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大學物理教學演示實驗 版權信息
- ISBN：9787030718877
- 條形碼：9787030718877 ; 978-7-03-071887-7
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
大學物理教學演示實驗 內容簡介
本書依據教育部高等學校物理學與天文學教學指導委員會編制的《理工科類大學物理課程教學基本要求》和軍隊院校大學物理教學對演示實驗的相關要求，結合教學實際編寫而成.全書涵蓋了力學、熱學、電磁學、振動與波、光學和近代物理部分適用于課堂教學的118個演示實驗，附錄中給出了演示實驗與教學知識點的對應表.全書從適應課堂教學的角度組織編寫，便于教師教學的靈活運用和學生對相關知識點的理解本書可作為大學物理教學的配套用書，也可作為學生自學的參考書.
大學物理教學演示實驗 目錄
目錄
第1章 力學 1
1.1 隨堂演示實驗 1
實驗 1 角速度矢量合成 1
實驗 2 旋珠式科里奧利力 3
實驗 3 質心運動 4
實驗 4 轉動定律 6
實驗 5 旋飛球角動量守恒 8
實驗 6 直升機角動量守恒 9
實驗 7 定向陀螺 11
實驗 8 兩用陀螺進動 12
1.2 演示室實驗 14
實驗 9 碰撞打靶 14
實驗 10 轉盤式科里奧利力 16
實驗 11 傅科擺 17
實驗 12 錐體上滾 18
實驗 13 麥克斯韋滾擺 19
實驗 14 茹科夫斯基凳 20
實驗 15 車輪進動 21
實驗 16 機翼壓差 22
實驗 17 伯努利懸浮球 23
1.3 模擬仿真實驗 24
實驗 18 碰撞和守恒定律 24
實驗 19 剛體的轉動慣量 25
第2章 熱學 27
2.1 隨堂演示實驗 27
實驗 1 麥克斯韋速率分布律 27
實驗 2 斯特林熱機 29
2.2 演示室實驗 31
實驗 3 空氣黏滯力 31
實驗 4 伽爾頓板 32
2.3 模擬仿真實驗 33
實驗 5 空氣密度的測量 33
實驗 6 空氣比熱容的測量 34
實驗 7 良導體熱導率的動態測量 35
第3章 電磁學 37
3.1 隨堂演示實驗 37
實驗 1 韋氏起電機 37
實驗 2 靜電跳球 39
實驗 3 電風吹燭 40
實驗 4 電介質對電容的影響 42
實驗 5 圓電流軸線上的磁場模型 44
實驗 6 動態磁滯回線 45
實驗 7 超導磁懸浮列車 48
實驗 8 電磁感應現象 50
實驗 9 渦流管 52
實驗 10 渦流熱效應 53
實驗 11 互感現象 55
實驗 12 電磁炮 56
實驗 13 磁鐵對通電直導線的作用力 57
3.2 演示室實驗 59
實驗 14 范氏起電機 59
實驗 15 手觸電池 60
實驗 16 輝光球 61
實驗 17 避雷針 62
實驗 18 電風輪 63
實驗 19 靜電滾筒 64
實驗 20 靜電除塵 65
實驗 21 雅各布天梯 66
實驗 22 法拉第籠 67
實驗 23 電磁阻尼擺 68
實驗 24 腳踏發電機 69
實驗 25 能量轉換輪 70
3.3 模擬仿真實驗 71
實驗 26 示波器 71
實驗 27 變電場測介電常量 72
實驗 28 螺線管磁場的測量 73
實驗 29 電子自旋共振及地磁場測量 74
實驗 30 電子荷質比的測量 75
實驗 31 霍爾效應 77
實驗 32 動態測量磁滯回線 77
實驗 33 交流諧振電路特性研究 78
實驗 34 RC電路實驗 79
實驗 35整流電路 80
第4章 振動與波 82
4.1 隨堂演示實驗 82
實驗 1 簡諧振動與圓周運動的等效性 82
實驗 2 電信號拍現象聲光演示 84
實驗 3 音叉 87
實驗 4 共振小娃 88
實驗 5 激光李薩如圖形 90
實驗 6 弦駐波 92
實驗 7 環形駐波 94
實驗 8 魚洗 96
4.2 演示室實驗 97
