仿真物理实验真空实验

真空玻璃罩在物理实验中的妙用作者：马永梅余泽荣来源：《新教育时代·教师版》2018年第31期摘要：作为一线的初中物理教师，我最先思考的是如何在自己的课堂教学活动中通过物理实验激发学生学习物理的兴趣，帮助学生掌握物理知识和技能，培养学生的动手能力、思维能力、科学探究能力和创新能力，帮助学生养成良好的科学素养？本文结合自身物理课堂教学——《大气压强》谈真空玻璃罩的创新实验。

关键词：真空玻璃罩物理实验应用地球周围聚集的一层很厚的大气分子，称之为大气圈。

像鱼类生活在水中一样，人类生活在大气的底部，并且一刻也离不开大气。

大气为地球生命的繁衍，人类的发展，提供了理想的环境。

但气体看不见、摸不着，很容易人们忽视。

学生对跟大气相关的现象不太理解，现在通过真空玻璃罩进行三个有趣的实验。

一、真空玻璃罩与水的沸点1.器材：真空玻璃罩、烧杯、温水、温度计。

2.实验过程（1）拿一杯温水，先用温度计测量水的温度，水温为（38）摄氏度。

（2）让请学生用手指感受一下水的温度后，将这杯温水放进真空玻璃罩里。

（3）用抽气机给真空玻璃罩抽气，让学生仔细观察水的状况。

3.实验现象在抽了一会气后，观察到真空玻璃罩里面烧杯中的水剧烈沸腾起来，比我们平常用火烧水沸腾的程度剧烈多了！4.实验结论：液体的沸点与大气压有关，大气压越小，液体的沸点越低。

5.实验效果：这个实验让学生直观体会到液体的沸点受到大气压影响巨大大！二、真空玻璃罩与托里拆利实验1.器材：真空玻璃罩、烧杯、试管、红墨水。

2.实验过程（1）让试管充满染成红色的水，倒立在烧杯中，然后将整个装置放入真空玻璃罩中。

（2）用抽气机给真空玻璃罩抽气。

请学生仔细观察试管水柱的高度。

（3）关闭抽气机，玻璃罩中充满空气后，观察试管中的水柱的高度。

3.实验现象（1）结果在抽了一会气后，当真空玻璃罩里面的气压降低到很低时，观察到原来充满水的试管水面开始下降。

（2）关闭抽气机，玻璃罩中充满空气后，试管中的水面开始上升，又回到原来的高度。

物理实验技术中的超高真空环境的操作与维护指南简介超高真空（Ultra-high vacuum，简称UHV）是物理实验中常用的一种环境，在这个环境下能够有效地消除气体分子、灰尘颗粒等对实验的干扰，因此在许多实验中都需要使用超高真空环境。

本文将介绍在物理实验中的超高真空环境的操作与维护指南，以帮助实验人员正确使用和维护超高真空设备。

一、超高真空的概念与特点超高真空是指气压低于10^-9帕的真空环境，这样的低压环境能够有效地去除大部分气体分子、灰尘颗粒等杂质，从而提供一个高纯度、无干扰的实验环境。

