10个物理演示实验的基础原理及现象
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1.纸片和硬币下落得一样快吗 ⑴ 实验过程① 如图所示,拿一个长度为1.5m 的玻璃筒,一端封闭,另一端有开关,把形状和质量都不相同的几个物体,如果纸片和硬币等放到玻璃筒里,把玻璃筒倒立过来,观察这些物体下落的情况。
② 把玻璃筒里的空气抽出去,再把玻璃筒倒立过来,再次观察物体下落的情况。
⑵ 实验现象当玻璃筒内有空气时,硬币比纸片下落得快;而当抽去玻璃筒内的空气时,纸片和硬币同时下落。
⑶ 实验结论在忽略空气阻力的情况下,所有物体下落的快慢是相同的。
2.用打点计时器研究自由落体运动 ⑴ 实验过程① 如图所示,将打点计时器固定在铁架台上,纸带一端系着重物,另一端穿过打点计时器,用手捏住纸带,启动计时器,松手后重物自由下落,计时器在纸带上留下一串小点。
② 根据“逐差法”求出重物下落的加速度2sa nT∆=。
③ 改变重物的质量,重复上面的实验。
⑵ 实验结论一切物体做自由落体运动的加速度均为g 。
知识点睛14.1 运动的研究第14讲 演示实验(一)物理学是一门以实验为基础的科学。
通过物理演示实验,可以帮助大家认识物理现象、理解物理概念、探寻物理规律、建立物理模型。
这两讲我们复习一些力学、电磁学的演示实验,帮助大家回忆、复习学过的基础知识,同时希望大家对高中物理思想方法有更深的体会。
3.用光电门测量瞬时速度 ⑴ 实验原理实验装置如图所示,使一辆小车从一端垫高的木板上滑下,木板旁边装有光电门,其中A 管发出光线,B 管接收光线。
当固定在车上的遮光板通过光电门时,光线被阻挡,记录仪上可以直接读出光线被阻挡的时间。
这段时间就是遮光板通过光电门的时间。
根据遮光板的宽度s ∆和测出的时间t ∆,就可以算出遮光板通过光电门的平均速度s v t ∆⎛⎫= ⎪∆⎝⎭,由于遮光板的宽度s ∆很小,因此可以认为,这个平均速度就是小车通过光电门的瞬时速度。
⑵ 物理思想本实验用遮光板通过光电门的平均速度来表示小车通过光电门的瞬时速度,这里用到了极限思想,根据s v t ∆=∆,t ∆非常小,s ∆也非常小,就可以认为st∆∆表示的小车通过光电门的瞬时速度。
物理实验报告10篇物理实验报告10篇物理实验报告1 ⾃然界中,有⼀种很有趣的现象叫共振。
俄罗斯横跨伏尔加河伏尔加格勒市的⼤桥全长154⽶,20xx年5⽉22⽇,⼤桥路⾯突然开始蠕动,类似于波浪形,并发出震⽿欲聋的声⾳,正在⼤桥上⾏驶的车辆在滚动中跳动。
这个有趣⽽⼜有点危险的现象就是由于共振引起的。
共振是指⼀个物理系统在特定频率下,以最⼤振幅做振动的情形。
共振在声学中亦称“共鸣”。
我们在实验室中,可以通过“耦合摆球”的实验来演⽰这个现象及研究影响它的因素。
操作步骤:选中右侧第⼀个单摆,使其摆动起来,经过⼏个周期后,看到与其摆长相等的⼀单摆在它的影响下振幅达到最⼤,⽽其他单摆⼏乎不摆动;让摆动停⽌,在选中右侧第⼆个单摆,使其摆动起来,经过⼏个周期后,也看到与其摆长相等的另⼀单摆在它的影响下振幅达到最⼤,⽽其它单摆⼏乎不动。
这个结果表明:单摆的共振与其摆长有关。
通过查询资料得知,是否共振与单摆的频率有关,当频率相同时,会产⽣共振现象;因为其它条件⼀定时,单摆的频率与其摆长有关,所以摆长相同的单摆会产⽣共振。
在上述实验过程中,还可观察到当产⽣共振时,刚开始振动的单摆振幅逐渐减⼩,共振的单摆振幅逐渐增⼤。
这表明:在产⽣共振时,会有能量的吸收与转移。
在⼈们的⽇常⽣活中,共振也充当着重要的⾓⾊,如常⽤的微波炉。
共振在医学上也有应⽤。
任何事物都有两⾯性,共振有时还会给⼈类造成巨⼤危害。
这其中最为⼈们所知晓的便是桥梁垮塌。
近⼏⼗年来,美国及欧洲等国家和地区还发⽣了许多起⾼楼因⼤风造成的共振⽽剧烈摇摆的事件。