實驗 9 超聲霧化 97
4.3 模擬仿真實驗 98
實驗 10 單擺測量重力加速度 98
實驗 11 凱特擺測量重力加速度 99
實驗 12 受迫振動 101
實驗 13 超聲波聲速的測量 102
第5章 光學 104
5.1 隨堂演示實驗 104
實驗 1 激光干涉 104
實驗 2 牛頓環 106
實驗 3 綠激光衍射 108
實驗 4 一維光柵 109
實驗 5 手持式大偏振片 111
大學物理教學演示實驗
實驗 6 反射起偏與檢偏 112
實驗 7 雙折射 114
實驗 8 正負晶體模型 116
5.2 演示室實驗 118
實驗 9 幾何光學綜合演示 118
實驗 10 窺視無窮 119
實驗 11 懸空的奧妙 121
實驗 12 同自己握手 121
實驗 13 導光水柱 122
實驗 14 光島 123
實驗 15 菲涅耳透鏡 124
實驗 16 光柵光譜 125
實驗 17 光柵立體畫 127
實驗 18 偏振光現象 128
實驗 19 3D電影 129
實驗 20 旋光色散 130
實驗 21 旋轉字幕球 131
實驗 22 神奇的普氏擺 132
實驗 23 倒轉的車輪 133
5.3 模擬仿真實驗 134
實驗 24 干涉法測量微小量 134
實驗 25 牛頓環法測量曲率半徑 135
實驗 26 邁克耳孫干涉儀 136
實驗 27 超聲光柵 138
實驗 28 光的偏振現象 139
實驗 29 分光計 140
實驗 30 組合透鏡參數測量與自組顯微鏡 141
實驗 31 光學設計實驗 142
第6章 近代物理 145
6.1 隨堂演示實驗 145
實驗 1 黑體模型 145
實驗 2 黑體輻射與吸收 146
6.2 演示室實驗 148
實驗 3 GPS全球定位系統 148
6.3 模擬仿真實驗 150
實驗 4 光強調制法測量光速 150
實驗 5 光電效應 151
實驗 6 氫氘光譜拍攝 152
實驗 7 鈉原子光譜拍攝 153
實驗 8 γ能譜測量 155
實驗 9 弗蘭克-赫茲實驗 156
實驗 10 塞曼效應 157
實驗 11 透射電子顯微鏡 159
實驗 12 掃描隧道顯微鏡 161
實驗 13 核磁共振 162
附錄 164
第1章 力學 1
1.1 隨堂演示實驗 1
實驗 1 角速度矢量合成 1
實驗 2 旋珠式科里奧利力 3
實驗 3 質心運動 4
實驗 4 轉動定律 6
實驗 5 旋飛球角動量守恒 8
實驗 6 直升機角動量守恒 9
實驗 7 定向陀螺 11
實驗 8 兩用陀螺進動 12
1.2 演示室實驗 14
實驗 9 碰撞打靶 14
實驗 10 轉盤式科里奧利力 16
實驗 11 傅科擺 17
實驗 12 錐體上滾 18
實驗 13 麥克斯韋滾擺 19
實驗 14 茹科夫斯基凳 20
實驗 15 車輪進動 21
實驗 16 機翼壓差 22
實驗 17 伯努利懸浮球 23
1.3 模擬仿真實驗 24
實驗 18 碰撞和守恒定律 24
實驗 19 剛體的轉動慣量 25
第2章 熱學 27
2.1 隨堂演示實驗 27
實驗 1 麥克斯韋速率分布律 27
實驗 2 斯特林熱機 29
2.2 演示室實驗 31
實驗 3 空氣黏滯力 31
實驗 4 伽爾頓板 32
2.3 模擬仿真實驗 33
實驗 5 空氣密度的測量 33
實驗 6 空氣比熱容的測量 34
實驗 7 良導體熱導率的動態測量 35
第3章 電磁學 37
3.1 隨堂演示實驗 37
實驗 1 韋氏起電機 37
實驗 2 靜電跳球 39
實驗 3 電風吹燭 40
實驗 4 電介質對電容的影響 42
實驗 5 圓電流軸線上的磁場模型 44
實驗 6 動態磁滯回線 45
實驗 7 超導磁懸浮列車 48
實驗 8 電磁感應現象 50
實驗 9 渦流管 52
實驗 10 渦流熱效應 53
實驗 11 互感現象 55
實驗 12 電磁炮 56
實驗 13 磁鐵對通電直導線的作用力 57
3.2 演示室實驗 59
