大学物理演示实验(课堂课件.ppt

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1、青岛大学物理演示实验,多媒体课件,.,1,演示实验目录,力学部分,热学部分,电磁学部分,.,光学部分,2,离心力演示仪,力学部分,1,角动量守恒演示装置,纵波演示仪,水波盘,共振演示仪,质心运动演示,弦驻波演示仪,机械能守恒演示,简谐运动与圆周运动等效演示,气体流速与压强成反比演示,转动液体内部压强分布关系,竖驻波演示仪,转动定理演示仪,.,锥体上滚,3,力学部分,2,混沌摆,弹性碰撞,飞机的升力,伯努力演示仪,返回,.,4,热学部分,投影式伽耳顿板,麦克斯韦分布率演示仪,热力学第二定律（克劳修斯表述）,投影式相界临点状态演示仪,电热恒温水浴锅,返回,.,5,电磁学部分,高压带电作业演示装置,

2、互感概念演示仪,电磁驱动演示仪,超导磁悬浮列车演示仪,滴水自激感应起电仪,手触式蓄电池演示仪,跳环式楞次定律,尖端放电,雅格比天梯,三相旋转磁场,电磁波的发射、接收与趋附效应,等离子放电求,静电植绒,返回,.,赫姆霍兹线圈演示仪,6,热学部分,光纤通讯演示仪,红外接收演示仪,电光调制演示仪,偏振干涉演示仪,超声光栅演示仪,光学幻想,白光全息,太阳能利用,旋光色散,返回,.,7,飞机的升力,【,试验目的,】,：,通过演示了解飞机的升力是,如何产生的。,【,试验仪器,】,：,飞机的升力演示仪,【,实验原理,】：,流体流动时，在同一水平流,线上的,其压强,p,与流速,v,存在一定的关系：,2,p+,

3、?,v,/2=,恒量（伯努利方程）,它表明：,流速大的地方压强小，流速小的地,方压强大。飞机能在空中飞翔就是利用这一,原理的。,.,8,飞机机翼的形状是经过精心设计的，呈流线型，,下面平直，上面圆拱，飞行时能使流过机翼上,方空气的流速大于机翼下方的空气流速。从伯,努利方程来看，在速度比较大的一侧压强要相,对低一些，因此机翼下表面的压强要比上表面,大，形成一个向上偏后的总压力，它在垂直方,向上的分力叫举力或升力（图,a,）。实验指出，,举力与机翼的形状、气流速度和气流冲向翼面,的角度有关。正是举力的作用使飞机机翼向上,举起。如果机翼的上下形状相同（图,b,），那么,上下压强相同，就不存在压力差，

4、即没有升力。,（如下图）,.,9,【,操作步骤,】：,打开电扇开关，让气流,流过机翼，模拟飞机向前飞行。观察两种形,状机翼的不同运动情况：流线型机翼向上升,起，平直机翼纹丝不动。,.,10,【,试验现象,】,：,1,、,打开电源，用手可以感受到气流的,存在和分布。,2,、,可以观察到塑料管底部的泡沫球逐,渐升起。,3,、,用手盖住机翼的孔，塑料球下落，松,开手，球又升起。,.,返回,11,手触电池,【,试验目的,】,：,通过演示进一步理解接,触电位差的概念。,【,试验仪器,】,：,手触电池演示仪,【,试验原理,】,：,要使金属内电子脱离金,属表面的束缚所需的功，称为该金属的逸,出功。不同的金属

5、有不同的逸出功。两种,不同的金属相互接触时，逸出功小的金属,将失去电子而电位升高，逸出功大的金属,将获得电子而电位降低（如图）。结果,这两种金属之间就产生了电位差，称之为,接触电位差。,.,12,设,w,A,、,w,B,为金属,A,与,B,的逸出功（且,w,A,?,w,B,）,，,则,它,们,的,接,触,电,势,差,为,：,V,A,V,B,=,（,w,A,w,B,）,/e,因此，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，,表明回路中有电流。,.,13,【,操作步骤,】：,将双手分别放在铜板,（,w,4.65ev,）和铝板（,w,Al,4.

6、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（如图），当回路闭合,时，观察电流计的变化。,.,返回,14,雅格布天梯,【,试验目的,】,：,通过演示来了解气体弧,光放电的原理。,【,试验仪器,】,：,雅格布天梯演示仪。,【,试验原理,】,：,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。,.,15,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,?,=,?,U,）。其下端的空气最先被击,穿而放电。由于电弧加热（空

7、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。,【操作步骤】：,打开电源，观察弧光的产生，,移动及消失。,.,返回,16,超声光栅演示仪,【,试验原理,】,：,超声波是一种声波，它,的频率比人耳通常能够听到的声音的频率,高。压电晶体在,2-5MHz,频率的功率振荡,器激发下，可以产生频率在,10Hz,的超声波。,当把能激发超声波的压电晶体放在盛有蒸,馏水的液槽中，超声波在液体媒质中传播，,就在液体中形成周期性的互相

