物理演示實驗教程

前言

傳統(tǒng)意義上的物理演示實驗是指在物理課堂上，密切結(jié)合課堂講授內(nèi)容，由教師操作給學(xué)生看的實驗.這些實驗裝置簡單、主題突出、操作簡單、效果直觀、生動形象、富有啟發(fā)性，在幫助學(xué)生理解、掌握相關(guān)物理概念，提高學(xué)習(xí)興趣方面有著十分重要的作用。近年來，隨著技術(shù)進(jìn)步，演示手段、演示儀器也在不斷創(chuàng)新，演示內(nèi)容早已超出了傳統(tǒng)的課堂教學(xué)內(nèi)容，新開發(fā)的演示儀器一般都有很強的時代性、趣味性和科普性，為了滿足通識教育和科普教育的需要，目前越來越多的高校將物理演示實驗室建成了開放實驗室，有的已經(jīng)接近于小型科技展覽館的規(guī)模，并面向所有理工科和文科類大學(xué)生開設(shè)了“物理演示實驗”這門公共選修課.正是在這樣的環(huán)境下，我們根據(jù)多年來實驗教學(xué)改革的成果和經(jīng)驗，編寫了這本《物理演示實驗教程》。本教程共分力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)和光學(xué)四個部分，每個部分又分為若干個類別，共計112個演示實驗內(nèi)容.每個實驗均按照“實驗?zāi)康摹?、“實驗裝置”、“實驗原理”、“實驗步驟與演示效果”、“注意事項”和“思考題”組織編寫，此外，本教程還具有如下幾個顯著特點：1.實驗原理部分力求通俗易懂，適合通識教育和科普教育根據(jù)多年來的教學(xué)經(jīng)驗，選修“物理演示實驗”課程的學(xué)生大多是大學(xué)低年級學(xué)生以及文科類學(xué)生，許多學(xué)生只有高中物理基礎(chǔ)，因此作者在編寫時盡量避免復(fù)雜、深奧的數(shù)學(xué)公式，力求使用通俗易懂的科普語言和一些簡單必要的物理定義式解釋實驗原理，這樣既能使理工類的學(xué)生能加深對相關(guān)物理概念的理解，激發(fā)好奇心，提高學(xué)習(xí)興趣，又能對文科類學(xué)生起科普教育的作用。2.實驗內(nèi)容按類劃分，便于分類教學(xué)本教程共分四個部分，每一部分又分為若干個類別，在同一類別的實驗中，我們將實驗原理、演示主題基本相同的幾個實驗集中在一起，例如實驗1.15～實驗1.18都是受迫振動與共振類演示實驗，實驗1.25～實驗1.30都是駐波類演示實驗，其中第一個實驗的實驗原理通常寫得比較具體詳細(xì)，特別適合學(xué)生閱讀，即使是對于沒有相關(guān)物理基礎(chǔ)的學(xué)生，也能通過閱讀本教程，理解相關(guān)概念和實驗原理。

內(nèi)容概要

本書是國家級物理實驗教學(xué)示范中心系列教材之一，該系列教材是在總結(jié)武漢大學(xué)物理實驗教學(xué)示范中心近十年實驗教學(xué)改革成果的基礎(chǔ)上編寫而成的，本書分為力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)和光學(xué)四個部分，每個部分又分為若干個類別，共112個演示實驗，書中的演示實驗內(nèi)容不僅可以加深對物理知識的理解，同時還具有很強的趣味性和科普性。
本書可作為高等學(xué)校大學(xué)物理演示實驗課程的教材或參考書，也可供社會瀆者閱讀。