在超高真空环境下，气体分子的平均自由程很长，因此相互碰撞的几率极低，使得实验结果更加准确可靠。

二、超高真空环境的建立与维护要点1. 净化气源：在建立超高真空环境前，需对气源进行净化处理，包括过滤除尘、冷凝等步骤，以确保进入真空系统的气体纯净无杂质。

2. 泵系统选择：超高真空环境需要使用高效的真空泵系统，常见的有离心泵、分子泵等。

根据实验需求和实验设备的要求，选择适当的泵系统，并定期检查和维护泵系统的工作状态。

3. 气体排放控制：在实验过程中，会产生大量气体排放，需通过气体排放系统将其排至合适的位置，防止气体污染实验环境。

4. 清洁与维护：超高真空设备要保持干净整洁，避免灰尘、油污等杂质的进入。

定期清洗设备表面，并确保材料的良好密封，以保持超高真空环境的稳定。

三、超高真空设备的操作技巧1. 确保气密性：超高真空设备的密封性非常重要，因此在操作过程中要注意确保所有连接部分的严密性，避免气体泄漏。

2. 预热设备：在使用前，需对设备进行预热处理，以去除残留的气体和水分，防止对实验结果的干扰。

3. 操作稳定性：在超高真空环境下，操作需尽量保持稳定，并避免过快或过慢的操作，以免引起设备损坏或实验结果的不准确。

4. 压力监控：定期监测超高真空系统的压力，根据实验要求调整和维持恰当的压力范围，以确保实验的顺利进行。

四、常见问题与解决方法1. 气体泄漏：当发现超高真空系统的泄漏，首先需要使用泄漏检测仪器定位泄漏位置，然后采取适当补救措施，如更换密封件、修复漏点等。

物理仿真实验实例演示物理仿真实验是通过建造一个虚拟的实验环境来进行实验的模拟化操作，以此达到实验教学的目的。

有效避免因环境、资金、设备、时间等不利因素对教学效果所带来的影响。

通过物理仿真实验能够加深学生们对物理这门学科的理解，加强对实验器材功能和使用方法的掌握。

实现传统实验所达不成的效果，培养创造性思维、动手能力，以及深化物理学习。

仿真实验（虚拟实验）最早是由美国弗吉尼亚大学教授在1989年提出的概念词，最初的目的是为了方便科研人员分享彼此仪器设备、科研数据等。

并且能够远程进行思想的交流和合作。

20世纪初，仿真技术切实得到应用、像一些实验室里的建筑模型等。

40年代，工业革命的推进，飞机、原子能的发展再一步推进了仿真技术的发展。

60年代后，计算机技术的迅猛发展，仿真技术得到了进一步的应用。

仿真技术开始扩展到各个领域，物理仿真实验也是仿真技术随着时代发展的产物。

仿真实验的出现始于80年代，当时一些科研机构利用仿真技术，在计算机平台实现系统的复杂运作模拟。

目前虽然仿真实验还不能真正的媲美真实实验，但是优点也是显而易见的。

通过物理仿真实验，学生们能够对实验有更直观的认识，培养学生的思考能力。

教学过程中，生动、逼真、立体的画面，便携、自由的演示方式，无疑为教学实验提供了优良的学习条件。

一些危险系数较高的实验，操作不能有一丝疏忽大意，否则会造成不可避免的后果，仿真实验可以代替这部分危险性实验，也可以进行真实实验前的模拟操作。

实例演示打开NB仿真物理实验软件，界面显示的是教材章节。

点击具体的章节，可以看到每个章节的实验名称。

下面我们根据具体的实验来演示实验过程。

操作界面。

实验器材已经出现在桌面上，界面下方有实验步骤，按照实验步骤我们进行实验器材的拖拽组合。

组装好以后，调节电压，观察铁棒的运行规律。

实验完成。

真空实验技术的常见问题与解决方案在科研和实验室工作中，真空实验技术被广泛应用于诸多领域，如物理学、化学、材料科学等。

然而，在进行真空实验时，常常会遇到一些问题。

本文将针对这些常见问题，提出相应的解决方案。

第一个常见问题是真空泄漏。

在设备使用的过程中，真空系统可能会发生泄漏，导致真空度降低甚至无法维持所需的真空度。

解决方案之一是定期检查真空系统中的密封件。