8、交替的一组,压缩和膨胀区域，压缩与膨胀引起液体密,度的变化，对光而言，导致液体折射率的,变化。,.,17,若使在液槽中的超声波从液体的上表面反,射，此时入射的超声波与反射的超声波将,在液体中形成驻波，具有密度变化的周期,结构，从而具有变化着的折射率的周期结,构。光通过这种液体时，引起改变的不是,光的振幅，而是光波的位相，起着一个相,位光栅的作用。它的周期等于超声波的波,长。人们称这种载有专长波的透明液体为,超声光栅。当把一束平行光垂直与超生驻,波的方向入射到液体上时，则光束将产生,衍射。在平上将看到一系列的明暗相间的,衍射条纹。,.,18,超声光栅演示仪装置结构：,图,1,是观察超生光栅所产生

9、的衍射图样的装置示,意图，其中：,是液槽；是压电晶体，它作为一个超声波源，由高频,振荡器驱动；是液槽顶部反射器，声波经反射器后在液,体中产生超声驻波；是激光光源；是扩束镜；是,f=100mm,透镜；是,f=50mm,透镜；是观察屏。,.,19,【,操作步骤和实验现象,】,：,1.,从激光器发出的光，经扩束镜扩束后反射,到准直镜上，以大于超声液槽窗口宽度的平行,光束，垂直与超声波传播方向投射到液槽上，,自液槽窗口射出的光经透镜后投射到位于其,角平面上的观察屏上。当高频振荡器未接通电,源时，平行光经液槽后不产生衍射，因而在屏上,只看到一亮点。,.,20,2.,接通信号源电源，选用正弦波，将信号源,

10、输出旋钮调至最大输出。固定一确定频率（按,液槽上标出的频率）此时在屏上看到有超声,光栅的衍射所产生的衍射图样，如图,3,所示。,.,21,3.,压电晶体的固有频率在,2.4MHz,左右（在,液槽上已标出）在这频率附近，改变信号,源的输出频率，屏幕上会周期出现清晰的,衍射图样。,【,注意事项及维护,】,：,1.,当取下液槽上盖向液槽注入蒸馏水是不要,注满，盖上盖与反射器时一定不要用力压，,以免损坏压电晶体。,2.,定期清洗液槽。,.,返回,22,等离子放电球,【,实验原理,】：,在通常情况下，气体分,子是中性的，但在外界因素（如火焰、紫,外线、放射线或强电场等）影响下，可以,电离形成电子和正离子

11、，电离后的气体的,正、负离子，在电场中随着电压的增高，,形成碰撞电离从而使气体可以导电。电流,通过气体，我们称之为“气体放电”。,“气体放电”的形式很多，如火花放电，,弧光放电等，即是气体在常压下放电。而,“等离子球”是低压气体（或叫稀疏气体）,在高频强电场中的放电现象。,.,23,【,试验操作,】,：,用手指轻触玻璃球的表,面，球内产生彩色的辉光。,【,试验说明,】,：,本展品演示低气压气体,在高频强电场中产生辉光的放电现象，使,观众认识到气体分子的激发、碰撞、电离、,复合的物理过程。,玻璃球内充有某种单一气体或混合气体，,球内电极接高频高压电源，手指轻轻触摸玻,璃球表面，人体即为另一电极，

12、气体在极间,电场中电离、复合，而发生辉光。玻璃球内,所充的气体不同，球内压强不同（即不同的,真空度），所产生的辉光的颜色也不同。,.,返回,24,滴水自激感应起电仪,【,实验原理,】：,滴水自激感应起电仪,是通过流动与玻璃管摩擦起电，在静电,感应出的电荷循环堆积，所带电荷量越,来越多，而产生越来越高的电位差的静,电起电装置。,(,如下图,),.,25,装置结构及技术参数：,1.,水,槽,2.,三通管,3.,软,管,4.,阀,门,5.,玻璃管,6.,金属壳,7.,金属杯,8.,导,线,.,9.,验电器,26,【,实验原理,】：,1.,首先将验电器和一个金属杯相连，然,后慢慢打开阀门，是三通玻璃管

13、口行成,水滴流，不一会就可观察到验电器因带,电而张开；,2,用手指拿住试电笔氖管的一端，用另,一端分别接触任意金属杯，可以发现氖,管发光，有闪光发生在氖管的那一端上,可判断金属杯带何种电荷。若闪光出现,在与手接触的一端，责备侧的带电体带,正电；,3.,用高压静电电压表测金属杯之间的电,压，可测到,8000V,以上的高压。,.,返回,27,电磁驱动演示仪,【,演示目的,】,：,利用电磁驱动演示仪,演示涡流的机械效应，即电磁驱动。观察,导体圆板在旋转磁场中的运动特性。,【,仪器结构,】,：,电磁驱动演示仪的结构如下图所,示,.,28,其中是由钕铁硼材料制成的两块永磁,体它固定在长方形铁板上：是定在

