐵放在導(dǎo)線中點下面; 3、 開啟電源開關(guān),由小到大緩慢調(diào)節(jié)頻率，便會在導(dǎo)線上形成駐波; 4、 分別調(diào)出一個、三個、五個波腹,驗證是否滿足 　　 ５、實驗完畢,將頻率旋鈕調(diào)到最小,關(guān)閉電源。 四、思考題 1、 本實驗中,波速是多少?你能說明波速與頻率無關(guān)嗎? 2、 本實驗中,若固定頻率而改變張力，情況會怎

33、樣？ 3、 永久磁鐵放在導(dǎo)線的中點能否形成兩個波腹的駐波?為什么？若放在兩端呢? 3、看得見的聲波 實驗?zāi)康模? 用巧妙的方法來展示聲波在振動時產(chǎn)生的波形。? 實驗原理： 通過直接將樂器弦的振動轉(zhuǎn)化為可視的波來揭示聲音的性質(zhì).轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)輪，再撥彈吉它，改變光帶移動的速率，當(dāng)二者一致時,就能清晰地看到琴弦振動的波形。這個波形跟它所發(fā)出的聲波相對應(yīng)。 ? 實驗儀器： 實驗操作： 轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)輪,撥動琴弦，觀察聲波的形狀?！? ? 討論與思考: 轉(zhuǎn)輪的速度會影響看到的聲波的形狀嗎？ 4、昆特管 實驗?zāi)康模? 觀察駐波現(xiàn)象 實驗原理: 聲波在空氣中傳播,入射波和反射波疊加形成駐

34、波,在駐波的波腹處,球形微粒被激起,形成浪花。在駐波中，波節(jié)點始終保持靜止,波腹點的振幅為最大,其它各點以不同的振幅振動。所有波節(jié)點把介質(zhì)劃分為長 l　/?。?的許多段，每段中各點振幅雖不同,但相位皆相同，而相鄰段間的相位則相反。因此，駐波實際上就是分段振動現(xiàn)象,在駐波中沒有振動狀態(tài)和相位的傳播，故稱為駐波。 實驗儀器: 實驗操作： 1。將信號源電壓輸出調(diào)至最低,打開信號源； 2．信號頻率調(diào)至某一參考值附近，調(diào)節(jié)頻率微調(diào)旋鈕至管內(nèi)形成駐波。此時能看到激起的片狀水花（若現(xiàn)象不明顯可適當(dāng)增大電壓值)； 3。依次觀察在各參考頻率下管內(nèi)出現(xiàn)駐波的情況；　 4。依次觀察在不同電壓幅度下駐波振

35、幅的變化。 討論與思考: 1。???　如果昆特管的地面是平的，那么看到的圖案將有何不同？ 2。??? 開口式的共振與閉口式的共振有何不同?若昆特管的兩端都是開口的，那么管中還會形成駐波圖案嗎?請闡述你的理由。? 注意事項: 1。改變頻率之前先降低輸出電壓，調(diào)好頻率后再增大電壓，以免聲音太大.　 2．注意提醒學(xué)生，聲波是一種縱波，觀察縱波的駐波現(xiàn)象。 5、彈簧片的受迫振動與共振演示 實驗?zāi)康模? ? 利用長短不同的彈性剛片在周期性外力的作用下做強迫振動，當(dāng)彈性片的固有頻率與強迫外力頻率相同時產(chǎn)生共振現(xiàn)象。調(diào)節(jié)頻率，觀察在彈性片中形成的駐波。 實驗原理: 一個振動系統(tǒng),如果沒

36、有能量的不斷補充,振動最終會停下來.因此，為了獲得穩(wěn)定的振動，通常對系統(tǒng)加一個周期性的外力，稱為策動力。在周期性的策動力作用下的振動為受迫振動.理論計算表明,受迫振動在穩(wěn)定后的振動頻率與策動力的頻率相同.振幅與策動力的頻率有關(guān)系。策動力的頻率公式???????????????????????????????????????????????????????（１） 式中為系統(tǒng)固有頻率， 為阻尼系數(shù)。當(dāng)策動力的頻率滿足式（１）時，則系統(tǒng)振幅達到最大，稱為共振。 一般因為阻力很小，所以共振的條件可以近似寫為： ???????????????????????????????????????????

