大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)教程

前言

20世紀(jì)是科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的世紀(jì)，以信息和計(jì)算機(jī)技術(shù)為代表的高新技術(shù)推動(dòng)了人類物質(zhì)文明和社會(huì)文明的進(jìn)步。追溯其源，皆來(lái)自以物理學(xué)為代表的基礎(chǔ)自然科學(xué)的發(fā)展。掌握物理學(xué)的基本知識(shí)、基本概念、基本規(guī)律和基本方法，不僅是學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)專業(yè)課程和其他科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)，而且有助于培養(yǎng)和提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)、科學(xué)思維方法和科學(xué)研究能力。因此，物理課是一門重要的基礎(chǔ)課。楊振寧先生在談到物理學(xué)時(shí)指出：“很多學(xué)生在學(xué)習(xí)中形成一種印象，以為物理學(xué)最重要的部分就是一些演算。演算是物理學(xué)的一部分，但不是最重要的部分。物理學(xué)最重要的部分是與現(xiàn)象有關(guān)的。絕大部分物理學(xué)是從現(xiàn)象中來(lái)，現(xiàn)象是物理學(xué)的根源。一個(gè)人不與現(xiàn)象接觸不一定不能做重要的工作，但是他容易誤入形式主義歧途；他對(duì)物理學(xué)的了解不會(huì)是切中要害的?！爆F(xiàn)象是物理學(xué)的根源，通過(guò)觀察現(xiàn)象來(lái)學(xué)習(xí)物理是一條有效的學(xué)習(xí)途徑。有些現(xiàn)象，如力學(xué)中的陀螺進(jìn)動(dòng)，不通過(guò)實(shí)驗(yàn)演示，是很難讓學(xué)生在腦海里形成清晰的物理圖像的。演示實(shí)驗(yàn)可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)其對(duì)現(xiàn)象的思考，加深其對(duì)知識(shí)的理解，提高其科學(xué)探究水平，開(kāi)闊視野，從而促進(jìn)全面發(fā)展，在人才創(chuàng)新能力培養(yǎng)和科學(xué)素質(zhì)培養(yǎng)中起著不可替代的作用。本教程包括了我?，F(xiàn)在開(kāi)設(shè)的絕大部分物理演示實(shí)驗(yàn)。書(shū)中對(duì)每一個(gè)實(shí)驗(yàn)都作了較詳細(xì)的說(shuō)明，尤其是對(duì)實(shí)驗(yàn)原理作了詳細(xì)的講述，讀者可以根據(jù)此教程對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟以及注意事項(xiàng)進(jìn)行全面和深入的了解。部分實(shí)驗(yàn)還設(shè)置了一些思考題，便于讀者進(jìn)一步理解實(shí)驗(yàn)所涉及的知識(shí)。對(duì)于從事基礎(chǔ)物理教學(xué)的教師以及相關(guān)技術(shù)人員和正在學(xué)習(xí)物理課的學(xué)生來(lái)說(shuō)，本書(shū)具有很好的參考價(jià)值。目前，我們開(kāi)設(shè)的演示實(shí)驗(yàn)有90個(gè)，這些資源凝聚了許多教師多年的辛勤勞動(dòng)和心血，他們既是演示實(shí)驗(yàn)儀器的使用者，又是物理演示實(shí)驗(yàn)的建設(shè)者。本書(shū)由李云寶、李鈺任主編，周怡、戴厚梅、王輝、徐千山任副主編。參加編寫(xiě)的還有童明強(qiáng)、蔣超、衡伯軍、李新、魏然、侯陽(yáng)來(lái)、徐麥榮、閔永泉、季玲玲等。本書(shū)的編寫(xiě)工作也受到了武漢科技大學(xué)應(yīng)用物理系全體教師的熱情支持和幫助，在此對(duì)他們表示由衷的感謝。

