大學(xué)物理演示實驗教程

前言

20世紀(jì)是科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的世紀(jì)，以信息和計算機(jī)技術(shù)為代表的高新技術(shù)推動了人類物質(zhì)文明和社會文明的進(jìn)步。追溯其源，皆來自以物理學(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、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，現(xiàn)象是物理學(xué)的根源。一個人不與現(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；他對物理學(xué)的了解不會是切中要害的?！爆F(xiàn)象是物理學(xué)的根源，通過觀察現(xiàn)象來學(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，不通過實驗演示，是很難讓學(xué)生在腦海里形成清晰的物理圖像的。演示實驗可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)其對現(xiàn)象的思考，加深其對知識的理解，提高其科學(xué)探究水平，開闊視野，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)在開設(shè)的絕大部分物理演示實驗。書中對每一個實驗都作了較詳細(xì)的說明，尤其是對實驗原理作了詳細(xì)的講述，讀者可以根據(jù)此教程對每個實驗的實驗儀器、實驗原理、實驗內(nèi)容及步驟以及注意事項進(jìn)行全面和深入的了解。部分實驗還設(shè)置了一些思考題，便于讀者進(jìn)一步理解實驗所涉及的知識。對于從事基礎(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)生來說，本書具有很好的參考價值。目前，我們開設(shè)的演示實驗有90個，這些資源凝聚了許多教師多年的辛勤勞動和心血，他們既是演示實驗儀器的使用者，又是物理演示實驗的建設(shè)者。本書由李云寶、李鈺任主編，周怡、戴厚梅、王輝、徐千山任副主編。參加編寫的還有童明強(qiáng)、蔣超、衡伯軍、李新、魏然、侯陽來、徐麥榮、閔永泉、季玲玲等。本書的編寫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)物理演示實驗”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)物理課演示實驗。書中包括了90個演示實驗，涵蓋了力學(xué)、振動與波、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)和現(xiàn)代新技術(shù)等方面演示實驗內(nèi)容。書中對每一個實驗都作了較詳細(xì)的說明，讀者可以根據(jù)此教程對實驗原理、實驗儀器、實驗步驟以及注意事項進(jìn)行深入和全面的了解。部分實驗還設(shè)置了一些思考題，便于讀者進(jìn)一步探索實驗所涉及的知識。    本書可以作為“大學(xué)物理演示實驗”課程的教材，對于從事基礎(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值。

書籍目錄

第一章 力學(xué)演示實驗  實驗一 伯努利懸浮器  實驗二 飛機(jī)的升力  實驗三 進(jìn)動儀  實驗四 科里奧利力演示  實驗五 力學(xué)錐體上滾  實驗六 剛體轉(zhuǎn)動綜合演示  實驗七 雙節(jié)混沌擺  實驗八 傅科擺  實驗九 質(zhì)心運(yùn)動演示  實驗十 離心力演示  實驗十一 角速度矢量合成演示  實驗十二 滾擺  實驗十三 彈性碰撞演示儀  實驗十四 逆風(fēng)行舟  實驗十五 導(dǎo)軌滾球演示儀  實驗十六 導(dǎo)軌滾柱演示儀第二章 振動與波演示實驗  實驗十七 共振  實驗十八 奇妙的“魚洗”  實驗十九 簡諧振動的合成  實驗二十 受迫振動  實驗二十一 孤立波  實驗二十二 波動綜合演示  實驗二十三 液體駐波  實驗二十四 水波實驗  實驗二十五 多普勒效應(yīng)演示  實驗二十六 音叉演示拍  實驗二十七 超聲噴泉  實驗二十八 變音鐘第三章 熱學(xué)演示實驗  實驗二十九 家用冰箱、空調(diào)制冷系統(tǒng)原理  實驗三十 熱力學(xué)第二定律開爾文表述演示  實驗三十一 熱力學(xué)第二定律演示  實驗三十二 熱效率演示  實驗三十三 麥克斯韋速率分布演示  實驗三十四 伽爾頓板  實驗三十五 記憶合金熱機(jī)第四章 光學(xué)演示實驗  實驗三十六 白光再現(xiàn)全息圖  實驗三十七 分辨本領(lǐng)實驗  實驗三十八 光通信及互感現(xiàn)象  實驗三十九 光纖通信演示  實驗四十 偏振光演示  實驗四十一 會聚偏振光干涉  實驗四十二 色度學(xué)實驗  實驗四十三 雙折射現(xiàn)象  實驗四十四 激光幾何光學(xué)演示  實驗四十五 激光綜合光學(xué)演示  實驗四十六 激光李薩如圖形演示  實驗四十七 光學(xué)幻影  實驗四十八 龍飛鳳舞  實驗四十九 銅鏡透字  實驗五十 海市蜃樓  實驗五十一 簾式肥皂膜演示儀  實驗五十二 方解石模型  實驗五十三 方解石的雙折射  實驗五十四 二氧化碳激光器  實驗五十五 氦氖激光器第五章 電磁學(xué)演示實驗  實驗五十六 安培力演示實驗  實驗五十七 電磁波的發(fā)射、接收與趨膚效應(yīng)  實驗五十八 電磁驅(qū)動演示實驗  實驗五十九 法拉第電磁感應(yīng)定律演示  實驗六十 阻尼擺與非阻尼擺  ……第六章 現(xiàn)代新技術(shù)演示實驗

章節(jié)摘錄

插圖：【實驗原理】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諢崃浚c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?，同時在回路中產(chǎn)生電流，電流對外做功。如將A1端和A3端接入電源，組件將從低溫?zé)嵩捶懦鰺崃?，從高溫?zé)嵩次諢崃浚ㄖ评洌鶕?jù)珀耳帖效應(yīng)外界對系統(tǒng)做功。1821年德國物理學(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，若在兩接頭維持一溫差，回路就有電流和電動勢產(chǎn)生，后來稱此為塞貝克效應(yīng)。其中產(chǎn)生的電動勢稱為溫差電動勢，上述回路稱為熱電偶。當(dāng)電流通過同一導(dǎo)體時，放出的焦耳熱量與電流強(qiáng)度的平方成正比，而與電流流動的方向無關(guān)，是一個可逆過程。但在一定條件下，電流通過兩種不同材料的金屬接觸面時，熱量的吸收和放出是一個不可逆過程，即當(dāng)電流沿某一方向流動時，若接觸點放出熱量，則當(dāng)電流沿反方向流動時，應(yīng)吸收熱量，這一效應(yīng)稱為珀耳帖效應(yīng)?！緦嶒瀮?nèi)容及步驟】 （1）接通電源，打開電源開關(guān)，電流將沿某一方向流動（A、B或B、A），由于珀耳帖效應(yīng)，不能立刻顯示出來，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，測溫探頭將溫度測試出來，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，由測溫探頭檢測右側(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)溫度高幾個攝氏度。（3）將換向開關(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)溫度低幾個攝氏度。

編輯推薦

《大學(xué)物理演示實驗教程》可以作為“大學(xué)物理演示實驗”課程的教材，對于從事基礎(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值。

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