37、?????????????????(2) 即當(dāng)策動力的頻率與固有頻率相同時發(fā)生共振現(xiàn)象。 系統(tǒng)的固有頻率一般與系統(tǒng)的彈性系數(shù)和慣量有關(guān)系。在慣量相同的情況下，彈性越大,固有頻率越大；在彈性相同時，慣量越大，固有頻率越小。所以,由同種材料做成的截面相同的彈簧片，越長的固有頻率越小. ?實驗儀器： ? 實驗操作: 1．將儀器放置在水平桌面上，按通電源，仔細(xì)調(diào)節(jié)電源電壓，使電機轉(zhuǎn)速逐漸增快，可觀察到彈性剛片從長到短逐個振動。 2．彈性剛片從長到短逐個振動的過程中,可觀察到同一彈性剛片在不同頻率時，兩個方向的振動情況，還可以發(fā)現(xiàn)一個方向上會出現(xiàn)兩次振動并觀察比較振動時的振幅。 3．

38、調(diào)節(jié)到一定頻率時(調(diào)節(jié)電壓)，在較長的剛片中可觀察到駐波現(xiàn)象。 ? 注意事項： 因電機最大額定電壓為2４伏，切記調(diào)節(jié)輸出電壓時不要超過24伏，以免損壞電機。 電磁學(xué)部分　 １. 靜電除塵 一、演示目的 了解靜電的應(yīng)用. 二、原理　 煙霧通過排煙通道時,由于組成煙霧的原子分子頻繁的相互碰撞，使得少量的原子分子失去電子而成為帶電離子。當(dāng)打開電源時，這些少量的帶電離子在高電壓靜電場的作用下加速運動，以更大的動能去碰撞其它原子分子,最終幾乎所有的原子分子都成為帶電離子。于是,帶正電的離子被吸附到中央對稱軸上,帶負(fù)電的離子被吸附到管壁上，從而達到除塵的目的。 三、裝置 一個

39、圓柱型的排煙通道,在其周圍繞上金屬導(dǎo)線并接到電源正極,電源負(fù)極接在一根棒上通過圓柱型排煙管的中央對稱軸。 四、現(xiàn)象演示 當(dāng)煙霧充滿管道后，打開電源，帶正電的離子被吸附到中央對稱軸上,帶負(fù)電的離子被吸附到管壁上，管道恢復(fù)無煙狀態(tài)時的透明度。討論與思考 (1）成為帶電離子的煙霧中，帶正電粒子的總質(zhì)量大還是帶負(fù)電離子的總質(zhì)量大？ （2）電源的正極能否接在中央對稱軸上? ２.　電風(fēng)轉(zhuǎn)筒 一、演示目的　 了解尖端電極放電現(xiàn)象。 二、原理 氣體在高電壓靜電場的作用下產(chǎn)生電離，帶正電的離子集體流向尖形電極的負(fù)極，帶負(fù)電的離子集體流向尖形電極的正極，從而帶動塑料圓筒旋轉(zhuǎn)。

40、 三、裝置 一個可繞豎直中央對稱軸自由轉(zhuǎn)動的塑料圓筒，兩排尖形電極分別接到高電壓的正負(fù)兩極上. 四、現(xiàn)象演示　 打開電源,逐漸增加電壓，塑料圓筒旋轉(zhuǎn)越來越快。逐漸減小電壓，塑料圓筒旋轉(zhuǎn)放慢.最后關(guān)閉電源并放電。討論與思考 (1)請思考帶電離子的流動方向。 （2）要使塑料圓筒旋轉(zhuǎn)的方向與錄象相反,應(yīng)如何操作? 3．　靜電擺球 一、演示目的　 通過這個有趣的演示實驗，進一步理解靜電感應(yīng)及帶電體之間的相互作用。 二、原理 打開電源時,涂有金屬層的乒乓球的兩半分別感應(yīng)出等量的異號電荷（如圖所示），由于球面上正負(fù)電荷分布的相似性，乒乓球受正極板的吸引力Ｆ+和受負(fù)極

41、板的吸引力F- 相等，乒乓球仍處在中央位置。當(dāng)用絕緣棒迫使乒乓球接觸正極板時，其上的負(fù)電荷被中和掉,留下正電荷,并有更多正電荷從正極板移到乒乓球上.由于同種電荷相斥,乒乓球被推向負(fù)極板。乒乓球接觸到負(fù)極板時,其上的正電荷被中和掉，負(fù)電荷又從負(fù)極板移到乒乓球上，它又被推向正極板。這樣循環(huán)往復(fù). 三、裝置 一個豎直懸掛起來的表面涂有金屬層的乒乓球,放在平行板電容器的電場中.　 四、現(xiàn)象演示　 打開電源，乒乓球仍處在中央位置.用絕緣棒使乒乓球接觸正極板后，立即拿開絕緣棒,乒乓球被來回地推向負(fù)極板和正極板,循環(huán)往復(fù)。關(guān)閉電源，振蕩逐漸減緩，最終停止?！? 五、 討論與思考 若乒乓球