在这次物理实验中,我了解到了许多有趣的现象,也学到了许多知识,收获很⼤。
物理实验报告2 实验报告 ⼀.预习报告 1.简要原理 2.注意事项 ⼆.实验⽬的 三.实验器材 四.实验原理 五.实验内容、步骤 六.实验数据记录与处理 七.实验结果分析以及实验⼼得 ⼋.原始数据记录栏(最后⼀页) 把实验的⽬的、⽅法、过程、结果等记录下来,经过整理,写成的书⾯汇报,就叫实验报告。
物理演示实验集锦引言物理实验是物理学学习的重要环节之一,通过实际操作观察物理现象,可以加深对理论知识的理解和记忆,培养学生的实践操作能力。
本文将为大家介绍一些常见的物理演示实验,通过简要的实验步骤和结果分析,帮助读者更好地理解物理原理。
1. 摆锤实验实验目的利用简谐振动的原理,观察摆锤的运动规律。
实验材料•细线•小铅球•木棒实验步骤1.在木棒的一端固定细线。
2.将小铅球系在细线的另一端。
3.将小铅球拉到一侧,释放后观察其运动。
结果分析当小铅球释放后,会进行摆动运动,呈现出周期性的振动。
通过计时器,我们可以测量出每次来回运动所花费的时间,即一个周期的时间T。
可以发现,无论小铅球的振幅大小如何,每个周期的时间都是相同的,这就是摆动运动的特点之一。
2. 光的折射实验实验目的研究光在不同介质中的折射现象,验证折射定律。
实验材料•光源•直尺或三棱镜•平板玻璃1.将直尺或三棱镜竖直放置在桌上,光源放在直尺或三棱镜的一端。
2.在光源的另一侧放置平板玻璃。
3.调整光源的位置和方向,观察光在玻璃中的折射现象。
结果分析当光线从一种介质进入另一种介质时,会发生折射现象。
根据折射定律,入射角和折射角之间的比值等于两种介质的折射率之比。
实验中观察到的折射现象符合这一定律。
3. 热膨胀实验实验目的研究物体受热时的膨胀现象,验证热膨胀定律。
实验材料•金属条•温度计•热源实验步骤1.在金属条上标记出长度刻度。
2.将金属条的一端与温度计固定在一起,另一端放置在热源附近。
3.使用温度计测量金属条的温度变化,记录下温度和对应的长度。
结果分析实验结果显示,当金属条的温度升高时,其长度也会增加。
根据热膨胀定律,物体的膨胀量与温度变化之间存在线性关系。
4. 电磁感应实验实验目的观察导体在磁场中的感应电流现象,验证电磁感应定律。
实验材料•铜线圈•电磁铁•电流表1.在铜线圈的两端接上电流表。
2.将铜线圈放置在电磁铁的磁场中。
3.打开电流表,观察电流表的读数变化。
一、实验目的1. 理解静电现象的基本原理。
2. 掌握静电实验的基本操作方法。
3. 通过实验加深对静电现象的理解。
二、实验仪器1. 静电感应起电器2. 静电演示仪3. 橡皮棒、塑料棒、玻璃棒、丝绸、羊毛等材料4. 纸张、剪刀、胶带等辅助材料三、实验原理静电现象是由于物体表面电荷的积累而产生的。
当两个物体相互接触或靠近时,由于电荷的转移,物体表面会产生静电。
静电现象在生活中非常常见,如摩擦起电、静电吸附等。
四、实验步骤1. 摩擦起电实验:将橡皮棒和丝绸摩擦,使橡皮棒带负电,丝绸带正电。
用静电感应起电器分别接触橡皮棒和丝绸,观察静电感应现象。
2. 静电演示实验:将静电演示仪中的金属球接地,使金属球不带电。
用摩擦过的塑料棒接触金属球,观察金属球表面电荷的积累和放电现象。
3. 静电吸附实验:将丝绸和塑料棒摩擦,使丝绸带正电,塑料棒带负电。
将摩擦过的丝绸和塑料棒分别靠近小纸屑,观察静电吸附现象。
4. 静电感应实验:将静电感应起电器中的金属球接地,使金属球不带电。
用摩擦过的玻璃棒接触金属球,观察金属球表面电荷的积累和放电现象。
5. 静电植绒实验:将静电植绒材料放置在静电植绒仪中,用静电植绒仪对材料进行植绒处理。
五、实验结果与分析1. 摩擦起电实验:通过摩擦,橡皮棒和丝绸分别带上了相反的电荷。
静电感应起电器能够检测到静电感应现象,说明电荷的转移确实发生了。
2. 静电演示实验:摩擦过的塑料棒接触金属球后,金属球表面电荷积累,产生静电。