14、,L,型,铁架板上的电动机；是可绕水平轴在竖在,平面上转动的铝圆盘；是固定的托,.,饭,29,【,演示操作,】,：,接通电源,电动机通电开始旋转,电动机,2,带动永磁体,1,使之绕水平轴旋,转，继之在竖直平面内产生旋转磁场,由于涡流的机械效应驱动圆盘也跟着,旋转起来。两者转动的方向相同,但铝,盘旋转的速度始终小于永磁体,(,亦即磁,场,),的转速。这种现象称为电磁驱动。,视频,.,返回,30,高压带电作业演示实验装置,【,演示目的,】,：,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。,【,性能参数,】,：,电源：电向交流,220V,，输出电压,15000V

15、,绝缘凳：对地绝缘电压大于,50000V,。,.,31,【,演示仪结构,】,：,1.,静电电源,2.,电塔及输电线模型,3.,绝缘凳,4.,铝板,5.,导线挂钩,.,32,【,演示操作,】,：,1.,将高压电塔模型上的高压输电线与静电高压电源相连,接,；,2.,打开电源,；,3.,表演者赤脚咱在高压绝缘凳的铝板上，将于绝缘凳上,铝板连接导线挂钩挂在高压输电线上，于是表演者与,高压线电位相同，这是表演者可以随意接触高压线进,行不停电检修操作，这就是高压带电作业的原理。此,时表演者与地之间有很大的电位差，表演直不可接触,与地相连的导体,；,4.,演示完毕后，注意切不可从凳上直接下来，必须先将,连在

16、铝板上的导线挂钩从高压线上摘下，然后才能从,凳上走下来,。,.,返回,动画,33,共振演示仪,【,演示仪装置,】,：,.,34,【,实验原理,】,：,该仪器利用长短不同的弹性钢片在周期性外,力作用下作强迫振动，当弹性片的固有频率与,强迫外力的频率相同时产生共振现象。调节频,率，将在弹性片中可形成驻波。,【,演示操作,】,：,将仪器放置水平桌面上，接通电源，仔细调,节电源电压，使电机转速逐渐增快，可观察到,弹性钢片从长到短逐个振动，当调节到一定频,率时，在较长的钢片中可形成驻波。,.,返回,35,光学幻像,【,实验原理,】,：,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

17、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。,.,36,【,演示操作,】,：,接通电源，观众站到距展品米左右处，,可看到一只清晰的玫瑰，当你用手去摸时，,却没摸到玫瑰,。,返回,.,37,红外接收演示装置,【,实验原理,】,：,对于不可见的红外辐射想要确定它们的存在，,人眼是不可能的，必须借助于对红外敏感的接收,

18、元件，即红外探测器。它可以把目标发射的不可,见的红外辐射转变为易于测量的电信号。本装置,通过红外探测器来演示红外线的接收，即红外接,收报警器。,【,性能参数,】,：,电源电压：,220V,50HZ,38,红外接收距离：明火、烟头,4-6cm,.,使用环境条件：相对湿度不大于,90,，,温度为：,-15,45,摄氏度,【,仪器结构,】：,1,结构如图：（,1,）探测器（,2,）主机,（,3,）告警,（,4,）正常（,5,）信号输入,.,39,【,演示操作,】：,1,接通电源，打开电源开关，予热,5,分钟；,2,探测器开始工作，将热源靠近探测器，装置会,发出报警声，（辐射源可为：人体、火焰、电,烙

19、铁等）；,3.,辐射源离开后，报警声自动停止,；,.,。,4.,注意探测器不可受振动,返回,40,互感概念演示仪,【,仪器用途,】：,演示两个线圈之间的相互感应与位置之,间的关系及铁芯在线圈互感中的作用。,【,性能参数,】：,电源电压交流,220V,，线圈匝数,1000,匝。,.,41,【,仪器结构,】：,1.,机箱,2.,电源插座,3.,电源开关,4.,转向开,关,5.,输入插座,6.,线圈,7.,收录机,8.,扬,声器,.,42,【,操作方法,】：,1.,接通电源，打开电源开关（绿色）和收录机开,关，适当调节音量，将转向开关（红色）打向一,侧，这时可听到左喇叭有声音，这是收音机自身,发出的

20、声音，将转向开关打到另一侧，这时声音,停止；,2.,将两线圈分别接在机箱两侧的输入插座上，并,把两线圈放在同一直线上，这时可听到右喇叭有声,音，而且两线圈移近声音增大，移远，声音减小。,加入铁芯，声音可增大几倍，将两线圈处置放置，,声音减小，至消失。说明这是通过互感线圈感应过,来的声音；,3.,可以随意改变线圈的相对位置和方向观察两个,线圈的互感情况。,.,43,返回,角动量守恒演示仪,【,演示目的,】：,定性观察合外力矩为零的条件下，物体的,角动量守恒。,【,仪器装置,】：,.,44,【,演示操作,】：,演示者坐在可绕竖直轴自由旋转的椅子上，,手握哑铃，两臂平伸。使转椅转动起来，然后,收缩双