42、的表面未涂金屬層，仍能觀察到此現(xiàn)象嗎？　 ４. 電輪 一、演示目的 通過對實驗的仔細(xì)觀察，進一步理解尖端放電現(xiàn)象，從而培養(yǎng)對具體現(xiàn)象的觀察能力和分析能力。 二、原理 由于X型金屬葉片的尖端積聚了大量的電荷，其附近的空氣分子被電離，其中與尖端積聚電荷相反的離子以較大的速度飛離金屬葉片的尖端;與尖端積聚電荷相同的離子以較大的速度飛向金屬葉片的尖端把動量交給葉片從而導(dǎo)致X型金屬葉片的旋轉(zhuǎn)。 三、裝置 一個X型的金屬葉片通過其旋轉(zhuǎn)中心接到電源一個極上。 四、現(xiàn)象演示 打開電源，并逐漸加大電壓X型金屬葉片轉(zhuǎn)動加快。關(guān)閉電源并放電. 五、討論與思考 請問X型金屬

43、葉片能否反向旋轉(zhuǎn)？　 5。 電風(fēng)吹燭 一、演示目的　 演示尖端放電效應(yīng)?！? 二、原理 在尖端附近強電場的作用下，空氣中散存的帶電粒子加速運動，并獲得足夠大的能量，以至它們和空氣分子碰撞時，能使后者離解成電子和離子，這些新電子和離子與其它空氣分子碰撞時，又能產(chǎn)生大量新的帶電粒子.與尖端上電荷異號的帶電粒子受尖端電荷的吸引,飛向尖端,使尖端上的電荷被中和掉;與尖端上電荷同號的帶電粒子受到排斥而從尖端附近飛開，蠟燭火焰的偏斜就是受到這種離子流形成的“電風(fēng)”吹動的結(jié)果。實驗中，不斷給導(dǎo)體充電,可防止尖端上的電荷因中和而逐漸消失，使“電風(fēng)”持續(xù)一段時間，便于觀察. 三、裝置 直流高壓

44、電源、蠟燭、針形導(dǎo)體。 四、現(xiàn)象演示 將安裝在絕緣架上的針形電極用導(dǎo)線與直流高壓電源相連，點燃蠟燭，接通電源,將觀察到蠟燭火焰在離子風(fēng)的作用下偏向一邊，蠟燭火焰甚至可能被離子風(fēng)吹熄. ６。手觸式蓄電池 實驗?zāi)康? 演示蓄電池的工作原理 ? 實驗原理： 當(dāng)用雙手分別按住鋁板和銅板時,電流計指針偏轉(zhuǎn)表明電路中產(chǎn)生了電流，這是因為人手上帶有汗液，而汗液時一種電介質(zhì),里面含有一定量的正負(fù)離子.鋁板比銅板活潑，鋁板上汗液中的負(fù)離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng),而把外層電子留在鋁板上,使鋁板集聚大量負(fù)電荷，銅板上集聚大量正電荷.當(dāng)用導(dǎo)線把銅板和鋁板連接起來，鋁板上的電子通過電流計將向銅板移動，在

45、導(dǎo)線中有電流通過,故電流計指針偏轉(zhuǎn)。 ? 實驗儀器： ? 實驗操作： 1、雙手分別觸摸住一塊鋁板和一塊銅板,此時電流計指針向一個方向偏轉(zhuǎn)。 2、當(dāng)把鋁板與銅板與電流計接線柱換接,再按1中操作,此時電流計指針向另一個方向偏轉(zhuǎn)。 3、當(dāng)兩手越濕潤時，指針偏轉(zhuǎn)的格數(shù)越多. 4、為了比較實驗，當(dāng)兩手分別觸摸兩塊鋁板時，電流計指針不偏轉(zhuǎn)。 7。滴水自激感應(yīng)起電儀 實驗?zāi)康? 滴水自激感應(yīng)起電儀是通過水滴流動與玻璃管摩擦起電，在靜電感應(yīng)出的電荷循環(huán)堆積,所帶電荷量越來越多，而產(chǎn)生越來越高的電位差的靜電起電裝置。 ? 實驗原理： 滴水自激感應(yīng)起電儀是通過水滴流動與玻璃管磨擦起電