放电时,金属球表面的电荷释放,产生静电放电现象。
3. 静电吸附实验:摩擦过的丝绸和塑料棒分别靠近小纸屑时,由于静电吸附现象,纸屑被吸附在丝绸和塑料棒上。
4. 静电感应实验:摩擦过的玻璃棒接触金属球后,金属球表面电荷积累,产生静电。
放电时,金属球表面的电荷释放,产生静电放电现象。
5. 静电植绒实验:静电植绒材料经过静电植绒仪处理后,绒头被粘合剂粘住,形成绒面状外观。
六、实验总结通过本次实验,我们对静电现象有了更深入的了解。
物理演示实验报告时间:2011年10月29日一、实验简介:1、雅各布天梯该展品由变压器、羊角电极等部分组成。
由变压器提供数十万伏的高压,在羊角电极间击穿空气,形成弓形电弧,产生磁场,使电弧向上运动,其运动过程类似于爬梯。
当电弧被拉长到600mm左右,所施加的电压再不能维持产生电弧所需的条件,电弧就消失,此时羊角电极底部又会产生新的电弧,形成周而复始的电弧爬梯现象。
雅各布天梯则展示了电弧产生和消失的过程。
二根呈羊角形的管状电极,一极接高压电,另一个接地。
当电压升高到5万伏时,管状电极底部产生电弧,电弧逐级激荡而起,如一簇簇圣火似地向上爬升,犹如古希腊神话故事中的雅各布天梯。
在2-5万伏高压下,两电极最近处的空气首先被击穿,形成大量的正负等离子体,即产生电弧放电。
空气对流加上电动力的驱使,使电弧向上升,随着电弧被拉长,电弧通过的电阻加大,当电流送给电弧的能量小于由弧道向周围空气散出的热量时,电弧就会自行熄灭。
2、辉光球辉光球,人们更多的称之为魔球。
用手指轻触玻璃球的表面时,球内产生彩色的辉光。
这其实是气体分子的激发、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,球内电极接高频压电源,手指轻轻触摸玻璃球表面,人体即为另一电极,气体在极间电场中电离、复合、而发生辉光。
所以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。
3、光纤因光在不同物质中的传播速度是不同的,所以光从一种物质射向另一种物质时,在两种物质的交界面处会产生折射和反射。
而且,折射光的角度会随入射光的角度变化而变化。
当入射光的角度达到或超过某一角度时,折射光会消失,入射光全部被反射回来,这就是光的全反射。
不同的物质对相同波长光的折射角度是不同的(即不同的物质有不同的光折射率),相同的物质对不同波长光的折射角度也是不同。
光纤通讯就是基于以上原理而形成的。
还有一件展品,直径比上一种光纤大,从截面上可以看到倒立的另一端发光物体的像,原理与上一种相同。
物理演示实验实验目的:通过物理演示实验,探索并观察一些常见的物理现象,从而增进对物理学原理的理解。
实验一:浮力与比重实验原理:根据阿基米德定律,当物体浸没在液体中时,浮力的大小等于物体排开的液体的重量。
比重是物体的密度与液体的密度之比。
实验步骤:1. 准备一个长方形的塑料容器,并将其装满水;2. 将一个铁块分别放入水中和空气中,观察铁块受到的浮力;3. 用天平分别称量铁块在空气中和水中的质量,计算出比重。
实验结果:观察到铁块在水中受到的浮力比在空气中受到的浮力大,通过计算得到铁块的比重为大于1。
这表明铁块的密度大于水的密度,因此浮力可以支持它在水中浮起。
实验二:牛顿摆实验原理:牛顿摆是由质量为m的物体悬挂在轻绳上,通过重力对物体施加的拉力与物体与垂直线之间的夹角相等而保持平衡的物理实验。
实验步骤:1. 准备一个轻绳,并将一质量为m的物体悬挂在一固定点上;2. 将物体拉至一侧,并释放,观察物体的振动情况。
实验结果:观察到物体在释放后,通过摆动达到平衡位置,再次摆动,重复这一过程。
通过记录摆动的周期和长度,可以得到周期与摆长的关系,验证了牛顿的摆动定律。
实验三:光的折射实验原理:光在从一种介质传播到另一种介质时,由于介质的折射率不同,光线会发生折射现象。