21、臂，可看到人和凳的转速显著加大。两,臂再度平伸，转速复又减慢。这是因为绕固定,轴转动的物体的角动量等于其转动惯量与角速,度的乘积，而外力矩等于零时，角动量守恒。,当人收缩双臂时，转动惯量减小，因此角速度,增加。,视频,返回,.,45,静电现象演示仪,该套仪器可演示静电系列试验，包括尖端放电、,静电跳球、静电摆球等。,【,装置结构,】：,1.,静电电源,.,46,2.,静电跳球,3.,静电摆球,.,47,4.,尖端放电,【,操作方法,】：,1.,静电跳球：,将两极板分别与静电起电机相连接，摇动起电机，,是两极板分别带正、负电荷，这是小金属球也带有与,下板同号的电荷。同号电荷相斥，异号电荷相吸，小

22、,球受下极板的排斥和上级板的吸引，跃向上级板，与,之接触后，小球所带的电荷被中和反而带上与上级板,相同的电荷，于是又被排向下级板。如此周而复始，,科观察到球在容器内上下跳动。当两极板电荷被中和,.,48,时，小球随之停止跳动。,2.,静电摆球：,将两极板分别与静电起电机相接。调节细有机玻璃棒，,使球略偏向一极板。摇动起电机，使两极分别带正、负,电荷。这是导体小球两边分别被感应出与临近极板异号,的电荷。球上感应电荷又反过来使极板上电荷分布改变，,从而使两极板间电场分布发生变化。球与极板相距较近,的这一侧空间场强较强，因而球受力较大，而另一侧与,极板距离较远，空间场强较弱，受力较小，这样球就摆,向

23、距球近的一极板。当球与这极板相接触时，与上面同,样的道理使球又摆回来。不断摇动起电机，球就在两极,板间往复摆动，并发出乒乓声。起电机放电后，则导体,小球会因惯性，在一段时间内作微小摆动，最后停止在,平衡位置。将乒乓球调节在两极间的电场力几乎相等，,故球不动。,.,49,3.,尖端放电：,将起电机的一极接在针形导体上，摇动起电机，,使针形导体带电。由于导体尖端处电荷密度最大，所,以附近场强最强。在强电场的作用下，使尖端附近的,空气中残存的离子发生加速运动，这些被加速的离子,与空气分子相碰撞时，使空气分子电离，从而产生大,量新的离子。与尖端上电荷异号的离子受到吸引而趋,向尖端，最后与尖端上的电荷中

24、和；与尖端上电荷同,号的离子受到排斥而飞向远方形成“电风”，把附近,的蜡烛火焰吹向一边，甚至吹灭。,视频,.,返回,50,静电植绒,【,试验目的,】：,演示静电植绒的基本原理和模拟静电在生产中的应,用。,【,实验原理,】：,绒丝在上下两极板间所建立的电场中极化而垂直排列，,在加之绒丝并非百分之百绝缘体，可带少量与下极板,同号的电荷，在强电场的作用下绒丝竖直地飞向上极,板，与上极板相碰，既中和并带与上极板相同的电荷，,在电场的作用下又迅速飞向下极板，这样绒丝在两极,板间上下飞舞。,.,51,若再上极板表面涂具有一定图案或文,字的粘结剂，两极板间加上直流高压,后，绒丝就可整齐而竖直地附着在图,案或

25、文字处。,返回,.,52,离心力演示仪,【,仪器用途,】：,本仪器用于演示弹性圆环在离心力的,作用下变扁的物理现象。,【,性能参数,】：,电源电压交流,220V,，电机转速,1200,转,/,分。,【,仪器结构,】：,两只相互垂直的圆环，固定在电机转轴上，,圆环可随电机转动而转动。轴上有一弹簧支,撑着圆环使其保持圆形。,.,53,【,现象演示,】：,1.,接通电源。,2.,当按下电源开关时，电机开始旋转，圆环,也随之转动。随着转速的加快,作用于圆环,上的惯性离心力迫使环壁向外拉，圆环克服,轴上弹簧的弹性力逐渐变扁。松开按钮开关,圆环恢复原状。,视频,返回,.,54,麦克斯韦速率分布演示仪,该仪

26、器采用翻转式速率分布演示板来模拟演,示热学中气体分子的速率分布，即麦克斯韦速率,分布。它可形象地演示出速率分布与温度的关系，,并说明速率分布概率归一化。,【,装置结构,】：,装置采用玻璃制作的封闭式结构，可翻转，自动,定位，重复使用。具体结构如下图：,.,55,1.,调温杆,2.,活动漏斗,5.,支,杆,6.,底,座,3.,下滑曲面,7.,边,框,4.,转向箭头,8.,隔,槽,9.,喷,口,10.,缓流板,.,11.,储存室,56,【,操作步骤,】：,l,、,将仪器竖直放置在桌面或地面上，推动调温杆,使活动漏斗的漏口对正温度,T1,的位置。,2,、,仪器底座不动，按转向箭头的方向转动整个边,框