46、，靜電感應(yīng)出的電荷循環(huán)堆積，所帶電荷量越來越多,而產(chǎn)生越來越高的電位差的靜電起電裝置.本實驗的原理是靜電感應(yīng)。若由于偶然因素（空氣中帶電粒子附著的漲落或水滴離開管時的摩擦)使某一水鍋帶電，則由于靜電感應(yīng),會使將滴入該鍋的水滴帶同號電荷，這種正反饋過程在水滴不斷滴入兩鍋時可使兩鍋電位差高度數(shù)萬伏. 實驗儀器： ? 實驗操作： 1、首先將驗電器和一個金屬杯相連,然后慢慢打開閥門，使三通玻璃管口形成水滴流，不一會就可觀察到驗電器因帶電而張開; 2、用手指拿住試電筆氖管的一端,用另一端分別接觸任一金屬杯，可以發(fā)現(xiàn)氖管發(fā)光,由閃光發(fā)生在氖管的哪一極上可判斷金屬杯帶何種電荷。若閃光出現(xiàn)在與手

47、接觸的一端，則被測的帶電體帶正電； ３、用高壓靜電電壓表測兩金屬杯之間的電壓，可測到8０00Ｖ以上的高壓。 8.靜電跳球 實驗?zāi)康模? 演示同號電荷相斥,異號電荷相吸的現(xiàn)象。 ? 實驗原理： 將兩極板分別帶正、負(fù)電荷，這時小金屬球也帶有與下板同號的電荷。同號電荷相斥，異號電荷相吸，小球受下極板的排斥和上極板的吸引，躍向上極板,與之接觸后，小球所帶的電荷被中和反而帶上與上極板相同的電荷,于是又被排向下極板.如此周而復(fù)始，可觀察到球在容器內(nèi)上下跳動。 ? 實驗儀器： 實驗操作： １。將靜電高壓電源輸出端接到兩極板上，將接地線接觸地板; 2.開啟高壓電源，調(diào)節(jié)高壓輸出電壓V

48、（15～２0ＫV），兩極板分別帶上正、負(fù)電荷后,小金屬球開始在容器內(nèi)上下跳動； ３.斷電后,兩極板電荷逐漸中和,小球也隨之停止跳動。 9。 電磁感應(yīng) 一、演示目的 愣次定律、互感現(xiàn)象 二、原理 （1）當(dāng)線圈通電時，穿過閉合環(huán)中的磁通變化,由楞次定律，閉合環(huán)中產(chǎn)生感生電流,感生電流的方向和原線圈中的電流方向相反，因此與原線圈相斥,環(huán)會跳起來. (２）通電后，將閉合環(huán)輕輕套入鐵芯,同樣導(dǎo)致環(huán)內(nèi)磁通變化,產(chǎn)生與原線圈中電流方向相反的感應(yīng)電流。與原線圈相斥,閉合環(huán)將懸浮在鐵芯上。 (3）開槽環(huán)不能形成閉合回路,無感應(yīng)電流，不會受到原線圈的電磁力作用,不會發(fā)生運動。 三、裝

49、置　 含鐵芯線圈、閉合鋁環(huán)、開槽鋁環(huán)、電源.　 四、現(xiàn)象演示 （１)將閉合環(huán)套入鐵芯,接通電源，環(huán)會騰空而起. （2)通電后將閉合環(huán)輕輕套入鐵芯，可觀察到環(huán)在鐵芯某一高度浮動. （3)將2中閉合環(huán)換成開環(huán)，則無此現(xiàn)象。 １0． 渦電流的熱效應(yīng)、阻尼效應(yīng)、電磁驅(qū)動 一、演示目的　 渦電流的熱效應(yīng) 二、原理 當(dāng)線圈通以交流電時，穿過閉合環(huán)槽中的磁通變化，由楞次定律及互感現(xiàn)象，環(huán)槽中形成渦旋電場,產(chǎn)生渦旋電流，若槽中放有固態(tài)的蠟，則渦電流的熱效應(yīng)將使蠟溶化。 三、裝置　 含鐵芯線圈、閉合鋁環(huán)槽、蠟燭、交流電源。 四、現(xiàn)象演示