內(nèi)容概要

本教程是在公共選修課“大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)”課程講義的基礎(chǔ)上整理總結(jié)而成，其中融合了大部分的大學(xué)物理課演示實(shí)驗(yàn)。書(shū)中包括了90個(gè)演示實(shí)驗(yàn)，涵蓋了力學(xué)、振動(dòng)與波、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)和現(xiàn)代新技術(shù)等方面演示實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。書(shū)中對(duì)每一個(gè)實(shí)驗(yàn)都作了較詳細(xì)的說(shuō)明，讀者可以根據(jù)此教程對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)步驟以及注意事項(xiàng)進(jìn)行深入和全面的了解。部分實(shí)驗(yàn)還設(shè)置了一些思考題，便于讀者進(jìn)一步探索實(shí)驗(yàn)所涉及的知識(shí)。    本書(shū)可以作為“大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)”課程的教材，對(duì)于從事基礎(chǔ)物理教學(xué)的教師、正在學(xué)習(xí)大學(xué)物理課的學(xué)生或?qū)ξ锢砀信d趣的學(xué)生，也具有很好的參考價(jià)值。

書(shū)籍目錄

第一章 力學(xué)演示實(shí)驗(yàn)  實(shí)驗(yàn)一 伯努利懸浮器  實(shí)驗(yàn)二 飛機(jī)的升力  實(shí)驗(yàn)三 進(jìn)動(dòng)儀  實(shí)驗(yàn)四 科里奧利力演示  實(shí)驗(yàn)五 力學(xué)錐體上滾  實(shí)驗(yàn)六 剛體轉(zhuǎn)動(dòng)綜合演示  實(shí)驗(yàn)七 雙節(jié)混沌擺  實(shí)驗(yàn)八 傅科擺  實(shí)驗(yàn)九 質(zhì)心運(yùn)動(dòng)演示  實(shí)驗(yàn)十 離心力演示  實(shí)驗(yàn)十一 角速度矢量合成演示  實(shí)驗(yàn)十二 滾擺  實(shí)驗(yàn)十三 彈性碰撞演示儀  實(shí)驗(yàn)十四 逆風(fēng)行舟  實(shí)驗(yàn)十五 導(dǎo)軌滾球演示儀  實(shí)驗(yàn)十六 導(dǎo)軌滾柱演示儀第二章 振動(dòng)與波演示實(shí)驗(yàn)  實(shí)驗(yàn)十七 共振  實(shí)驗(yàn)十八 奇妙的“魚(yú)洗”  實(shí)驗(yàn)十九 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成  實(shí)驗(yàn)二十 受迫振動(dòng)  實(shí)驗(yàn)二十一 孤立波  實(shí)驗(yàn)二十二 波動(dòng)綜合演示  實(shí)驗(yàn)二十三 液體駐波  實(shí)驗(yàn)二十四 水波實(shí)驗(yàn)  實(shí)驗(yàn)二十五 多普勒效應(yīng)演示  實(shí)驗(yàn)二十六 音叉演示拍  實(shí)驗(yàn)二十七 超聲噴泉  實(shí)驗(yàn)二十八 變音鐘第三章 熱學(xué)演示實(shí)驗(yàn)  實(shí)驗(yàn)二十九 家用冰箱、空調(diào)制冷系統(tǒng)原理  實(shí)驗(yàn)三十 熱力學(xué)第二定律開(kāi)爾文表述演示  實(shí)驗(yàn)三十一 熱力學(xué)第二定律演示  實(shí)驗(yàn)三十二 熱效率演示  實(shí)驗(yàn)三十三 麥克斯韋速率分布演示  實(shí)驗(yàn)三十四 伽爾頓板  實(shí)驗(yàn)三十五 記憶合金熱機(jī)第四章 光學(xué)演示實(shí)驗(yàn)  實(shí)驗(yàn)三十六 白光再現(xiàn)全息圖  實(shí)驗(yàn)三十七 分辨本領(lǐng)實(shí)驗(yàn)  實(shí)驗(yàn)三十八 光通信及互感現(xiàn)象  實(shí)驗(yàn)三十九 光纖通信演示  實(shí)驗(yàn)四十 偏振光演示  實(shí)驗(yàn)四十一 會(huì)聚偏振光干涉  實(shí)驗(yàn)四十二 色度學(xué)實(shí)驗(yàn)  實(shí)驗(yàn)四十三 雙折射現(xiàn)象  實(shí)驗(yàn)四十四 激光幾何光學(xué)演示  實(shí)驗(yàn)四十五 激光綜合光學(xué)演示  實(shí)驗(yàn)四十六 激光李薩如圖形演示  實(shí)驗(yàn)四十七 光學(xué)幻影  實(shí)驗(yàn)四十八 龍飛鳳舞  實(shí)驗(yàn)四十九 銅鏡透字  實(shí)驗(yàn)五十 海市蜃樓  實(shí)驗(yàn)五十一 簾式肥皂膜演示儀  實(shí)驗(yàn)五十二 方解石模型  實(shí)驗(yàn)五十三 方解石的雙折射  實(shí)驗(yàn)五十四 二氧化碳激光器  實(shí)驗(yàn)五十五 氦氖激光器第五章 電磁學(xué)演示實(shí)驗(yàn)  實(shí)驗(yàn)五十六 安培力演示實(shí)驗(yàn)  實(shí)驗(yàn)五十七 電磁波的發(fā)射、接收與趨膚效應(yīng)  實(shí)驗(yàn)五十八 電磁驅(qū)動(dòng)演示實(shí)驗(yàn)  實(shí)驗(yàn)五十九 法拉第電磁感應(yīng)定律演示  實(shí)驗(yàn)六十 阻尼擺與非阻尼擺  ……第六章 現(xiàn)代新技術(shù)演示實(shí)驗(yàn)