实验步骤:1. 准备一个透明的玻璃容器,并将其注满水;2. 在容器中放置一个小水晶球或者其他透明的形状;3. 以不同的角度观察光线在水中的折射现象。
实验结果:观察到光线从空气进入水中时会发生折射现象,而且折射角度与入射角度不相等。
这可以通过斯涅尔定律来解释,入射角和折射角之间的正弦比等于两种介质的折射率之比。
结论:通过以上三个物理演示实验,我们可以对浮力、比重、牛顿摆和光的折射等物理原理有更深入的了解。
这些实验不仅增加了我们对物理学原理的直观理解,也提升了我们在实验中观察、记录和分析数据的能力。
物理演示实验在教学中具有重要的作用,可以帮助学生更好地理解和应用物理学知识。
10个物理演示实验的原理与现象1.牛顿摆实验:原理是通过将一质点连接到一根不可伸长、不可弯曲且质量可以忽略不计的绳子上,使其悬挂于一固定点并允许自由摆动,演示了周期性运动和重力作用下的力学波动现象。
2.杨氏模量实验:原理是通过悬挂一个平衡的弹簧,将不同质量的挂物悬挂在弹簧下方,并测量弹簧的伸长量,根据胡克定律推导出弹性模量的测量原理,演示了杨氏模量与弹性形变的关系。
3.光的折射实验:原理是当光从一种介质传播到另一种介质时,由于两种介质的光速不同,光线会发生折射现象。
根据斯涅尔定律,光线在折射面上入射角和折射角之间满足一定的关系,演示了光在不同介质中传播时的行为。
4.平面镜成像实验:原理是当光线以一定角度入射到平面镜上时,会发生反射现象,并形成一个虚像。
根据镜面法则,入射角和反射角相等,通过平面镜成像实验可以观察到光线的反射特性和虚像的形成。
5.大气压力实验:原理是利用大气压力对液体的压强进行实验观测。
将一个杯装的开放水银柱与一个封闭的水银柱相连,利用大气压力对水银柱施加的压力,观察水银柱的高度变化。
通过这一实验可以测量大气压力并验证大气压力的存在。
6.磁体力实验:原理是在一个磁场中放置一个导体,当导体中有电流通过时,导体会受到磁场力的作用。
根据洛伦兹力定律,当导体与磁场垂直时,磁场会对导体施加一个力,通过这一实验可以观察到电磁力的作用。
7.电容器实验:原理是利用电容器的原理,通过将两块金属板分别连接到正负电极上,形成一个电容器。
当给电容器充电时,电荷会在两个金属板之间储存,根据库仑定律,电容器中的电荷与电压之间满足一定的关系,通过这一实验可以观察到电容器的充放电现象。
8.磁感线实验:原理是将磁铁放置在纸上并撒上铁粉,当磁铁产生磁场时,铁粉会被磁场激活并排列成一定的形状,形成磁力线。
通过这一实验可以直观地观察到磁场的分布和磁感线的形状。
9.声音共振实验:原理是当一个物体在特定频率下受到振动时,另一个物体会因为频率的共振而发生共振现象。
初中物理热学演示实验总汇实验一:《气体的扩散》实验二:《液体的扩散》实验三:《影响扩散的主要因素》实验四:《分子间有引力》实验五:《内能的改变》实验六:《热机的原理》实验一:《气体的扩散》实验器材:两个集气瓶、玻璃板、二氧化氮气体。
实验过程:1.在两个集气瓶中装入空气和二氧化氮气体;2.把装有二氧化氮的集气瓶用玻璃板盖住,把另一个集气瓶倒扣在二氧化氮集气瓶的上端;3.抽去玻璃板,观察两个瓶中的气体颜色变化情况。
现象:处于上方充满空气的集气瓶颜色逐渐变深,处于下方充满二氧化氮气体的集气瓶颜色逐渐变浅,最后两瓶气体颜色基本一样。
结论:气体之间可以发生扩散现象。
练习:1.如图为研究气体扩散的实验装置,两个瓶中分别装有二氧化氮气体和空气,其中二氧化氮气体的密度大于空气的密度。
为了增强实验的可信度,下面一只瓶子里应装入气体。
扩散现象说明了。
答案:二氧化氮;一切物质的分子都在不停地做无规则运动。
2.书香校园是我们成长的地方,如图所示的一组校园美景,其中能说明分子无规则运动的是()A.丁香芳香四溢 B.湖面波光粼粼C.雪花飘飘 D.柳絮漫天飞舞答案:A。
