同济大学物理探索实验范围.docx

普通物理A考试涉及的物理演示实验项目 ——2012~2013学年第二学期 球列碰撞演示实验 1、调整仪器，使得七个钢球的球心位于同一水平线上。? 2、将仪器一端的一个钢球拉起来后，松手，则钢球正碰下一个钢球，末端的一个钢球弹起，继而，又碰下一个钢球，另一端的钢球弹起，循环不已，中间的五个不动。 3、拉起仪器一端的两个钢球重复上述操作，结果另一端的两个钢球弹起，中间的三个不动。 4、改变拉起钢球的数量重复上述操作，观察结果，每次会有另一端的相同数量的钢球弹起。 角动量迭加与守恒演示实验 　图中1为仪器支架，2为转盘，转盘分别用销子连接轴臂3、3’，它们可绕销子在垂直面内转动。以改变系统的质量分布及角动量向量的方向，双臂的另一端分别装有小电机4、4’，电机轴上装有圆盘5、5’，转盘上装有电池盒6，开关7可控制圆盘的正反转向。转盘中心装有空心轴8，其顶端装有滑轮架9，一对小滑轮10固定在此架上，分别用尼龙绳11系在上电机套上，线的另一端跨过滑轮穿过空心轴系在重物12上，伸出支座的线长及重物对轴臂起限位作用。以上部分是用来演示角动量守恒和角动量向量性用的。 ? 演示系统的角动量守恒，如图1 当两圆盘无自转时，拨动轴臂系统绕OZ轴转动，这是系统的角速度为ω1，将铅直绳向下拉时，由于轴臂向上偏转，使此系统的转动惯量减小，系统角速度变为ω2，可以明显看出绕OZ轴的转动加快，从而验证了角动量守恒定律。 通过演示角动量守恒，验证角动量的向量特性及其迭加规律，如图2。 　　启动电机使双臂上圆盘5、5’自转，当轴臂都在水平位置时，由于Jz1’ ω1+ Jz1’ ω2=0　　所以转盘处于静止状态。若向下拉绳，两轴臂上偏，将发现转盘绕OZ轴顺时针转动（即’ ωz与OZ轴反向），显然，这是由于 （Jz1·ω1+ Jz1·ω2）z+ Jz·ωz=0的缘故。这里Jz是指除两圆盘外，系统其余部分对z轴的转动惯量。　　由以上演示可理解角动量的向量性。　　此内容可按照四种状态演示，即两盘作顺、逆时针转动及轴臂上偏和下偏。 转动定律演示实验 用左右两套结构完全相同的装置作对比实验 : 将二套装置上的重物固定在距轴都相同的位置上。 将两套装置的线轮上绕等长的线绳，线绳上挂质量相同的砝码。将两砝码都绕到最高位置，同时施放两个转动系统。使它们在砝码的力矩下开始转动。可见两套系统在相同力矩作用下，转动惯量相同，角加速度和转速也相同。 将一套装置上的重物固定在距轴最远处，而将另一套装置上的重物固定在距轴很近处。 将砝码绕到最高位置，同时施放两个转动系统使它们在砝码的力矩下开始转动。可见重物靠近轴的系统旋转得较快，另一个较慢。说明当力矩相同时，转动惯量愈小角速度愈大。 将两套装置上的重物固定在距轴相同的位置上，两线绳所挂砝码，其中一个再增加一个砝码，使作用力矩增加一倍。将砝码绕到最高位置，同时释放两个转动系统，可观察到力矩大的系统旋转较快，另一个系统转动较慢。说明转动惯量相同时，力矩越大，角加速度越大。 避雷针模拟演示实验 将静电高压电源正、负极分别接在避雷针演示仪的上下金属板上，把带支架的金属球放在金属板两极之间。 接通电压，金属球与上极板间形成火花放电，可听到劈啪声音，并看到火花。若看不到火花，可将电源电压逐渐加大。 演示完毕后，关闭电源。 用带绝缘柄的电工钳将带支架的顶端呈圆锥状（尖端）的金属物体也放在金属板两极之间，此时金属球和尖端的高度一致。接通静电高压电源，金属球火花放电现象停止了，但可听到丝丝的电晕放电声，看到尖端与上极板之间形成连续的一条放电火花细线。若看不到放电火花细线，将电源电压提高。 演示完毕后，关闭电源。 法拉第笼演示实验 它是由笼体、高压电源、电压显 示器和控制部分组成。其笼体与大地连通，高压电源通过限流电阻将 10万伏直流高压输送给放电杆，当放电杆尖端距笼体 10 厘米时，出现放电火花，根 据接地导体静电平衡的条件， 笼体是一个等位体， 内部电势为零， 电场为零， 电荷分布在接近放电杆的外表面上。 表演时先请几位观众进入笼体后关闭笼门，操作员接通电源，用放电杆进行 放电演示。这时即使笼内人员将手贴在笼壁上，使放电杆向手指放电，笼内人员不仅不会触电，而且还可以体验电子风的清凉感觉。这是因为人体触电 的原因是身体的不同部位存在电位差，强电流通过身体，此时手指虽然接近 放电火花，但放电电流是通过 手指前方的金属网传入大地，身体并不存在电位差，没有电流通过，所以没有触电的感觉。 高压带电作业操作员的防护服就是用金属丝制成，接触高压线时形成等 电位，人体不通过电流，起到保护作用。外壳接地的法拉第笼可以有效地隔 绝笼体内外的电场和电磁波干扰，这叫做“静电屏蔽”。 跳环及磁悬浮演示实验 1．跳环实验：一只紫铜环或小铝环套在铁芯线圈