實驗 14 范氏起電機 59
實驗 15 手觸電池 60
實驗 16 輝光球 61
實驗 17 避雷針 62
實驗 18 電風輪 63
實驗 19 靜電滾筒 64
實驗 20 靜電除塵 65
實驗 21 雅各布天梯 66
實驗 22 法拉第籠 67
實驗 23 電磁阻尼擺 68
實驗 24 腳踏發電機 69
實驗 25 能量轉換輪 70
3.3 模擬仿真實驗 71
實驗 26 示波器 71
實驗 27 變電場測介電常量 72
實驗 28 螺線管磁場的測量 73
實驗 29 電子自旋共振及地磁場測量 74
實驗 30 電子荷質比的測量 75
實驗 31 霍爾效應 77
實驗 32 動態測量磁滯回線 77
實驗 33 交流諧振電路特性研究 78
實驗 34 RC電路實驗 79
實驗 35整流電路 80
第4章 振動與波 82
4.1 隨堂演示實驗 82
實驗 1 簡諧振動與圓周運動的等效性 82
實驗 2 電信號拍現象聲光演示 84
實驗 3 音叉 87
實驗 4 共振小娃 88
實驗 5 激光李薩如圖形 90
實驗 6 弦駐波 92
實驗 7 環形駐波 94
實驗 8 魚洗 96
4.2 演示室實驗 97
實驗 9 超聲霧化 97
4.3 模擬仿真實驗 98
實驗 10 單擺測量重力加速度 98
實驗 11 凱特擺測量重力加速度 99
實驗 12 受迫振動 101
實驗 13 超聲波聲速的測量 102
第5章 光學 104
5.1 隨堂演示實驗 104
實驗 1 激光干涉 104
實驗 2 牛頓環 106
實驗 3 綠激光衍射 108
實驗 4 一維光柵 109
實驗 5 手持式大偏振片 111
大學物理教學演示實驗
實驗 6 反射起偏與檢偏 112
實驗 7 雙折射 114
實驗 8 正負晶體模型 116
5.2 演示室實驗 118
實驗 9 幾何光學綜合演示 118
實驗 10 窺視無窮 119
實驗 11 懸空的奧妙 121
實驗 12 同自己握手 121
實驗 13 導光水柱 122
實驗 14 光島 123
實驗 15 菲涅耳透鏡 124
實驗 16 光柵光譜 125
實驗 17 光柵立體畫 127
實驗 18 偏振光現象 128
實驗 19 3D電影 129
實驗 20 旋光色散 130
實驗 21 旋轉字幕球 131
實驗 22 神奇的普氏擺 132
實驗 23 倒轉的車輪 133
5.3 模擬仿真實驗 134
實驗 24 干涉法測量微小量 134
實驗 25 牛頓環法測量曲率半徑 135
實驗 26 邁克耳孫干涉儀 136
實驗 27 超聲光柵 138
實驗 28 光的偏振現象 139
實驗 29 分光計 140
實驗 30 組合透鏡參數測量與自組顯微鏡 141
實驗 31 光學設計實驗 142
第6章 近代物理 145
6.1 隨堂演示實驗 145
實驗 1 黑體模型 145
實驗 2 黑體輻射與吸收 146
6.2 演示室實驗 148
實驗 3 GPS全球定位系統 148
6.3 模擬仿真實驗 150
實驗 4 光強調制法測量光速 150
實驗 5 光電效應 151
實驗 6 氫氘光譜拍攝 152
實驗 7 鈉原子光譜拍攝 153
實驗 8 γ能譜測量 155
實驗 9 弗蘭克-赫茲實驗 156
實驗 10 塞曼效應 157
實驗 11 透射電子顯微鏡 159
實驗 12 掃描隧道顯微鏡 161
實驗 13 核磁共振 162
附錄 164
展開全部
大學物理教學演示實驗 節選