章節(jié)摘錄

插圖：【實(shí)驗(yàn)原理】半導(dǎo)體溫差組件由N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體的多組電偶對(duì)組成，根據(jù)塞貝克效應(yīng)，與高溫?zé)嵩唇佑|的A1、A2、A3等接頭不斷地從高溫?zé)嵩次諢崃?，與低溫?zé)嵩唇佑|的B1、B2、B3等接頭不斷地將熱量傳給低溫?zé)嵩矗瑫r(shí)在回路中產(chǎn)生電流，電流對(duì)外做功。如將A1端和A3端接入電源，組件將從低溫?zé)嵩捶懦鰺崃浚瑥母邷責(zé)嵩次諢崃浚ㄖ评洌?，根?jù)珀耳帖效應(yīng)外界對(duì)系統(tǒng)做功。1821年德國(guó)物理學(xué)家塞貝克（T J Seebek）發(fā)現(xiàn)：當(dāng)兩種不同金屬導(dǎo)線組成閉合回路時(shí)，若在兩接頭維持一溫差，回路就有電流和電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，后來(lái)稱此為塞貝克效應(yīng)。其中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)稱為溫差電動(dòng)勢(shì)，上述回路稱為熱電偶。當(dāng)電流通過(guò)同一導(dǎo)體時(shí)，放出的焦耳熱量與電流強(qiáng)度的平方成正比，而與電流流動(dòng)的方向無(wú)關(guān)，是一個(gè)可逆過(guò)程。但在一定條件下，電流通過(guò)兩種不同材料的金屬接觸面時(shí)，熱量的吸收和放出是一個(gè)不可逆過(guò)程，即當(dāng)電流沿某一方向流動(dòng)時(shí)，若接觸點(diǎn)放出熱量，則當(dāng)電流沿反方向流動(dòng)時(shí)，應(yīng)吸收熱量，這一效應(yīng)稱為珀耳帖效應(yīng)?！緦?shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟】 （1）接通電源，打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，電流將沿某一方向流動(dòng)（A、B或B、A），由于珀耳帖效應(yīng)，不能立刻顯示出來(lái)，則兩塊溫度顯示裝置讀數(shù)相同，指示的應(yīng)為室溫。（2）將換向開(kāi)關(guān)按下，電流從銻鉍銻棒的A端流向B端，左側(cè)鉍銻接觸面放熱，測(cè)溫探頭將溫度測(cè)試出來(lái)，左側(cè)溫度顯示裝置顯示溫度讀數(shù)，右側(cè)銻鉍接觸面吸熱，溫度降低，由測(cè)溫探頭檢測(cè)右側(cè)溫度，顯示裝置顯示溫度讀數(shù)，隨即能看到左側(cè)溫度比右側(cè)溫度高幾個(gè)攝氏度。（3）將換向開(kāi)關(guān)彈出，電流表反偏，電流從銻鉍銻棒的B端流向A端。左側(cè)銻鉍接觸面吸熱，溫度降低，右側(cè)鉍銻面放熱，溫度升高，左側(cè)溫度將比右側(cè)溫度低幾個(gè)攝氏度。

編輯推薦

《大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)教程》可以作為“大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)”課程的教材，對(duì)于從事基礎(chǔ)物理教學(xué)的教師、正在學(xué)習(xí)大學(xué)物理課的學(xué)生或?qū)ξ锢砀信d趣的學(xué)生，也具有很好的參考價(jià)值。

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