50、 通電后，環(huán)槽中的渦流產(chǎn)生熱效應(yīng)，使環(huán)槽發(fā)熱，結(jié)果觀察到蠟在環(huán)槽中溶化。 11．高壓帶電作業(yè) 12.熱電偶 電磁學(xué)趣味實驗 湯匙變磁鐵 和美眉對桌吃飯時想不想表現(xiàn)一下你的學(xué)識和手段？告訴你一個辦法：你可以將湯匙變成磁鐵。?　　首先，準(zhǔn)備一支湯匙。注意:應(yīng)該是金屬湯匙，塑料和木頭湯匙神仙也不能把它變成磁鐵。? 　然后,手里抓一塊真正的磁鐵慢慢地在湯匙上來回摩擦。?　　經(jīng)過一番不懈的努力，現(xiàn)在湯匙已經(jīng)變成了磁鐵,它可以吸起一些輕小的金屬物體,比如小湯匙啦、夾子啦、發(fā)卡啦、月光寶盒什么的。? 　若是再將湯匙在桌子上敲一敲則湯匙又變回原來的樣子了.這是怎么回事呢？?　　其實道

51、理很簡單:構(gòu)成湯匙的金屬物質(zhì)可以被看成是一個個的小磁鐵,但由于它們的磁場方向不同,作用被相互抵消,整個湯匙也就沒有了磁性。而如果用一塊真正磁鐵的磁力將湯匙內(nèi)部的小磁鐵的磁場強行排列成同一方向,湯匙就會表現(xiàn)出磁力.將湯匙在桌子上一敲，其內(nèi)部小磁鐵的排列又被破壞掉,湯匙的磁力也就消失了。 熱學(xué)部分 １。 麥克斯韋速率分布率 一、演示目的 1． 模擬演示氣體分子具有一定速率分布的物理圖像，學(xué)習(xí)速率分布的概念； 2. 形象的演示速率分布與溫度的關(guān)系，并說明速率分布概率密度函數(shù)的歸一化。 二、原理　 麥克斯韋速率分布率指出:如不考慮任何勢場,在溫度為Ｔ的平衡狀態(tài)下，理想氣體分子在任

52、意速率間隔（v，ｖ＋dv)內(nèi)的概率為: ??????(１） 將(1)式改寫為　，其中:　 ??????（2) 稱為麥克斯韋速率分布函數(shù)　,表示分布在速率v附近單位速率間隔內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的比率。 根據(jù)麥克斯韋速率分布函數(shù)式畫出 函數(shù)關(guān)系曲線，叫做速率分布曲線，它形象的描繪出氣體分子按速率分布的情況.曲線下的總面積等于 ，它表示速率分布在 整個速率區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的比率,顯然為1,即 所有分布函數(shù)必須滿足的這一條件，叫歸一化條件。　 曲線的極大值所對應(yīng)的速率 Vp　叫最概然速率。它的物理意義是：若把整個速率范圍分成許多相等的小區(qū)間,則?。謕　所在的區(qū)間內(nèi)的

53、分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比最大?！? 由 可得　 由此可知， Vp 隨溫度?。?的升高而增大，隨分子質(zhì)量　m　的增大而減小，當(dāng) V = Vp 時,概率密度函數(shù)值　 由(2）式,可看出溫度對速率分布的影響，如圖１，溫度越高，最概然速率 Vp　越大,f（Vｐ)越小，由于曲線下面積恒等于1,所以溫度升高時曲線變得平坦些，并向高速區(qū)域擴展,即溫度越高，速率較大的分子數(shù)越多，分子運動越劇烈. 本實驗是速率分布的模擬實驗，其裝置是在類似伽兒頓板鐵釘點陣的右側(cè)設(shè)置了接收隔槽，每一個隔槽接收落球的數(shù)量與一定的水平速度有關(guān),隔槽接收落球的數(shù)量的分布反映了落球按水平方向速度的概率密度分布.因落球從漏斗下

54、落起始點的位置影響水平方向的速度分布，相當(dāng)于溫度對理想氣體速率的影響，因此,調(diào)節(jié)漏斗下落起始點的位置，稱為調(diào)溫。本實驗可定性地演示水平方向速度分布隨溫度的變化. 三、裝置 速率分布演示儀 四、現(xiàn)象演示 1. 將儀器豎直放置在地面上，推動調(diào)溫桿使活動漏斗的漏口對正溫度T1的位置.　 ２． 底座不動,按轉(zhuǎn)向箭頭的方向轉(zhuǎn)動整個邊框一周,使儀器恰好為豎直位置. 3.　鋼珠集中在儲存室里，由下方小口漏下，經(jīng)緩流板慢慢地流到活動漏斗中，再由漏斗口漏下，形成不對稱分布落在下滑曲面上，從噴口水平噴出。位于高處的鋼珠滑下后水平速率大，低處的滑下后水平速率小，而速率大的落在遠(yuǎn)處的隔槽內(nèi)，