实验二:《液体的扩散》实验器材:量筒、水、硫酸铜溶液。
实验步骤:1.在量筒中装入适量硫酸铜溶液;2.再慢慢地沿着量筒内壁装入水,发现水和硫酸铜的界面比较清晰;3.十天、二十天、三十天观察溶液,可以发现水和硫酸铜溶液的界面逐渐变模糊,最后溶液上下颜色均匀。
结论:液体之间可以发生扩散。
练习:1.某同学要将水和硫酸铜溶液装入量筒中做“液体扩散”实验,已知水的密度小于硫酸铜溶液的密度。
装好液体后,处于量筒底部的液体是 。
装好液体的量筒所处的环境温度越高,液体颜色变均匀所用的时间越短,这说明温度越高,液体扩散得越 。
答案:硫酸铜溶液;快。
2.桑植民歌“冷水泡茶漫漫浓”表明了分子具有 现象,其快慢与 的高低有关。
答案:扩散;温度。
实验三:《影响扩散的主要因素》实验器材:两个烧杯、凉水、热水、钢笔水。
竞速轨道(1)实验目的探究物体运动时速度、时间与路程之间的关系。
实验装置实验原理如果两个物体运动的位移相等,但其中一个物体是匀速直线运动,而另一个物体运动过程中有加速也有减速,它们的路程与速度不同,它们运动的时间不同。
操作与现象同时释放两个实心钢球通过同样高度、同样斜率的斜面滚到A、B两条轨道上,其中A 轨道是平直的,B轨道先是平直的,然后凹陷下去,再平直一段距离,接着有爬升上来与A 轨道同一高度,观察两个球到达轨道末端的时间,B轨道钢球先到达轨道末端。
注意事项两球要同时从起点处下落;实验完毕及时将小球收到网袋里。
思考题1、如果凹陷的部分没有平直的一段距离,两球会同时到达终点吗?2、钢球的轻重对实验结果有影响吗?竞速轨道(2)实验目的探究物体运动快慢的几个因素。
实验装置见仪器照片实验原理两个球如果在斜率相同但空隙不一样的轨道上运动,每个球受到向下运动的合外力大小不同。
虽然两球初始速度相同,当末速度不同。
操作与现象把两个篮球放在两条斜率相等的轨道上,其中A轨道较宽,B轨道较窄。
两个球同时滚下,B轨道的球最先到达终点。
注意事项放置球时,不要用力过猛。
思考题为什么轨道较窄的球会最先到达终点?两个球滚下来快慢的决定因素是什么?超级碰撞球实验目的1.进一步理解动量守恒原理以及能量守恒原理。
2.观察物体弹性碰撞与非弹性碰撞时力的作用以及能量的转换。
实验装置实验原理当质点系所受外力矢量和为零时,质点系的总动量不随时间变化,这个结论称之为动量守恒定律。
两个高弹性球质量不等,发生弹性对心相向碰撞时,根据动量能量守恒定律,质量较小球返回速率将较大球静止时大的多。
大球和小球的初动能都变成了小球返回的动能,其返回速度会很大。
多球连续正碰时,效果将更加明显。
操作与现象1.两个一大一小的弹性球穿在一根钢丝上,上面的是小球,下面的球最大。
2.释放下面的大球,使其自由下落,可以看到大球弹起的高度远远低于释放它的高度。
3.把两弹性球置于上次的高度,同时释放两球,小球弹起的高度高于释放它的高度,弹起的速度也高于下降到最低点时的速度。
锥体上滚实验内容:1.演示能量最低原理;操作方法:1.将锥体置于导轨的高端,锥体并不下滚;2.将锥体置于导轨的低端,松手后锥体向高端滚去;3.重复第2步操作,仔细观察锥体上滚的情况。
注意事项:移动锥体时要轻拿轻放,切勿将锥体掉到地上。
原理提示:能量最低原理指出:物体或系统的能量总是自然趋向最低状态。
本实验中在低端的两根导轨间距小,锥体停在此处重心被抬高了;相反,在高端两根导轨较为分开,锥体在此处下陷,重心实际上降低了。
实验现象仍然符合能量最低原理。
避雷针实验内容:1.认识和了解避雷针的工作原理;操作方法:1.把静电高压电源地线有效接地(最好连到暖气管、水管上或压在地上);2.将电源的电压旋钮逆时旋至最低;3.将静电高压电源的正极接到避雷针装置的上极板,负极接下级板;上下极板分别代表带电云层和被感应出电荷的大地;4.把金属球(代表建筑物)放在下极板上,打开静电高压电源,调节电压旋钮使电压逐步升高,注意观察球与上极板之间的放电现象;5.调节电源电压使之降为零,用放电叉连接上下两极板,放电;6.再把“避雷针”放到装置的下极板上,逐步升高电压,注意观察“避雷针”与上极板之间的缓慢放电现象,此时金属球与上极板不再放电;7.实验结束后,将静电高压电源的电压降为零,再关闭电源开关;8.放电叉连接上下两极板再次放电。