書籍目錄

一 力學(xué)部分
 機(jī)械能守恒與轉(zhuǎn)換類
 實驗1.1 錐體上滾
 實驗1.2 滾擺(麥克斯韋滾)
 實驗1.3 七聯(lián)球碰撞演示
 實驗1.4 過山車
 角速度矢量合成類
 實驗1.5 角速度矢量合成演示儀
 實驗1.6 (球形剛體的)角速度矢量合成演示實驗
 角動量定理及角動量守恒類
 實驗1.7 茹科夫斯基轉(zhuǎn)椅演示角動量守恒
 實驗1.8 懸掛式角動量守恒演示實驗
 實驗1.9 大型回轉(zhuǎn)定向儀
 實驗1.10 角動量合成演示實驗
 實驗1.11 陀螺的進(jìn)動
 實驗1.12 車輪的進(jìn)動
 剛體的平面平行運動及轉(zhuǎn)動定律類
 實驗1.13 剛體的平面平行運動(斜面圓柱式)
 實驗1.14 轉(zhuǎn)動定理演示儀
 受迫振動與共振類
 實驗1.15 豎直方向彈簧振子的受迫振動與共振演示
 實驗1.16 多諧單擺的受迫振動與共振演示
 實驗1.17 彈簧片的受迫振動與共振演示
 實驗1.18 共振小娃演示實驗
 振動合成類
 實驗1.19 簡諧振動的合成演示
 實驗1.20 音叉
 實驗1.21 激光李薩如圖形演示實驗
 波動類
 實驗1.22 彈簧縱波演示儀
 實驗1.23 水波盤演示儀
 實驗1.24 弦駐波和環(huán)形駐波演示實驗
 實驗1.25 彈簧縱駐波演示實驗
 實驗1.26 液體駐波演示實驗(昆特管)
 實驗1.27 聲懸浮演示實驗
 實驗1.28 魚洗
 流體力學(xué)類
 實驗1.29 伯努利懸浮器演示實驗
 實驗1.30 伯努利定律演示實驗
 實驗1.31 氣體流速與壓強的關(guān)系演示實驗
 實驗1.32 流體流線演示實驗
 實驗1.33 空氣的黏滯現(xiàn)象
 其他
 實驗1.34 傅科擺
 實驗1.35 轉(zhuǎn)動液體中的壓強分布
 實驗1.36 離心力演示
 實驗1.37 大型混沌擺
二 熱學(xué)部分
 實驗2.1 氣體動理論的模擬演示
 實驗2.2 氣體速率分布模擬演示實驗
 實驗2.3 熱聲制冷效應(yīng)演示實驗
三 電磁學(xué)部分
 靜電類
 實驗3.1 靜電跳球與靜電擺球
 實驗3.2 幾種常見帶電體的電場線
 實驗3.3 導(dǎo)體表面的場強大小與曲率的關(guān)系
 實驗3.4 尖端放電系列實驗
 實驗3.5 避雷針
 實驗3.6 靜電除塵
 實驗3.7 “鳥籠”演示靜電屏蔽現(xiàn)象
 實驗3.8 滴水自激感應(yīng)起電
 實驗3.9 高壓帶電作業(yè)
 實驗3.10 雅各布天梯
 實驗3.11 輝光球
 實驗3.12 電介質(zhì)的極化
 手觸電池與溫差電現(xiàn)象類
 實驗3.13 手觸電池
 實驗3.14 溫差電流演示實驗
 實驗3.15 溫差發(fā)電演示實驗
 實驗3.16 帕爾貼效應(yīng)演示實驗
 實驗3.17 溫差電磁鐵演示儀
 電路類
 實驗3.18 基爾霍夫定律演示實驗
 實驗3.19 RC電路時間常數(shù)演示實驗
 磁力類
 實驗3.20 磁力演示實驗
 實驗3.21 磁力懸球演示實驗
 實驗3.22 安培力演示實驗
 實驗3.23 巴比輪演示儀演示磁力矩
 磁介質(zhì)類
 實驗3.24 順磁質(zhì)磁化的模擬演示
 實驗3.25 巴克豪森效應(yīng)演示實驗
 實驗3.26 熱磁輪
 實驗3.27 光點反射磁致伸縮演示實驗
 電磁感應(yīng)類
 實驗3.28 電磁感應(yīng)演示實驗
 實驗3.29 楞次定律及磁懸浮演示實驗
 實驗3.30 跳環(huán)式楞次定律演示儀
 實驗3.31 渦電流演示實驗
 實驗3.32 互感音頻演示儀
 實驗3.33 電磁驅(qū)動
 實驗3.34 單相旋轉(zhuǎn)磁場演示實驗
 實驗3.35 旋轉(zhuǎn)磁場與感應(yīng)電機(jī)演示實驗
 實驗3.36 渦流熱效應(yīng)
 實驗3.37 渦流阻尼擺
 其他
 實驗3.38 趨膚效應(yīng)演示實驗
 實驗3.39 電磁波的發(fā)射與接收演示實驗
 實驗3.40 亥姆霍茲線圈磁場演示實驗
四 光學(xué)部分
 幾何光學(xué)類
 實驗4.1 薄透鏡的成像規(guī)律
 實驗4.2 薄透鏡焦距的快速測定
 實驗4.3 透鏡像差系列實驗
 實驗4.4 彎曲的激光束
 實驗4.5 光學(xué)幻影
 實驗4.6 窺視無窮——反射多像簇的動態(tài)變幻
 光的顏色
 實驗4.7 光的色散現(xiàn)象
 實驗4.8 三基色合成演示實驗
 光通信
 實驗4.9 光通信演示實驗
 光的干涉類
 實驗4.10
四個雙光速干涉的演示實驗——楊氏雙縫、菲涅耳雙面鏡、雙棱鏡、勞埃德鏡
 實驗4.11 薄膜干涉實驗1——薄云母片的等傾干涉
 實驗4.12
薄膜干涉實驗2——兩平晶間空氣膜的等厚和等傾干涉(激光照射)
 實驗4.13 薄膜干涉實驗3——牛頓環(huán)(激光束照射，反射到屏幕)
 實驗4.14 薄膜干涉實驗4——肥皂膜的等厚干涉
 實驗4.15 細(xì)玻璃管的干涉
 實驗4.16 用邁克耳孫干涉儀演示等傾、等厚干涉條紋
 光的衍射類
 實驗4.17
光的菲涅耳衍射實驗——圓屏衍射、圓孔衍射、針尖衍射、十字孔衍射、直邊衍射
 實驗4.18 夫瑯禾費衍射1——單縫、單絲、雙縫、多縫、圓孔、圓屏
 實驗4.19 夫瑯禾費衍射2——一維光柵、正弦光柵、二維正交光柵
 實驗4.20 菲涅耳衍射與夫瑯禾費衍射的區(qū)別
 實驗4.21 波帶片
 實驗4.22 全息照相
 實驗4.23 阿貝成像原理與空間濾波
 實驗4.24 θ調(diào)制演示實驗
 光的偏振類
 實驗4.25 偏振儀上的起偏與檢偏實驗
 實驗4.26 反射與折射的偏振實驗——布儒斯特定律
 實驗4.27 晶體的雙折射及雙折射引起的偏振現(xiàn)象
 實驗4.28 波片圓、橢圓偏振光的產(chǎn)生與檢驗
 實驗4.29 顯色偏振
 實驗4.30 會聚偏振光的干涉
 實驗4.31 旋光現(xiàn)象及旋光色散
 其他
 實驗4.32 激光合成圖案演示實驗