55、速率小的落在近處的隔槽內(nèi)。當(dāng)鋼珠全部落下后，便形成對應(yīng) T1 溫度的速率分布曲線,即　曲線． 4．　拉動調(diào)溫桿，使活動漏斗的漏口對正　T2 （高溫）位置。 5． 再次按箭頭方向翻轉(zhuǎn)演示板３６０度，鋼珠重新落下，當(dāng)全部落完時，形成對應(yīng)　T2 的分布。 6?！纱畏植记€在儀器上繪出標(biāo)記,比較 Ｔ1　和?。裕病〉姆植?，可以看出溫度高時曲線平坦,最概然速率變大。 ７. 利用T１和Ｔ2兩條分布曲線所圍面積相等可以說明速率分布概率歸一化。 五、討論與思考： 1．　為什么隔槽系列落球的數(shù)量分布反映眾球的速率分布？ 2。 可否用本儀器演示氣體分子質(zhì)量對速率分布的影響?　 2. 壓

56、強的統(tǒng)計意義 一、演示目的　 演示氣體壓強的微觀模型,及其統(tǒng)計意義 二、原理 氣體對容器壁的壓力，是氣體分子對容器壁頻繁碰撞的總的平均效果，各個氣體分子對器壁的碰撞是斷續(xù)的，他們給予器壁沖量的方式也是一次次斷續(xù)的,但由于氣體分子數(shù)目極多,因此碰撞及其頻繁，他們對容器壁的碰撞總的來講就成了連續(xù)的給予器壁的沖量，也就是宏觀上表現(xiàn)為氣體對容器壁有持續(xù)的壓力作用。氣體對器壁單位面積上的壓力即氣體的壓強。　 氣體對容器壁的作用產(chǎn)生了壓強，壓強是一個宏觀的概念，它可以用氣體運動論定量的予以微觀的解釋。 利用氣體運動論關(guān)于理想氣體模型的基本微觀假設(shè),可定量的推導(dǎo)出氣體的壓強公式：

57、此式表明氣體壓強具有統(tǒng)計意義.　 本實驗中用小鋼球模擬氣體分子，利用外部電機使砧子產(chǎn)生振動，從而使放置于砧子上的小鋼球具有相應(yīng)的初速度。調(diào)節(jié)外加電壓的大小,改變砧子的振動頻率，從而改變鋼球的初速度.具有某一速度的鋼球與可動板相碰時,對其施加相應(yīng)的的力.單個鋼球?qū)蓜影宓呐鲎仓皇且粋€力脈沖,但多個鋼球的共同作用就表現(xiàn)為對可動板的恒定的沖擊力.　 三、裝置 分子運動演示儀 四、現(xiàn)象演示 1 接通電源,調(diào)節(jié)電流,使其不斷增大,致使小球初始運動速度增大，大量小球?qū)蓜影宓臎_擊力增大，可動板向上運動；　 2 當(dāng)電流為一恒定值時，大量小球的平均速度為一定值，對可動板的沖擊力恒定，于是

58、可動板幾乎靜止在某一位置； 3 調(diào)節(jié)電流，使其不斷減小,使小球初始運動速度減小,大量小球?qū)蓜影宓臎_擊力減小，可動板向下運動. 五、討論與思考： １ 氣體運動理論關(guān)于理想氣體模型的基本微觀假設(shè)認(rèn)為氣體分子是一個個彈性質(zhì)點，若設(shè)他們是非完全彈性，即分子碰撞過程中有能耗，將會產(chǎn)生怎樣的結(jié)果？ 2 氣體運動理論關(guān)于理想氣體模型的基本微觀假設(shè)認(rèn)為氣體分子彼此之間無相互作用，若設(shè)他們之間有一弱的引力或斥力，氣體的壓強公式將會有怎樣的變化？ 3　氣體運動理論關(guān)于理想氣體模型的基本微觀假設(shè)認(rèn)為氣體分子是一個個彈性質(zhì)點，若設(shè)他們有一定體積, 氣體的壓強公式將會有怎樣的變化?　 3、熱力學(xué)