注意事项:1.静电高压电源的地线一定要接好(最好接到暖气管或水管上);2.每一次操作前都要注意把电源电压调到零,并且用放电叉放好电;3.操作时,身体尽量远离操作台,注意不要触及仪器。
原理提示:避雷针是基于尖端放电原理制成的装置,尖端放电可以这样解释:静电平衡的导体表面的面电荷密度与表面曲率成正比。
因此金属尖端上电荷面密度s很大,周围的电场很强,。
所在处空气中散存的带电粒子(电子或离子)在尖端强电场作用下作加速运动时就可能获得足够大的能量,以致它们和空气分子碰撞时,能使后者离解成电子和离子。
新的电子和离子与其它空气分子相碰,又产生新的带电粒子。
1.5 竞速轨道(1)实验目的探究物体运动时速度、时间与路程之间的关系。
实验装置实验原理如果两个物体运动的位移相等,但其中一个物体是匀速直线运动,而另一个物体运动过程中有加速也有减速,它们的路程与速度不同,它们运动的时间不同。
操作与现象同时释放两个实心钢球通过同样高度、同样斜率的斜面滚到A、B两条轨道上,其中A 轨道是平直的,B轨道先是平直的,然后凹陷下去,再平直一段距离,接着有爬升上来与A 轨道同一高度,观察两个球到达轨道末端的时间,B轨道钢球先到达轨道末端。
注意事项两球要同时从起点处下落;实验完毕及时将小球收到网袋里。
思考题1、如果凹陷的部分没有平直的一段距离,两球会同时到达终点吗?2、钢球的轻重对实验结果有影响吗?1.6 竞速轨道(2)实验目的探究物体运动快慢的几个因素。
实验装置见仪器照片1.1实验原理两个球如果在斜率相同但空隙不一样的轨道上运动,每个球受到向下运动的合外力大小不同。
虽然两球初始速度相同,当末速度不同。
操作与现象把两个篮球放在两条斜率相等的轨道上,其中A轨道较宽,B轨道较窄。
两个球同时滚下,B轨道的球最先到达终点。
注意事项放置球时,不要用力过猛。
思考题为什么轨道较窄的球会最先到达终点?两个球滚下来快慢的决定因素是什么?1.10 超级碰撞球实验目的1.进一步理解动量守恒原理以及能量守恒原理。
2.观察物体弹性碰撞与非弹性碰撞时力的作用以及能量的转换。
实验装置实验原理当质点系所受外力矢量和为零时,质点系的总动量不随时间变化,这个结论称之为动量守恒定律。
两个高弹性球质量不等,发生弹性对心相向碰撞时,根据动量能量守恒定律,质量较小球返回速率将较大球静止时大的多。
大球和小球的初动能都变成了小球返回的动能,其返回速度会很大。
多球连续正碰时,效果将更加明显。
操作与现象1.两个一大一小的弹性球穿在一根钢丝上,上面的是小球,下面的球最大。
2.释放下面的大球,使其自由下落,可以看到大球弹起的高度远远低于释放它的高度。
3.把两弹性球置于上次的高度,同时释放两球,小球弹起的高度高于释放它的高度,弹起的速度也高于下降到最低点时的速度。
释放的球越多,最上面的小球弹起的高度就越高,弹起的速度也越大。
注意事项实验完毕及时找回大小球。
思考题1.为什么不论释放几个弹性球,只有最上面的球会弹起?2.反弹时弹性球的受力情况是怎样的?3.如果大球在上小球在下,释放时还会弹起那么高吗?1.3 质心运动定律实验目的验证刚体受到作用点不同而大小和方向均相等的外力冲击后,其运动状态虽然不同,但其质心的运动相同。
仪器装置实验原理刚体的复杂运动可以分解为平动和转动。
质点组的运动为以质心的平动和各质点相对于质心的运动。
质心的平动遵从质心定理,即作用在质点组的合外力等于质点组质量与质心加速度的乘积。