27、一周，当听到“喀”的一声时恰好为坚直位置。,3,、,钢珠集中在贮存室里，由下方小口漏下，经缓,流板慢慢地流到活动漏斗中，再由漏斗口漏下，形,成不对称分布地落在下滑曲面上，从喷口水平喷出、,位于高处的钢珠滑下后水平速率大，低处的滑下后,水平速率小，而速率大的落在远处的隔槽，速率小,的落在近处隔槽，当钢珠全部落下后，便形成对应,T1,温度的速率分布曲线，即,f(v),v,曲线。,.,57,4,、,拉动调温杆，使活动漏斗的漏口对正,T2,（高温）,位置。,5,、,再次按箭头方向翻转演示板,360,度，钢珠重新落,下，当全部落完时，形成对应,T2,的分布。,6,、,将两次分布曲线在仪器上绘出标记，比较

28、,T1,和,T2,的分布，可以看温度高使曲线平坦，最概然速率,变大。,7,、,利用,T1,和,T2,两条分布曲线所围面积相等可以说,明速率分布概率归一化。,视频,返回,.,58,普氏摆,【,演示说明,】：,柔性摆在做往复的单摆运动（即摆球在一平,面内做往复的摆动）。当观察者通过光衰减,镜，同时用双目观看摆球时，会发现此时的,单摆轨迹变成了圆锥摆，摆球的运动轨迹成,为一椭圆形。将光衰减镜子反转到,180,度时，,摆动的运动轨迹发生了改变。这一现象由,Pulfrich,发现，至今已有,70,多年，仍未得到,满意的解释，成为一个未解之谜。,.,59,【,操作步骤,】：,1.,使摆球做水平方向摆动。,

29、2.,不带光衰镜观察摆球摆动的轨迹。,3.,站在与摆球轨迹相垂直位置上，拿起光衰,减镜，双目通过镜片观察摆球，看它的轨迹,有什么变化。,4.,将光衰减镜反转,180,度，再观察摆球运动,轨迹，看有什么变化。,.,60,气体流速与压强成反比演示仪,【,演示目的,】：,定性验证由伯努力方程所给出的流速与压强,的关系，即流速大处压强小，流速小处压强,大。,【,仪器结构,】：,为了定性验证流速与压强的反比关系，增加,演示实验的趣味性，设计了如下演示仪，其,结构如下：,.,61,.,演示仪底座，内部装有可绕竖直轴转动的电动机；,.,带有叶片在电动机驱动下可绕竖直轴快速旋转的,旋转体；,.,在底座水平面上

30、旋转的圆环形纸片；,.,隔离罩，防止外面气流对叶片附近气流的影响；,.,电动机电源开关，按此键可使电动机旋转，近而,驱动叶片转动。,.,62,【,操作步骤,】：,1,按压电键，是电动机电源接通，电动机开始,绕竖直轴旋转，并带叶片旋转；,2,由于叶片绕竖直轴旋转，带动周围空气也绕轴,旋转，由于叶片转动的角速度,W,恒定，而其边缘线,速度,V,与叶片水平半径,R,有如下关系,:V=RW,赤道面,半径,R,大，则,V,大，而两极附近半径,R,小,V,则小；,3,由此赤道面空气绕轴转动的速度大于上，下两,极的空气转动速度；,4,由于空气转速与压强成反比，则赤道面的压强,小于两极附近的压强，于是环形纸面

31、悬浮在赤道面,上。,.,63,【,注意事项,】：,1.,纸环要轻，并使其环的中心尽量与转轴重,合；,2.,如环形纸环缠绞在轴上可重新放置，在进,行演示。,视频,返回,.,64,青铜三宝,“,青铜三宝”是上海交通大学中华青铜,公司研制推出的，是世界上第一套青铜文化,科技物理教具。,1.,变音钟：,变音钟取故编钟之形，用现代特殊功能铜合金铸,成。常温下敲击编钟，声似木鱼，加热后则轻敲似,铃，清音袅绕。因寓意“心诚则灵”，而得名“诚,则灵变音钟”。,此钟用铜合金为反铁磁性材料，其金属内阻尼系,数大，敲击后产生拍频的衰减快。加热后温度上升,至尼尔点发生相变，成为吸磁质材料，从而恢复一,般铜合金特性。,

32、.,65,2.,喷水鱼洗：,铜喷洗是古代盥洗用的青铜器皿，形似浅盆。在,同盆洗中盛满清水后，当手心用力摩擦两环耳时，,从洗内发出悦耳的“嗡嗡”之声，同时洗的水面水,波激荡，随着声音增大，会从鱼口向上喷出四簇晶,莹透亮的水珠。,.,66,其原理是在双手有规律地摩擦作为振源的环耳时，,铜喷洗作受迫振动。一旦双手的摩擦产生的振动频,率与铜喷洗固有频率相同或相近时，便发生共振。,铜喷洗内壁的入射波与反射波迭加，产生干涉，形,成驻波。对圆喷状物体来说，最易产生的驻波形式,为四个波节和四个波幅，它们等距离地沿周围分布，,而在波幅处巧妙地设计了四条鱼的口，由于波幅处,的振幅最大，使晶莹的水珠溅起，犹如四条鱼