59、第二定律演示(克勞修斯表述） 實驗?zāi)康模? 驗證熱力學(xué)第二定律克勞修斯表述，即熱量不可能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體而不發(fā)生其他變化，或者說熱量不可能自發(fā)地從低溫物體流向高溫物體。 ? 實驗原理: 熱力學(xué)第二定律基本內(nèi)容為： 1、熱不可能自發(fā)地、不付代價地從低溫傳到高溫.（不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體,而不引起其他變化,這是按照熱傳導(dǎo)的方向來表述的)； 2、不可能從單一熱源取熱，把它全部變?yōu)楣Χ划a(chǎn)生其他任何影響。 　　我們平常所說的高溫、低溫是人們約定的，而熱力學(xué)第二定律所說的高溫?zé)嵩椿虻蜏責(zé)嵩词且詿崃W(xué)溫標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)來定義的，而熱力學(xué)溫標(biāo)又是建立于卡諾定理基礎(chǔ)上。實驗時

60、壓縮機工作,活塞上下推動使卡諾管內(nèi)工質(zhì)(理想氣體)循環(huán)流動，于是在高溫?zé)嵩刺巸?nèi)部壓力增加，溫度升高，高溫?zé)嵩磳ν夥艧?內(nèi)部工質(zhì)經(jīng)節(jié)壓閥流向低溫?zé)嵩?而低溫?zé)嵩磧?nèi)部壓力低，于是從外界吸收熱量，最后工質(zhì)又流向壓縮機，經(jīng)壓縮機開始新的循環(huán).工作過程就是一個卡諾循環(huán)過程，主要是由于壓縮機做功,部工質(zhì)的物態(tài)發(fā)生變化來完成的,從而能很好地說明熱力第二定律的內(nèi)容. ?實驗儀器: 實驗操作： 開始實驗時,整個系統(tǒng)處于熱力學(xué)平衡狀態(tài)，全封閉壓縮機不工作，卡諾管內(nèi)的工質(zhì)呈氣體狀態(tài),低溫?zé)嵩醇案邷責(zé)嵩磧?nèi)部壓力相同,溫度也相同，這些可以從氣壓計及溫度計讀出. 　　實驗開始,接通電源，打開電源開關(guān)，全封閉

61、壓縮機工作,活塞上下推動，高溫?zé)嵩磧?nèi)部壓力增加，開始產(chǎn)生高溫高壓氣體，由于存在節(jié)壓閥，高溫高壓氣體在通過節(jié)壓閥之前，開始凝解,變成高壓液體，內(nèi)部溫度上升,高溫?zé)嵩撮_始向外界放出熱量。用手觸摸散熱器明顯發(fā)熱,溫度可達4０℃－50℃，又由于節(jié)壓閥的存在，使低溫?zé)嵩磧?nèi)部壓力很低，由節(jié)壓閥過來的工質(zhì)在其附近變成低壓液體,在低溫?zé)嵩刺庨_始蒸發(fā)，溫度下降，于是低溫?zé)嵩撮_始從外界吸收熱量，蒸發(fā)器表面結(jié)霜。這以后，卡諾管中的工質(zhì)又循環(huán)流到全封閉壓縮機處，再通過壓縮機推動活塞,開始下一次循環(huán).至此就完成一個完整的卡諾循環(huán)，實驗演示也就完成. 光學(xué)部分 １。 單縫衍射 一、演示目的 用激光演示單縫的衍

62、射條紋. 二、原理 光在傳播路徑中,遇到小障礙物（與光的波長差不多）時可繞過障礙物，偏離直線傳播進入幾何陰影區(qū)，在屏上形成明暗相間條紋的現(xiàn)象叫衍射現(xiàn)象。根據(jù)惠更斯—菲涅爾原理,當(dāng)一束平行光照射到單縫時，縫上各點都可看成發(fā)射球面波的子波源,每一波源都向各方向發(fā)射子波,因此光波的傳播方向發(fā)生變化.同時各點發(fā)射的子波在相遇區(qū)域發(fā)生干涉作用，在屏上形成光強非均勻分布的明暗相間的衍射條紋.衍射現(xiàn)象的本質(zhì)是各子波的相干疊加。 三、裝置 激光光源，單縫（可調(diào)縫寬)，屏。 四、現(xiàn)象演示 （1）打開激光光源，調(diào)節(jié)激光束照亮寬度可以調(diào)節(jié)的單縫.　 （2）在離單縫較遠(yuǎn)處（滿足遠(yuǎn)場條件）放