本实验演示刚体(哑铃状物体)在外力作用下,当外力矩为零时,刚体仅作平动;当外力矩不为零时,刚体既有平动又有转动;而当作用的外力相同并初始条件相同时,刚体质心的运动情况相同。
操作与现象1.将哑铃放在支架上,使哑铃的质心位于打击杆的正上方,用手施力F于打击杆手柄处,则哑铃被垂直地打起来,哑铃始终平动,质心的运动轨道迹为竖直线。
2.将哑铃的质心偏离打击杆正上方,则可看到木球哑铃飞起后质心的运动轨迹仍是竖直线。
哑铃同时又绕其质心转动,质心偏离的方向不同,转动的方向也不同。
注意事项:打击力必须是强而短促的冲击力。
思考题试分析比较不同打击情况下,哑铃的运动状态和能量的变化。
1.16 茹科夫斯基转椅演示角动量守恒实验目的利用儒可夫斯基凳验证合外力矩为零的条件下物体的转动惯量改变时角动量守恒。
实验装置实验原理如果对于某一个固定点,质点所受的合外力矩为零,则此质点对该固定点的角动量矢量保持不变——角动量守恒定律。
质点系绕定轴转动时,若其所受到的合外力矩为零,则质点系的角动量守恒,内力矩不会影响质点系的角动量。
若质点系在内力的作用下绕定轴转动的转动惯量改变,则它的角速度将发生相应的改变以保持总角动量守恒。
操作与现象演示者坐在可绕竖直轴自由旋转的椅子上,手握铁哑铃,两臂平伸。
使转椅转动起来,然后收缩双臂,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。
注意事项凳子旋转时,实验者身体感觉不适应尽快即停止实验。
思考题花样滑冰和跳水运动中有相关现象吗?1.17 直升飞机演示角动量守恒实验目的使用直升飞机模型,演示角动量守恒原理。
实验装置实验原理直升飞机为什么有一条又细又长的尾巴?尾梢处还有一个在竖直平面内旋转的小螺旋桨?原因在于角动量守恒定律,直升飞机看作是一个由主螺旋桨和机身组成的二体系统,当直升飞机静止时,系统的角动量等于零。
起飞时,主螺旋桨转动,具有一个角动量,遵照角动量守恒定律,系统的角动量必须保持为零。
因此机身一定要沿相反的方向转动(这类同于平动中的反冲现象),为了制止机身转动,就要开动尾梢处的小螺旋桨,产生一个力矩。
尾巴很长,力臂很大,小螺旋桨的功率可以很小,以节约能量。
显然,若小螺旋桨的转速太小,将不足以完全制止机身转动;若转速太大,矫枉过正,机身也转动(反方向)。
同理,升空的直升飞机,系统也具有一个角动量(这是初始状态),当它降落时,主螺旋桨停止,角动量减小到0,但是系统要保持角动量原有的大小和方向,因此机身将同方向转动,此时为了制止这个转动,也要开动尾梢处的小螺旋桨(与起飞时反方向)。
本装置是利用玩具直升飞机改制成,直升飞机装在垂直的不锈钢管上。
不锈钢管装入电源机壳内,接通电源,适当调节机翼速度,使机翼旋转起来机身向机翼旋转的相反方向旋转,再调节尾翼旋转速度,机身就不会旋转。
操作与现象1.接通电源,打开电源开关,指示灯亮。
2.调节机翼速度调节旋钮,由小到大,机翼会逐步加大旋转速度。
慢慢调节,看到机身能产生和机翼相反方向的旋转即可。
再调节尾翼速度调节旋钮,由小到大,适当调节,看到尾翼旋转,当机身停止旋转即可。
3.实验结束,调节速度至最小,关掉电源。
注意事项开机时间不宜过长,以免烧坏设备。
思考题试直升飞机尾部的螺旋桨转动的角动量方向对飞行有何影响?1.23 杠杆式回转仪实验目的演示刚体的定向转动、进动、章动现象。
实验装置实验原理绕旋转对称轴以很大的角速度转动的物体(陀螺),如果没有外力矩的作用,由于惯性,物体转动轴的方向保持不变。
迅速转动的陀螺受外力矩(如重力力矩)作用时,它并不是立即倾倒,而是转动轴绕着某固定轴缓缓转动,即进动。
由于磨擦等因素使陀螺绕对称轴转动的角速度逐渐变小,才慢慢地倾倒下来。
该仪器可以直观地演示出刚体的进动和陀螺的定轴性这一物理现象。
操作与现象(一)演示刚体的定向转动1.调节平衡重物的位置,使系统的重心通过支点,轮的自转轴处于水平方位,整个系统处于平衡状态。