33、口喷,泉。,3.,透光镜：,源于西汉的“透光镜”，在阳光（直射光）的照,射下，能在反射光中将镜背的纹饰成像在反射屏,（或墙面）上。北宋科学家沈括在他的“梦溪笔谈”,中指出，因为镜背面有花纹，致使镜面也呈现出相,对应的微观曲率，肉眼虽难容易觉察，但当镜子反,.,67,射光线时，由于长光程放大效应，就能在屏上反映,实际上，制造透光镜的方法很多，例如用简单的,手工补充研磨抛光法直接在镜面上磨出花纹槽沟即,可。因为槽沟很浅，又圆滑无棱，肉眼极难察见，,反光时却能收到“透光”效果。当然，采用这种方,法，要使反射光斑中的花纹与镜背图案完全一致，,要下相当大的功夫才行。,.,68,跳环式楞次定律演示装置,【

34、,演示目的,】：,利用通电线圈及线圈内的铁芯所产生的变化磁场,与铝环的相互作用，演示楞次定律。,【,演示装置,】：,铁芯为,26 X 450,的软铁棒，线圈为有机玻璃骨架、,0.7mm,高强度漆色线绕制而成,.,69,【,演示原理,】：,当线圈中突然通电流时，穿过闭合的小铝环中的,磁通量发生变化，根据楞次定律可知，闭合铝环中,会产生感生电流、感生电流的方向和原线圈中的电,流方向相反。因此与原线圈相斥，相斥的电磁力是,铝环上跳。,【,演示操作,】：,1.,闭合铝环的上跳演示,将电源插座插入电源，打开电源开关，将铝环套,入铁棒内按动操作开关。当开关接通则铝环高高跳,起，当保持操作开关接通状态不变，

35、则铝环保持一,定高度，选在铁棒中央；当断开操作开关，则铝环,落下。,.,70,2.,带孔铝环的演示,重复上述步骤，然后将带孔的铝环套入铁棒内，,按动操作开关。当开关接通瞬间，铝环上跳，但高,度没有不带孔的铝环高；保持操作开关接通状态不,变，铝环则保持某一高度不变，悬在铁棒中央某一,位置，但没有不带孔的铝环悬的高；当把操作开关,断开后，铝环落下。,3.,开口铝环的演示,重复上述步骤，然后将开口铝环套入铁棒内按动,操作开关，开口铝环静止不动。,.,71,返回,讨,论,：,上述实验现象反映了楞次定律的内容。当线圈通,有电流时，将在铁芯中产生交变磁场，套在铁芯中,的铝环将产生感生电流，感生电流的方向与

36、线圈中,的电流方向相反，因此与线圈相斥，使得铝环上跳；,当带孔的铝环重复上述实验时由于感生电流没有不,带孔的铝环大，所以它没有不带孔的铝环跳的高；,当开口铝环重复上述实验时，由于开口铝环形不成,闭合回路，无感生电流，没有受到电磁力的作用，,.,72,所以静止不动。,形状记忆合金,【,实验原理,】：,形状记忆效应是呈热弹性马氏体相变的合金所具,有的一种奇特的功能，既合金处于低温相是予以塑,性形变，加热到临界温度以上通过逆相变恢复其原,始形状的现象。形状记忆合金效应分为三种类型：,1.,合金处于低温时予以适当形变，加热到临界温度以上通过,逆相变恢复其原始形状，冷却时不恢复低温相形状的现象称,为单程

37、记忆效应。,2.,加热时恢复高温相形状，冷却时恢复低温相形状的现象称,为双程记忆效应。,3.,加热时恢复高温相形状，冷却时由高温形状先恢复为平直,状，继续冷却则最终变为取向相反的高温相形状的现象称为,全程记忆效应，它是一种特殊的双程记忆效应。,.,73,具有形状记忆效应的合金称为记忆合金。,现已发现的形状记忆合金有,20,余种，其中应,用广泛的只有,TiNi,基合金和铜基合金。,【,演示模型,】：,形状记忆合金演示模型是以不同的结构形式展示,记忆合金记忆恢复特性并蕴含相变、能量转换（热,能,机械能）等其它物理意义的装置或元件的总称。,.,74,1.,偏心曲柄型热机：,是利用形状记忆合金记忆恢复

38、,特性，记住不同温区之间的力矩差驱使轮盘转动的,装置（如图）。,.,75,2.,记忆合金花：,是利用形状记忆合金双程记忆效应,制成的,随温度变化可自行开，闭的仿菊花花朵,（如图）。,.,76,3.,记忆合金弹簧：,是利用形状记忆合金双程记忆效,应制成的，水温度变化可自行伸，缩的感温驱动元,件（如图）,充分展示了工业用形状记忆合金元件典型结构。,采用,CuZnAl,记忆合金丝，表面镀锡，热风或热水为,热源，伸缩温度为,65,85,。,.,77,阴极射线在磁场中的偏转,【,演示目的,】：,观察电子束在磁场中的偏转并验证洛仑兹力的规律。,【,原理与操作,】：,阴极射线管的阳极和阴极分别接感应圈的正负

