物理演示实验报告.doc

物理演示实验报告

学 院 材料科学与工程
专 业 材料科学与工程
年 级 2014级
姓 名 杨林
班级信箱号 80
实验时间 2016年5月4日星期三晚上

2016年 5月 10日
实验一 锥体上滚
【实验目的】：
1．通过观察与思考双锥体沿斜面轨道上滚的现象，使学生加深了解在重力场中物体总是以降低重心，趋于稳定的运动规律。
2．说明物体具有从势能高的位置向势能低的位置运动的趋势，同时说明物体势能和动能的相互转换。
【实验仪器】：锥体上滚演示仪

图1 锥体上滚演示仪
【实验原理】：
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。
【实验步骤】：
1．将双锥体置于导轨的高端，双锥体并不下滚；
2．将双锥体置于导轨的低端，松手后双锥体向高端滚去；
3．重复第2步操作，仔细观察双锥体上滚的情况。
【注意事项】：
1．移动锥体时要轻拿轻放，切勿将锥体掉落在地上。
2．锥体启动时位置要正，防止它滚动时摔下来造成变形或损坏。
实验二 陀螺进动
【实验目的】：
演示旋转刚体（车轮）在外力矩作用下的进动。
【实验仪器】：陀螺进动仪

图2陀螺进动仪
【实验原理】：
陀螺转动起来具有角动量L,当其倾斜时受到一个垂直纸面向里的重力矩(r×mg)作用,根据角动量原理, 其方向也垂直纸面向里。

下一时刻的角动量L+△L向斜后方,陀螺将不会倒下,而是作进动。
【实验步骤】：
用力使陀螺快速转动，将其倾斜放在支架上，放手后陀螺不仅绕其自转轴转动，而且自转轴还会绕支架旋转。这就是进动现象。
【注意事项】：
注意保护陀螺，快要停止转动时用手接住,以免掉到地上摔坏。
实验三 声波可见
【实验目的】：
借助视觉暂留演示声波；
【实验仪器】：声波可见演示仪

图3 声波可见演示仪
【实验原理】：
不同长度，不同张力的弦振动后形成的驻波基频、协频各不相同，即合成波形各不相同。本装置产生的是横波，可借助滚轮中黑白相间的条纹和人眼的视觉暂留作用将其显示出来。

【实验步骤】：
1．将整个装置竖直放稳，用手转动滚轮；
2．依次拨动四根琴弦，可观察到不同长度，不同张力的弦线上出现不同基频与协频的驻波；
3．重复转动滚轮，拨动琴弦，观察弦上的波形。
【注意事项】：
1．滚轮转速不必太高。
2．拨动琴弦切勿用力过猛。

实验四 普氏摆演示实验
【实验目的】：
了解普氏摆，演示人眼的视觉特点

【实验仪器】：普氏摆演示仪

图4 普氏摆演示仪
【实验原理】：
人之所以能够看到立体的景物，是因为双眼可以各自独立看景物。两眼有间距，造成左眼与右眼图像的差异称为视差，人类的大脑很巧妙地将两眼的图像合成，在大脑中产生有空间感的视觉效果。
在这个实验中，所用的光衰减镜引起光强的减弱，使分别进入两只眼睛的物光产生距离感，从而感觉出物体的立体感。将光衰减镜反转180度时，摆球的运动轨迹又发生了改变。
【实验步骤】：
1．拉开摆球，使其在两排金属杆之间的一个平面内摆动；
2. 普氏摆正前方位置观察球摆动的轨迹；
3. 光衰减镜再观察摆球的轨迹，发现摆球按椭圆轨迹转动；
4. 衰减镜反转180度，再观察，发现摆球改变了转动方向。
【注意事项】：
1. 摆球的摆动平面尽量在两排金属杆的中间，避免与金属杆相碰；
2. 观察时双眼均要睁开。

实验五 雅格布天梯演示实验
【实验目的】：
通过演示来了解气体弧光放电的原理。
【实验仪器】：雅格布天梯演示仪

图5 雅格布天梯演示仪
【实验原理】：
无论是在稀薄气体、金属蒸汽或大气中，当回路中电流的功率较大时，能够提供足够大的电流，使气体击穿，伴随有强烈的光辉，这时所形成的自持放电的形式是弧光放电。
雅格布天梯是演示高压放电现象的一种装置。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。
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。其下端的空气最先被击穿，产生大量的正负离子，同时产生光和热，即电弧放电。由于电弧加热（空气的温度升高，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，电极提供的能量不足以补充声、光、热等能量损耗时弧光因而熄灭。此时高压再次将电极底部的空气击穿，发生第二轮电弧放电，如此周而复始，形成实验中的现象。
【实验步骤】：
打开电源开关，可看到高压弧光放电沿着“天梯”向上“爬”，同时听到放电声，直到上移的弧光消失，天梯底部将再次产生弧光放电。
【注意事项】：
1．千万做好安全防护，将仪器封闭，不能让人触及仪器，尤其是在工作时；
2． 仪器工作时间不能过长，一般不超过3分钟，将自动断电进入保护状态, 稍等一段时间，仪器恢复后方可继续演示。