63、一屏,在屏上可觀察到夫朗和費單縫衍射條紋,它是一組非均勻分布的明暗相間條紋，中央明紋的寬度是其余明紋寬度的兩倍;明條紋級次越高亮度越弱。 （３）改變縫寬a，可觀察到衍射條紋的變化.縫寬ａ愈小，中央明紋愈寬,且衍射條紋向兩旁擴展.縫寬a擴大,中央明紋變窄，衍射條紋向中央收縮。 2。 不同尺寸的單縫單絲圓孔圓斑衍射 一、演示目的　 用激光演示單縫和圓孔的衍射條紋。 二、原理 圓孔衍射的原理與單縫衍射相同,根據(jù)惠更斯-菲涅爾原理，在光波照射圓孔的某一時刻,屏后任一點的光振動是圓孔上每一點都作為波源激起球面波在該點光振動的相干疊加，從而產(chǎn)生非均勻分布衍射圓環(huán)。尺寸減小時，衍射條紋（

64、或圓環(huán)）間距增大,衍射現(xiàn)象更加明顯. 三、裝置　 激光光源，不同尺寸的(單縫，單絲,圓孔,圓斑），屏 四、現(xiàn)象演示　 （1）使激光光束垂直照射到單縫上，可在屏上觀察到一組明暗相間非均勻分布的衍射條紋。改用不同尺寸的單縫，可觀察到衍射條紋的稀疏變化。　 (2）把單縫換成不透光的單絲,可觀察到類似單縫的衍射條紋。 (３）使激光光束垂直照射到圓孔上,由于光的衍射,在屏上出現(xiàn)非均勻分布的明暗交替的衍射圓環(huán)，中央為亮斑（愛里斑）。當(dāng)圓孔變大時，中央亮斑變小. (4)把圓孔換成不透光的圓斑,在屏上可觀察到類似圓孔的衍射條紋。 3． 一維二維光柵衍射 一、演示目的 用激光

65、演示一維光柵和二維正交光柵的衍射條紋。 二、原理　 光柵是由一組相互平行等寬度等間隔的狹縫組成的。光柵衍射圖樣是由每一條狹縫的單縫衍射作用和各狹縫衍射光的相互干涉作用的總效果。光柵衍射是多條單縫透射光波的相干疊加，其衍射條紋細(xì)窄而明亮；當(dāng)同時滿足光柵明紋條件和單縫暗紋條件時，將出現(xiàn)缺級現(xiàn)象。二維正交光柵是兩片交叉的一維光柵組成,是周期性排列的網(wǎng)格。衍射光斑是二維正交的衍射亮點 三、裝置 激光光源，不同縫數(shù)的一維光柵，二維正交光柵，不同間距的雙圓孔，屏?！? 四、現(xiàn)象演示 （1)使激光光束垂直照射到一維光柵上，在屏上可看到光柵衍射圖樣，即在寬闊的暗弱背景上,分布著強度不等的

66、細(xì)而銳利的亮條紋，在某些方向還出現(xiàn)缺級. （2）當(dāng)光柵上的狹縫是等寬等間隔的,衍射圖樣上明紋極大值的位置保持不變，但隨著狹縫數(shù)目的增加，明紋的寬度變窄、亮度增加，條紋間距增大。 （3）把一維光柵換成二維正交光柵,則屏上形成二維正交的衍射亮點。 （4）使激光光束垂直照射到雙圓孔上，則屏上形成雙孔干涉和圓孔衍射的疊加圖樣。改用不同間距的圓孔,衍射圖樣變化，當(dāng)圓孔間距減小時,中央亮斑變小，條紋間距變大。 4. 偏振片的起偏和檢偏 一、演示目的 用偏振片演示自然光的起偏和偏振光的檢偏?！? 二、原理 偏振片是利用晶體的二相色性原理，只讓某一方向（偏振化方向)振動的光通過，而吸收其它方向的光振動。當(dāng)自然光（光強為I0）經(jīng)過偏振片（起偏器）,能量損失一半，而成為線偏振光（光強為　）。線偏振光通過偏振片（檢偏器）時，通光狀態(tài)與偏振片的偏振化方向和線偏振光的偏振面的夾角α有關(guān)，轉(zhuǎn)動偏振片可看到透過光強呈正弦規(guī)律變化,滿足馬呂斯定律　,據(jù)此可用偏振片來檢驗線偏振光.　 三、裝置 自然光光源，偏振片（兩個），屏?！? 四、現(xiàn)象演示 (1)　把一個偏振片(起偏器）放在