39、极。,在感应圈正确工作时，射线管两极在强电场作用下，,从阴极发射电子束,-,阴极射线，阴极射线经狭缝,射在斜置的荧光屏上，可显示为一直线。以条形磁,铁从水平并垂直方向移近射线，可见射线偏转，靠,的越近，偏转越甚；改变磁铁的极性，可见偏转方,向也改变。根据磁铁的极性和射线的偏转方向可验,证洛仑兹力的规律。,注意：,要正确选择感应圈极性，输出电压不要过高。,.,78,转动定理演示仪,【,仪器用途,】：,本仪器用于演示观察角加速度与力矩和转动惯量,的关系。,【,仪器结构,】：,1.,底座,2.,轴杆（用滚珠轴承,固定可自由转动）,3.,绕线轮,4.,重物（沿水平杆位,置可移动）,5.,定滑轮,6.,

40、砝码,79,.,【,演示步骤,】：,用左右两套结构完全相同的装置做对比实验,1.,将两套装置上的重物固定在距轴都相同的位置上。,2.,将两套装置的线轮上绕等长的线绳，线绳上挂质,量相同的砝码。将量砝码都绕到最高位置，同时,施放两个转动系统。使它们在砝码的力矩下开始,转动。可见两套系统在相同力矩作用下，转动惯,量相同，角加速度和转速也相同。,3.,将一套装置上的重物固定在距轴最远处，而将另,一套装置上的重物固定在距轴很近处。,4.,讲砝码绕到最高位置，同时施放两个转动系统使,它们在砝码的力矩下开始转动。可见重物靠近轴的,系统旋转的快，另一个慢。说明当力矩相同时，转,动惯量与小角速度愈大。,.,8

41、0,5.,将两套装置上的重物在距轴相同的位置上，两线,绳所挂砝码，其中一个再增加一个砝码，使作用力,矩增加一倍。将砝码绕到最高位置，同时施放两个,转动系统，可观察到力矩大的系统旋转较快，另一,个系统转动较慢。说明转动惯量相同时，力矩越大，,角加速度越大。,返回,.,81,转动液体内部压强分布演示仪,【,演示原理,】：,该仪器利用两个小球（比重分别大于和小于水）,在转动转盘上透明管中的上升和下降来演示转动系,统中液体内部压强的变化及所受的离心力。,【,仪器结构,】：,轻球（比重小于水）,2.,“V”,透明管（有机,玻璃）,3.,液体（水）,4,重球（比重大于水）,5,支架,6,电动机,7,转盘,

42、82,.,【,操作方法,】：,转盘静止是可以看到重球在透明管的底部，轻球,浮在管的水平面上。接通电源，按动遥控开关，使,转盘转动（注意：电压最高只能调到,175V,，若转速,快可调低电压，否则转速太快易发生危险），可观,察到重球逐渐上升，轻球逐渐下降。当深色球升到,顶部后，断开电源，转盘转速将逐渐减慢，可观察,到两个小球做与转盘键快事相反的运动，或可手动,立即停止转盘转动，可静止观察这一运动现象，从,而分析转动一体的内部压强分布。,返回,.,83,纵波演示仪,【,仪器用途,】：,演示纵波的传播及纵波驻波。,【,性能参数,】：,电源：单向交流,220V,。振源频率,2Hz,【,仪器结构,】：,1

43、.,支架,2.,特制弹簧,.,3.,电动振源,84,【,操作方法,】：,接通电源使振源按固定频率开始振动，固定在振源,上的弹簧向另一方向传播振动，可以清晰地看到弹,簧上传播这疏密相间的纵波。若将弹簧末端固定在,支架上时，传播过来的纵波在弹簧的末端产生反射,波，结果可以观察到驻波现象，在弹簧的后半部驻,波较为明显。,返回,.,85,大型涡电流演示仪,【,演示目的,】：,演示法拉第电磁感应定律。,【,原理与操作,】：,在一线圈上方套一闭合的铝环，当线圈中通有,交变电流时，根据法拉第电磁感应定律，通过铝环,的磁通量发生变化，在铝环中就产生感应电动势，,因为铝环闭合，就会产生感应电流，铝环就会与载,流

44、线圈发生相互作用。定量分析表明，铝环在半个,周期时间内受到排斥力，在下半个周期内将受到吸,引力，但因铝环有自感存在，使得一个周期内的相,互作用是排斥力占主导地位，当排斥力大到足以抵,消铝环的重力，铝环就会被弹起。,.,86,大型涡电流演示仪由左右两个线圈构成，中间,用弧形金属杆相连，其上套有闭合铝环。演示时按,下按钮，右边的铝环就沿金属杆被弹跳到左边，再,按一下，则铝环又被弹回到右边。,.,87,小型涡电流演示仪,【,演示目的,】：,演示涡电流的机械效应。,【,原理与操作,】：,根据法拉第电磁感应定律，当磁铁与金属材料,之间有相对运动时，金属材料内就会形成涡电流，,涡电流的存在就会阻碍磁铁和金