第1章 力學 1.1 隨堂演示實驗 實驗 1 角速度矢量合成 【實驗目的】 根據矢量合成法則，本實驗定性演示角速度的矢量特性，其合成角速度與兩個分角速度矢量間遵守矢量合成的平行四邊形定則. 【實驗裝置】 實驗裝置如圖 1.1.1所示. 圖 1.1.1 角速度矢量合成演示儀 【實驗原理】 角位移 Δθ與時間Δt之比，稱為在Δt這段時間內質點的平均角速度，大小為 當Δt趨于零時，上式的極限就是角位置對時間的變化率，稱為質點的瞬時角速度，簡稱角速度，其大小為 瞬時角速度和線速度一樣，也是矢量，本實驗定性地展示了角速度的矢量性 . 若球體參與兩個不同方向的轉動，一個方向轉動的角速度矢量是ω1，另一個方向轉動的角速度矢量是 ω2，則剛體合成轉動的角速度矢量ω等于兩個角速度矢量ω1和ω2之矢量和，其遵守平行四邊形定則 . 【操作與效果】 (1)轉動左手輪，使球體沿一確定的轉軸刀速轉動，觀察者可以看到球上的黑點描繪出一簇圓弧線，這些圓弧線位于與確定方向相垂直的平面上，這個確定方向就是角速度矢量的方向. 依照這些圓弧線轉動方向按右手螺旋定則旋進的方向就是分角速度矢量 ω1的方向. 轉動半圓弧標尺并沿弧移動箭頭，使其箭頭指示 ω1的方向. (2)按( 1)中所述的操作步驟，搖動右手輪，移動箭頭標出分角速度矢量 ω2的方向. (3)用左右兩手分別以上述( 1)、( 2)所述速度同時搖動兩個手輪，使球體同時參與兩個確定的轉動方向的轉動，使分角速度矢量沿 ω1和ω2兩個方向，標出此時角速度ω的方向，發現它們滿足矢量合成的平行四邊形定則 ω=ω1+ω2. 實驗發現，當搖動的兩個手輪轉速相同時，即二分角速度矢量的大小相等時，圓點所描繪出的一簇圓點位于與兩箭頭所指的方向的分角線方向相垂直的平面上，且依此圓點轉動方向得到按右手螺旋定則旋進的方向，即分角線的方向，就是合角速度矢量 ω的方向 . 【注意事項】 (1)實驗前檢查球體是否轉動靈活； (2)三個箭頭標注角速度的方向時，定位盡量準確； (3)進行操作與效果( 3)實驗時，應該注意兩個手輪的角速度和操作與效果( 1)、(2)保持一致； (4)為了避免實驗誤差太大，實驗時應盡量保持刀速轉動 . 【思考題】 (1)討論質點圓周運動速度矢量和角速度矢量之間的關系. (2)實驗時，如何保證左右手輪刀速轉動，且轉速相同？ (3)本實驗定性演示了角速度矢量的合成，如何改進儀器和實驗方法，定量演示角速度矢量的合成？ 實驗 2 旋珠式科里奧利力 【實驗目的】 在轉動的非慣性系中運動的物體，會受到兩個慣性力的作用，一個是慣性離心力，另一個是科里奧利力. 本實驗定性演示旋轉的珠子在轉動參考系中的運動，展示科里奧利力的存在，了解科里奧利力的產生及其規律. 【實驗裝置】 實驗裝置如圖 1.1.2所示，其演示效果見圖 1.1.3. 圖 1.1.2 旋珠式科里奧利力演示儀 圖 1.1.3 演示效果圖 【實驗原理】 根據牛頓力學理論，在轉動的參考系中運動的物體，所受的慣性離心力沿著徑向向外；科里奧利力則垂直于速度的方向，給物體一個側向的作用 . 科里奧利力和慣性離心力一樣，是將牛頓第二定律應用于非慣性系而引入的修正項，均無施力者. 但在轉動參考系中，這類力是可以感受到、觀察到的. 同時，科里奧利力垂直于質點相對于非慣性系的速度，因此，它不斷改變 v的方向，但不改變 v的大小，因此科里奧利力不做功. 科里奧利力的計算公式為 式中 F為科里奧利力， m為質點的質量， v為質點相對于轉動參考系的運動速度，ω為轉動參考系相對于慣性參考系的角速度. 【操作與效果】 (1)保持水平圓盤底座不動，給豎直轉盤一個初始角速度使它快速轉動起來，觀察到所有小珠子也在豎直平面內轉動起來，形成一個豎直的圓形平面 . (2)俯視，順時針方向旋轉水平圓盤底座，上半圈的珠子和下半圈的珠子受到的科里奧利力方向相反，使原來豎直的圓形平面向不同方向傾斜 . (3)俯視，再逆時針方向旋轉水平圓盤底座，可看到圓形平面和剛才的傾斜方向正好相反 . (4)反復轉動水平圓盤底座，觀察旋珠平面的傾斜情況，驗證 F = 2mv× ω . 值得注意的是，本實驗中，豎直圓盤轉動時，上半圈的珠子和下半圈的珠子運動速度v方向相反，所受科里奧利力的方向也相反，加之每個珠子的水平分力大小不同且連續變化，故所受科里奧利力的大小也連續變化，使整個旋珠平面動態傾斜，而且運動到*上端的珠子和運動到*下端的珠子偏離原來豎直平面程度*大. 