密封件的磨损、老化、松动等都可能导致泄漏，应及时更换或调整。

另外，需要注意测量系统是否存在漏洞，以及泵浦系统是否正常运行。

第二个问题是真空度下降缓慢。

在进行大型实验时，尤其容易出现这一问题。

造成真空度下降缓慢的原因可能有很多，其中一个常见的原因是气体吸附。

通过清洗实验室器械、精细调整蒸发器温度和增加气体吸附剂等方法，可以有效减少气体吸附，提高真空度。

第三个问题是真空泵工作噪音大。

由于真空泵的工作原理，引起噪音是难以避免的。

然而，过大的噪音会对实验操作产生干扰，需要采取相应的措施。

一种有效的解决方案是选择噪音较小的泵。

此外，在泵的周围添加隔音材料，可以有效减少噪音的传播。

不过，需要注意的是，隔音材料的使用应不影响真空系统的正常运行。

第四个问题是真空度无法达到要求。

在某些情况下，真空度无法达到实验要求，这可能是由于油污染、内部材料挥发、排气系统不完善等原因导致的。

解决这一问题的方法多样，可以尝试清洗油污染物、更换材料或增加排气装置等。

此外，合理设计真空系统的排气系统，确保其能够快速排除内部气体，有助于提高真空度。

第五个问题是真空室漏气。

真空室漏气会导致实验结果的不准确性和真空系统无法正常工作。

解决真空室漏气问题的方案之一是检查密封件。

密封件的老化、磨损和不当安装都可能引起漏气。

另一种常见的解决方案是使用高质量的密封材料，如O型密封圈、磁力密封等。

此外，还可以采用真空室加热或涂覆密封剂等方法，提高密封效果。

综上所述，真空实验技术在科研中具有重要的作用，但常常会面临一些问题。

一、实验目的通过本实验，探究真空环境下声音的传播情况，验证“真空不能传声”的理论，并分析实验过程中的现象及原因。

二、实验原理根据物理学原理，声音是通过介质（如空气、水、固体等）中的粒子振动传播的。

在真空中，由于没有介质，理论上声音无法传播。

然而，本实验将尝试通过特殊的手段，在真空环境下实现声音的传播。

三、实验材料1. 玻璃罩（真空罩）2. 发声装置（如闹钟、电铃等）3. 抽气设备4. 气压计5. 计时器6. 记录本及笔四、实验步骤1. 将发声装置（如闹钟）放入玻璃罩内，确保其正常发声。

2. 关闭玻璃罩的阀门，使用抽气设备逐渐抽出罩内的空气，同时观察气压计的读数变化。

3. 在抽气过程中，用计时器记录不同气压值下，听到声音的持续时间。

4. 当玻璃罩内的气压接近真空时，观察并记录声音是否消失。

5. 分析实验数据，总结实验现象及原因。

五、实验结果与分析1. 实验现象在抽气过程中，随着气压的降低，听到的声音逐渐减小。

当气压接近真空时，声音完全消失。

2. 实验分析（1）在抽气过程中，空气分子逐渐减少，导致声音传播的介质逐渐减少，从而使声音的传播受到阻碍。

（2）当气压接近真空时，几乎没有空气分子，声音无法在真空中传播，因此听不到声音。

（3）实验结果与“真空不能传声”的理论相符。

六、实验结论通过本实验，我们验证了“真空不能传声”的理论。

在真空中，由于没有介质，声音无法传播。

实验结果为物理学研究提供了有力的理论依据。

七、实验注意事项1. 实验过程中，注意观察气压计的读数变化，确保实验结果的准确性。

2. 在抽气过程中，注意控制抽气速度，避免玻璃罩破裂。

3. 实验结束后，及时关闭抽气设备，防止玻璃罩内残留气体影响下次实验。

八、实验拓展1. 探究不同温度、湿度等环境因素对真空传声的影响。

2. 研究真空传声的原理及其在实际应用中的可能性。

3. 结合本实验，探讨声波在不同介质中的传播规律。

真空铃实验结论全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：真空铃实验是一种经典的物理实验，通过在真空容器中悬挂一个铃，并在其旁边加热或冷却使其发出声音，来探究声波在真空和非真空环境中传播的规律。