章節(jié)摘錄

插圖：如果將一根導(dǎo)體棒的一端加熱，實驗表明，在導(dǎo)體棒的兩端將會出現(xiàn)電勢差，這是因為金屬中的自由電子和氣體分子一樣，在溫度不均勻時會產(chǎn)生熱擴(kuò)散，自由電子會從高溫端擴(kuò)散到底溫端，在導(dǎo)體的低溫端積累起來，從而在導(dǎo)體兩端產(chǎn)生電勢差，這表明，導(dǎo)體兩端溫度不同時，導(dǎo)體上也有電動勢存在，這稱為湯姆孫電動勢，如圖3.14.2所示，湯姆孫電動勢的大小與導(dǎo)體的材料和兩端的溫度差有關(guān)，不過，如果用同一種金屬構(gòu)成一個閉合回路，不管回路上的溫度差為多大，回路中湯姆孫電動勢的代數(shù)和為零，所以回路中不會形成電流。如果將兩個不同的金屬導(dǎo)體相互接觸，在兩導(dǎo)體上也會產(chǎn)生電勢差，這表明兩導(dǎo)體互相接觸時，在接觸面上也會產(chǎn)生一種電動勢，稱為帕爾貼電動勢，如圖3.14.3所示，其大小與兩導(dǎo)體的性質(zhì)和接觸點的溫度有關(guān)，這是因為在不同的導(dǎo)體內(nèi)部，自由電子的密度不同，通過擴(kuò)散現(xiàn)象，自由電子密度n較大的導(dǎo)體內(nèi)因失去電子而帶正電荷，自由電子密度n較小的導(dǎo)體內(nèi)因得到電子而帶負(fù)電，所以在兩導(dǎo)體的接觸面上就會形成一個電勢差，如果用幾個不同的導(dǎo)體構(gòu)成一個閉合回路，則在每個接頭處都會產(chǎn)生帕爾貼電勢差，但是如果導(dǎo)體上各處的溫度一致，整個回路上的帕爾貼電動勢的代數(shù)和也為零，所以，也不會在回路中形成電流。

編輯推薦

《物理演示實驗教程》：普通高等教育“十一五”規(guī)劃教材,國家級物理實驗教學(xué)示范中心系列教材

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