2.让自转轮快速转动,可以看到无论怎样旋转支架,自转轮的转轴方位始终保持不变,即角动量不变。
(二)演示进动、章动现象1.调节平衡重物的位置,使系统的重心不过支点,即整个系统对支点轴受有重力矩作用。
2.让自转轮快速转动,可以看到,自转轮自转的同时,其自转轴还绕竖直轴旋转的进动。
如若用手指压一下自转轮,还可看到章动现象。
注意事项开始实验时自转轮的转速不能太慢。
思考题试一试当企图用手加速回转仪的进动时,它却向上跑去,为什么?1.29 伯努利悬浮器实验目的观察圆盘的悬浮现象,理解伯努利定理。
实验装置实验原理理想流体在重力场中做定常流动时,同一流线上各点的压强、流速和高度之间存在一定的关系,即为伯努利方程222212112121gh v P gh v P ρρρρ++++= 若在同一水平流线,则有2222112121v P v P ρρ++= 式中ρ为流体密度,P 为压强,v 为流速。
显然,当流体流过物体表面时,流速大则压强小。
它是机械能守恒定律表述成适合于流体力学应用的形式。
伯努利方程在水利、造船、化工、航空等部门有着广泛的应用。
在工程上伯努利方程常写成 常量22=h gv g p ++ρ 本实验中由于圆盘上下表面气体流速不同,产生的压力差向上形成推力。
当推力大达足以抵消圆盘自身的重力时,圆盘就会悬浮起来。
操作与现象1. 打开仪器侧面的电源开关,可以感觉到风源吹出的强风。
2. 将圆盘用手向上托起,接近出风口。
3. 当圆盘靠近出风口时,可以松开手,看到圆盘悬浮在空中。
4. 实验完毕,用手把圆盘取下,关闭电源。
注意事项关闭电源前要先把圆盘从风口附近取下。
思考题为什么两艘同向行驶的船靠近时,有相撞的危险?3.32 对比式楞茨定律演示仪实验目的演示楞茨定律。
实验装置实验原理根据楞次定律可知,感生电流总是反抗引起感生电流的原因,因此下落磁铁块将不断地受到磁力的阻碍作用,而缓慢下降,铝块在铝管下落过程中,没有感生电流产生,所以不受电磁阻尼的作用,而以重力加速度(管壁的摩擦力和空气阻力很小忽略)匀加速快速下落。
操作与现象1.左右手分别持磁铁、铝块,分别从两铝管的上端口同时释放。
从两铝管下端开口处,可以比较磁块与铝块的下落先后。
2.两手持相同的磁铁块,分别从两铝管(其中一个是开有缝隙的铝管)的上端口同时释放,磁铁块缓慢地下落。
管中的磁铁块沿开有缝隙的铝管中下落过程中,由于管中产生的感生电流很小、受到的电磁阻尼也小,快速地先于另一铝管中的磁铁块降到下端口。
注意事项1.演示所用的两块磁铁为钕铁硼磁块材料制成,磁性很强,切勿将两块磁铁靠近或吸合在一起,以免撞碎磁铁或夹住。
2.由于本装置全部采用铝合金结构,切勿磕碰、防止结构变形。
3.33 楞次定律及磁悬浮实验目的演示楞次定律和磁悬浮。
实验装置仪器照片实验原理铜管可看成是很多圈小铜环叠加而成,当磁铁下落时,每个小铜环都产生感生电动势和感生电流。
根据法拉第电磁感应和楞次定律,感生电流的磁场所产生的力将反抗磁铁的下落。
磁铁在铜管里下落时不仅受到重力的作用,还要受到与反抗其下落的磁力。
当磁铁下落伊始,由于速度减慢产生的磁力较小,重力大于磁力,磁铁加速运动,反抗力随之增大。
随后重力和磁力相等时作匀速运动,直到磁铁接近管底,由于磁力减弱,磁铁又作加速运动。
由于不锈钢管材料的电阻率较大,因而产生的感生电流较小,所以对下落的磁铁产生的反抗力也小,磁铁在不锈钢管中的下落速度较快。
玻璃管是绝缘材料,磁铁在玻璃管管中近乎自由落体。
当磁铁下落通过玻璃管上的线圈时,发光二极管相继放光。
通过改变线圈的输入电压,从而改变线圈的磁场强弱,使磁铁能够悬浮。
操作与现象1.将声控开关插入电源插座上,整流变压器的输入端插入声控开关上,整流器的输出端插入主机上方的插孔内。
2.使用超声控制器(橡胶皮囊),使声控开关又输出电压(小灯亮),在按超声控制器,小灯熄灭(表明无电压输出)。