这个实验在19世纪初由物理学家焦耳首次进行，至今仍然被广泛应用于教学和科研中。

通过这个实验，我们可以更好地理解声音的传播特性，并探讨真空环境对声音传播的影响。

在真空铃实验中，一个铃被悬挂在一个真空容器中，并且在铃的旁边设置一个可控加热或冷却装置。

当加热或冷却装置开始工作时，铃会发出声音。

在真空容器中，由于没有空气或其他气体分子，声音无法在其中传播，因此我们无法听到声音。

当真空容器中充满气体，声音才能在其中传播，我们才能听到铃声。

通过真空铃实验，我们可以得出一些重要的结论。

声音是通过介质传播的，如空气、水或固体。

在真空中，没有介质传播声音，因此我们无法在其中听到声音。

声音传播的速度受介质密度和弹性系数的影响。

在不同介质中，声音的传播速度会有所不同。

在气体中，声音传播速度较慢，而在固体中传播速度较快。

通过改变真空容器中的气体种类和压强，我们可以观察到声音的变化情况，进一步探究声音传播的规律。

真空铃实验为我们提供了一个直观的方式来探究声音在不同介质中传播的规律，增强了我们对声音传播的理解。

通过这个实验，我们可以更好地认识声音的特性和传播机制，为我们的物理学习和研究提供了有益的参考。

希望这篇文章能够帮助读者更深入地了解真空铃实验及其结论，激发大家对物理学的兴趣和热情。

【2000字】End of content requested.第二篇示例：真空铃实验是一种经典的科学实验，通过悬挂在真空玻璃室内的铃铛，在去除了气体的环境中敲击铃铛，观察其声音传播情况。

这个实验旨在验证声音传播需要介质的理论，以及探索在真空条件下声音的传播特性。

本文将对真空铃实验的方法、结果和结论进行详细阐述。

我们来看一下真空铃实验的具体步骤。

实验仪器主要包括一个真空玻璃室、一个铃铛和一个敲击器。

1. 探究真空对空气的吸附作用。

2. 分析真空条件下空气的物理性质变化。

二、实验原理真空吸空气实验是通过在密闭容器内抽取空气，形成负压，观察空气吸附在容器壁上的现象，从而了解真空对空气的吸附作用。

实验过程中，容器内的空气分子受到外部压力作用，部分分子会从容器内壁脱离，形成吸附现象。

三、实验器材1. 密闭容器：500mL玻璃瓶一个。

2. 真空泵：一台。

3. 压力计：一台。

4. 气体分析仪：一台。

5. 滤纸：数张。

6. 秒表：一只。

四、实验步骤1. 将500mL玻璃瓶清洗干净，确保无油污、无水分。

2. 使用滤纸将玻璃瓶口封住，防止空气进入。

3. 将气体分析仪连接到玻璃瓶口，确保密封良好。

4. 使用真空泵抽取玻璃瓶内的空气，形成负压。

5. 观察压力计读数，当压力降至-0.1MPa时，停止抽气。

6. 关闭真空泵，等待5分钟，让容器内的空气分子吸附在容器壁上。

7. 使用秒表记录吸附时间。

8. 打开气体分析仪，分析吸附在容器壁上的空气成分。

9. 将实验数据与空气原始成分进行对比，分析真空对空气的吸附作用。

1. 在实验过程中，压力计读数逐渐降低，直至达到-0.1MPa。

2. 停止抽气后，容器壁上出现水雾，表明空气中的水蒸气被吸附在容器壁上。

3. 气体分析仪分析结果显示，吸附在容器壁上的空气成分与原始空气成分存在差异。

六、实验数据与分析1. 实验数据：| 成分 | 原始空气含量（%） | 吸附后空气含量（%） || ---------- | ----------------- | ----------------- || 氮气 | 78.09 | 77.86 || 氧气 | 20.95 | 20.80 || 氩气 | 0.93 | 0.91 || 二氧化碳 | 0.04 | 0.03 || 水蒸气 | 0.03 | 0.02 |2. 分析：通过对比实验数据，可以看出真空条件下，空气中的氮气、氧气、氩气、二氧化碳和水蒸气等成分含量均有所下降。

“真空不能传播声音”实验的改进六盘水市第六中学蔡植三维目标知识与技能知道真空不能传播声音。

过程与方法利用身边的生活用具进行简单的物理实验，会描述实验现象、收集有效的信息并根据信息归纳科学规律。

情感、态度与价值观利用生活用具改进实验装置，让学生体会到物理知识就在我们身边，以此激发学生对学习物理的兴趣。

重点、难点重点真空不能传播声音的实验过程。

难点在教学中如何使学生掌握学习物理的方法、如何渗透物理学的研究方法、如何开发非智力因素、如何在初二物理的教学中提高学生的学习兴趣。

教学方法实验探究法教学过程一、原实验的弊端原实验是将一个闹钟放入玻璃罩中，用抽气机逐渐抽去玻璃罩内的空气, 闹钟声会越来越小,最终几乎听不到了，但很多学校都无此实验条件,要做好这个实验确实很困难，教师在上课时往往用课件来代替实验，影响上课效果；有些学校有该装置，但在使用过程中操作复杂，不便携带，演示效果不明显。