45、属之间的相对运动。,涡电流越大，这种阻碍作用就会越强，而涡电流的,强弱在材料一定的情况下，与材料的形状、大小密,切相关。,演示时，让一块磁铁分别从三个一定高度的中,空铝管（,A,、,B,、,C,）顶端落下，其中,A,是管壁完好的,铝管，,B,是管壁上开有狭缝的铝管，,C,是管壁上加工,出许多圆孔的铝管。,.,88,观察并比较在三种情况下磁铁下落的快慢情况。,实验的现象是明显的：磁铁在,A,管中下落得最慢，,C,管中则快些，而在,B,管中下落速度是最快的。这是,因为管壁完整的铝管有助于形成涡电流，磁铁受到,的阻碍作用强，故磁铁在其中下落时，运动得最慢；,对于管壁上有一条缝的铝管，由于缝的阻断作用

46、，,不易形成涡电流，磁铁受到的阻碍作用弱，故磁铁,在其中下落就快；而在管壁上开许多孔的铝管，虽,有阻断涡电流的作用，但没有开缝的阻断作用强，,故磁铁在其中落下时，运动的快慢就介于,A,、,B,之间，,较管壁完整的快，比管壁上开缝的要慢。,.,89,角动量守恒定律（茹可夫斯基凳）,【,演示目的,】：,验证角动量守恒定律,【,演示原理,】：,系统绕某一定轴转动时，若所受的合外力矩为零，,则系统的角动量守恒。即：,J1W1=J2W2,.,当,J2J1,时,则,W2W1,反之亦然！,【,演示操作,】：,演示者坐在可绕竖直轴自由转动的座椅上，手持哑,铃，两臂平伸，由旁人助其旋转或自己设法转动起,来，然后

47、慢慢收敛双臂，可以看到转速不断增大,（因为,J,不断变小，所以,W,不断变大）。若把两手再,平伸，则转速就由大变小（,J,变大，,W,变小）。,返回,.,视频,90,混沌摆,【,演示目的,】：,通过混沌摆的运动，演示该力学系统的混沌性质。,【,演示原理,】：,一个动力学系统,如果描述其运动状态的动力学,方程是线性的，则只要初始条件给定，就可预见以,后任意时刻该系统的运动状态。如果描述其运动状,态的动力学方程是非线性的，则以后的运动状态就,有很大的不确定性，其运动状态对初始条件具有很,强的敏感性，具有内在的随机性。我们现在这个系,统就是一个非线性系统，常常一个很小的扰动，会,引起很大的差异，导致

48、不可预见结果的出现，这种,现象我们称之为混沌。这种摆我们称之为混沌摆。,.,91,【,演示操作,】：,手持轴柄给系统施加一冲量矩，系统开始运动，,运动情况复杂，前一时刻难以预言后一时刻的运动,状态。重新启动，由于初始状态的不同，系统的运,动情况就差别很大。这反映了系统运动的混沌性质。,(,如图,),视频,.,返回,92,伯努力悬浮器,【,演示目的,】：,演示伯努力定律。,【,原理与操作,】：,十八世纪瑞士物理学家丹尼尔,伯努力发现，,理想流体在重力场中作稳定流动时，同一流线上各,点的压强、流速和高度之间存在一定的关系,(,即伯,努力方程,),：,若在同一水平流线上，则有,.,93,?,：流体密

49、度，,P,1,、,V,1,为一处流体的速度和压强，,P,2,、,V,2,为另一处流体的速度和压强。显然，当流体,流过物体表面时，如流速大，则压强小，如流速小，,则压强大。,演示时，将圆盘托起到空气出口处，空气沿圆,盘四周高速流出，根据伯努力方程，因为圆盘上方,气体的流速比下方大，故圆盘上方的压强小，而下,方压强大，对圆盘产生一个向上的推力。在一定的,情况下（注意圆盘和空气出口之间的间隙），当这,个推力大到足以抵消圆盘自身的重力时圆盘就会悬,浮起来。,.,返回,94,车轮式进动演示仪,【,演示目的,】：,演示车轮式回转仪的回转效应。,【,演示原理,】：,如图,1,，当车轮式回转仪的轮子绕自转轴以

50、,角速度,W,高速旋转时，其角动量,。若,支点,O,不在系统重心，系统将受到重力,矩,作用，由角动量定理,知，,车轮自转轴将绕坚直轴发生进动，其进动角,速度,，,方向由,的方向决定。,.,95,【,演示操作,】：,(1),适当调节支点位置，使系统处于平衡状态，之,后在支点,O,点的右侧加一重物。,(2),左手扶住横杆，右手驱动车轮，使之绕自转轴,以,W,高速转动。,(3),放手后，即可观察到如图,1,所示的进动现象。,.,96,(4),若在上述横杆上加的重物，是在支点,O,点的左,侧，重复上述操作，可观察到如图,2,所示的进动现,象。因绕自转轴,W,的方向不变，但外力矩的方向改,变了，所以可以