【注意事項】 (1)給豎直圓盤的初始角速度盡量大些，使所有小珠子都在豎直平面內轉動起來，形成完全張開的平面，這樣，珠子的受力情況才足夠明顯； (2)角速度矢量的方向依轉動方向按照右手螺旋定則確定 . 【思考題】 (1)乘坐汽車拐彎時，我們能感受到一個被拋向彎道外側的“力”，請問這個力是什么力？ (2)當珠子運動到*上面或者*下面時，受到的科里奧利力是否*大，為什么？ (3)在北半球，若河水由南向北流動，則東岸受到的沖刷較為嚴重，試用科里奧利力進行解釋并討論在南半球的情況 . 實驗 3 質心運動 【實驗目的】 演示剛體受到大小和方向均相等而作用點不同的外力沖擊后，其運動狀態雖然不同，但其質心的運動相同的現象，加深對質心運動定理的理解. 【實驗裝置】 實驗裝置如圖 1.1.4所示. 圖 1.1.4 質心運動演示儀 【實驗原理】 質點系的質心就是平均意義上質量分布的中心，研究質心的運動有助于理解質點系整體的宏觀運動. 對于密度均刀、形狀對稱分布的物體，其質心就是物體的對稱中心 . 如圖 1.1.4所示，考慮由一剛性輕桿相連的兩質點組成的系統，當我們將它斜向拋出時，它在空間的運動很復雜，但兩質點連線上某點卻做拋物線運動，該點的運動規律就像質量全部集中在該點，全部外力也像作用在該點一樣. 這個特殊點就是該系統的質心，質心的位矢隨坐標系的選取而變化，但對一個大小、形狀不變的質點系而言，質心與各質點間的相對位置是固定的 . 對于一個由 n個質點組成的質點系，如果用mi和 ri表示系統中第 i個質點的質量和位矢， M表示質點系的總質量，則質心的位矢 rC為 系統的總質量和質心加速度的乘積等于質點系所受外力的矢量和，這稱為質心運動定理. 即不論系統如何復雜，系統質心的行為與一個質量等于系統總質量的質點相同. 從這個意義上講，牛頓運動定律不僅適用于質點，也適用于質點系，我們能用牛頓運動定律處理一般物體的平動問題，也就是基于這樣一個基本的定理 . 質心運動定理還表明，質點系的內力不影響質心運動 . 如果作用在質點系上的合外力為零，那么不管質點系內部各個質點的運動如何復雜，質心仍保持靜止或刀速直線運動狀態不變，系統的總動量也保持守恒 . 剛體質心的運動取決于所受的合外力，若外力不為零，而外力對質心的力矩為零，則剛體無轉動，僅有平動；若外力不為零，且外力對質心的力矩也不為零，則剛體的運動是質心運動和繞質心轉動的疊加 . 【操作與效果】 (1)將打擊棒壓下，用卡扣扣住 . 把啞鈴放在支架上，并使啞鈴的質心恰好處在打擊棒的正上方. 釋放卡扣，可看到啞鈴被垂直地打起來，啞鈴始終平行運動，可觀察到其質心的運動軌跡為豎直的直線 . (2)重復(1)的操作，但使啞鈴的質心偏離打擊棒的正上方 . 可看到啞鈴飛起后，質心的運動軌跡仍為豎直的直線，但是啞鈴同時參與繞質心的轉動 . (3)重復上述操作，質心位于打擊棒的上方左、右不同位置，啞鈴轉動的方向也不同，但是質心的運動軌跡不變 . 【注意事項】 (1)打擊棒應限制在豎直面內運動，打擊棒轉軸支架與啞鈴支架的高度應保證使打擊棒的上沿水平位置與啞鈴接觸良好，從而使打擊啞鈴的力是垂直向上的； (2)打擊力必須是短促而強勁的沖擊力，否則，打擊過程較為緩慢，啞鈴的一端先被抬起，在打擊力和支架另一端的支持力的作用下，啞鈴將拋向一側，而質心不是豎直向上運動；(3)謹防啞鈴落下時打著人，可以在下落過程中用手接住，以免啞鈴落地摔壞 . 【思考題】 (1)質心位于打擊棒的上方左、右不同位置，啞鈴被拋起后，為什么轉動的方向也不同？ (2)小球的質量不變，連接小球的桿太輕或者太重，對實驗效果的影響有何不同？ 實驗 4 轉動定律 【實驗目的】 演示剛體質量分布與轉動慣量的關系，以及相同外力矩作用下不同轉動慣量剛體的運動規律，更好地理解剛體的定軸轉動定律 . 【實驗裝置】 實驗裝置如圖 1.1.5所示. 圖 1.1.5 十字形轉動定律演示儀
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