二、实验改进与创新的原理及特点介绍1、用一个50毫升的注射器和音乐贺卡上的声光发生电路，漆包线，凡士林组成一个声音的传播实验装置。

通过注射器活塞的一推一拉，使注射器内空气近似真空，从而说明真空不能传播声音。

2、此实验装置轻巧，容易取材，便于携带，操作方便，效果明显，有助于突破声音的传播依赖于介质这个教学重点。

3、在演示实验时，通过音乐贺卡发出的音乐，可以激发学生学习物理的兴趣，激起学生探索新知识的欲望，体现从生活走向物理的新课改精神。

为后面的物理学习打下坚实的基础。

三、实验器材的制作方法及使用说明（一）实验器材用一只50毫升的注射器，音乐贺卡上的声光发生电路，漆包线，凡士林。

（二）实验制作1、将漆包线两端磨去绝缘层，用电烙铁把漆包线接上喇叭，取出注射器的活塞，将导线穿过针口，让喇叭紧贴针口端，在注射器活塞上涂上凡士林，再转动几圈，这样可以防止注射器漏气。

2、用透明胶把电路固定在注射器上，开关露在外面，便于操作，如下图所示。

（三）实验操作1、把活塞慢慢推到针口端，直到接触喇叭为止，尽量排除里面的空气，闭合开关，有音乐声，且二极管发光，显示已通电。

自制真空系统渐进式系列实验教学 庄 娟 杨 华 李雪春 海 然 （基础物理国家级实验教学示范中心（大连理工大学），辽宁 大连 116024）

摘 要 如何把自制的实验仪器更好地应用到实际教学中，并获得理想的教学效果，是教学改革的一个重要方向，能够激发教师的教改积极性。本文将自制真空系统应用到真空技术的系列试验中，通过实验仪器的改进，实验原理的展示和实验内容的完善几方面探索，可以让学生充分了解真空技术的实现过程，以及真空技术的应用领域。达到培养学生开阔的思维意识、提高学生综合素质的目的。 关键词 自制真空系统；渐进式系列实验；教学改革

真空是物理学的一个重要分支。所谓真空是指在一给定的空间内低于一个大气压的气体状态。气体越稀薄，分子之间或分子与其他质点之间的碰撞次数减少，分子在一定时间内碰撞于表面上的次数亦相对减少，这导致其有一系列新的物化特性，诸如热传导与对流减少、氧化作用小、气体污染小、汽化点降低、高真空的绝缘性能好等等，这一特征使得真空特别是高真空技术已发展成为先进技术之一，被广泛应用在工农业生产、科学研究各个领域中，特别是在尖端科学技术的应用和开发中起着关键作用。 为了让学生了解真空的产生、测量和应用，我们在实验的内容设计上，采用循序渐进的方法，让学生逐步了解真空系统的结构和每一个器件的作用，观察抽低真空和抽高真空过程中气流的走向。在真空系统中充入氦气进行放电，用多功能摄谱仪观测氦原子光谱，最后了解真空技术的应用—真空镀膜的实现。每个实验都有明确的目的和具体的要求。通过几个层次的实验, 使学生逐步从原理延伸到科学前沿，有利于培养开拓型人才。

1 直观可视化玻璃真空系统 为了让学生直观地了解真空系统的构成，抽真空的方法，学会使用机械泵和油扩散泵来获得低真空和高真空的过程，自制了玻璃真空系统，如图1所示。学生可以直观了解构成真空系统的气体定量活塞、开关阀门、机械泵、扩散泵、热偶真空计和电离真空计。掌握抽低真空和抽高真空的气流通道、气流走向和低真空和高真空的实现方法。