山西大學(xué)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)演示實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告(已修改)
2025-10-12 22:42 本頁(yè)面
【正文】 第一篇：山西大學(xué)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)演示實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)?zāi)康模海?；記憶合金水車：形狀記憶合金是一種特殊的功能材料，它可以記住加工好的形狀，當(dāng)外力或溫度改變使其形狀發(fā)生改變的時(shí)候，只要適當(dāng)?shù)募訜峋涂梢曰謴?fù)原來(lái)的形狀。該裝置讓所選記憶合金周期性地與高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩唇佑|，形狀隨之周期性地變化，從而驅(qū)動(dòng)水車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，形象地展示了熱變?yōu)楣Φ倪^(guò)程和形狀記憶合金的特性和用途。該種形狀記憶合金為鎳鈦合金，有雙程記憶功能（即能記憶溫度高低兩種情況下的形狀）可以有上百萬(wàn)次的變形和恢復(fù)。鎳鈦合金還有相當(dāng)好的生物相容性，相變溫度較低，約在4050℃，醫(yī)學(xué)上用于脊柱側(cè)歪、骨骼畸形等的矯正。低溫差熱機(jī)：可以利用比環(huán)境溫度高4℃的任何熱源，使一組活塞運(yùn)動(dòng)并推動(dòng)轉(zhuǎn)輪運(yùn)轉(zhuǎn)，是一種很好的利用低溫?zé)嵩吹臒釞C(jī)，可以利用不高的溫度差實(shí)行熱工轉(zhuǎn)化。主要應(yīng)用在于能利用傳統(tǒng)熱機(jī)無(wú)法利用的能量來(lái)源。經(jīng)典置換式熱氣機(jī)：利用酒精燈的熱量驅(qū)動(dòng)一組活塞、連桿和轉(zhuǎn)輪往復(fù)運(yùn)動(dòng)，工作物質(zhì)為封閉在透明活塞筒中的空氣?；钊凸ぷ魑镔|(zhì)在往復(fù)過(guò)程中完成吸放熱和能量轉(zhuǎn)化，工作過(guò)程形象直觀，是對(duì)熱力學(xué)定律和熱機(jī)原理極好的闡釋。其透明活塞材料為石英玻璃，主要特點(diǎn)是熱脹冷縮系數(shù)小，透光性好。耐腐蝕性強(qiáng)。投影式伽耳頓板：可以用來(lái)驗(yàn)證大量隨機(jī)物理事件共同遵循的統(tǒng)計(jì)物理規(guī)律。統(tǒng)計(jì)物理規(guī)律因等概率假設(shè)則其結(jié)果可靠，在應(yīng)用方面很廣泛，比如相對(duì)論基本假設(shè)的提出等等。輝光盤(pán)：利用低壓氣體分子在在高頻強(qiáng)電場(chǎng)中激發(fā)、碰撞、電離、復(fù)合的過(guò)程，外界聲音影響電場(chǎng)分布從而影響電子運(yùn)動(dòng)，在盤(pán)上顯示出形狀變化的熒光。昆特管（聲駐波演示）：利用管中泡沫小球在聲駐波場(chǎng)中形成的“泡沫墻”將看不見(jiàn)的聲波顯示出來(lái)，實(shí)現(xiàn)了抽象概念的具象化。該裝置的缺點(diǎn)是無(wú)法消除靜電的影響：泡沫小球帖在管內(nèi)壁上。氣柱共鳴聲速測(cè)量裝置：通過(guò)氣柱共鳴測(cè)量聲速。熱聲效應(yīng)演示儀：所謂熱聲效應(yīng)是指在可壓縮流體的聲震蕩與固體介質(zhì)之間由于熱相互作用而產(chǎn)生的均能量。相當(dāng)巧妙地利用諧振管中聲駐波的能量，將熱聲堆下面的能量“泵”到上面來(lái)，使熱聲堆上下產(chǎn)生將近10℃的溫差，是一種聲制冷的方法。其工作過(guò)程為：諧振管上部為一個(gè)熱聲堆，下部為一個(gè)揚(yáng)聲器。揚(yáng)聲器發(fā)出的聲波在諧振管內(nèi)形成縱向駐波。熱聲器下部聲壓增大時(shí)，推動(dòng)氣團(tuán)向上運(yùn)動(dòng)，并因壓縮而升溫，將熱量傳給聲堆。聲壓下降時(shí)，氣團(tuán)向下運(yùn)動(dòng)，但熱聲堆溫度下降較少，于是向熱聲堆上部輸熱。熱聲堆中無(wú)數(shù)氣團(tuán)每次振動(dòng)都吸收一定熱量向上傳輸，熱量不斷地被從低溫區(qū)泵到高溫區(qū)，從而實(shí)現(xiàn)了聲制冷。伯努利懸浮盤(pán)：該裝置形象地顯示了伯努利方程中流速與壓強(qiáng)的關(guān)系。因流速大壓強(qiáng)小，懸浮盤(pán)克服了自身的重力懸在空中。傅科擺：它使我們不依賴于相對(duì)天體的運(yùn)動(dòng)就能感受到地球的自轉(zhuǎn)。單擺由于不受垂直于擺平面的力，擺平面應(yīng)該保持不變。但傅科擺讓我們看到了在北半球按順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)（），赤道上是不轉(zhuǎn)的，南北兩極轉(zhuǎn)動(dòng)周期為24小時(shí)。這是因?yàn)榈厍蜃赞D(zhuǎn)是帶動(dòng)這固定在地球上的一切（包括傅科擺的角度盤(pán)），而擺錘、空氣、水流由于慣性還是保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不改變，這就構(gòu)成了相對(duì)運(yùn)動(dòng)。看得見(jiàn)的聲波：利用生理上的視覺(jué)暫留效應(yīng)，將聲波可視化，助于理解。該裝置的不足之處是將縱波顯示為橫波。椎體上滾：實(shí)驗(yàn)中的椎體由高處滾向低處，與我們傳統(tǒng)觀念不符。但實(shí)際上椎體在上滾的過(guò)程中，重心是下降的，與物理規(guī)律統(tǒng)一。本實(shí)驗(yàn)告訴我們表象與本質(zhì)有時(shí)候是完全相反的。角速度矢量合成演示儀：讓一個(gè)轉(zhuǎn)輪繞俯仰角可改變的水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)，再讓它同時(shí)參與繞豎直軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。水平軸轉(zhuǎn)的俯仰角會(huì)隨著繞豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)的方向和轉(zhuǎn)速而變化。該裝置能形象地反應(yīng)角速度合成的矢量性。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量演示儀：離心加速器：原理是角動(dòng)量守恒，施加的力在轉(zhuǎn)軸上（沒(méi)有力矩）進(jìn)動(dòng)儀：可直觀地演示剛體的進(jìn)動(dòng)和陀螺儀的工作原理?；剞D(zhuǎn)儀：在改裝置中轉(zhuǎn)輪不會(huì)因重力作用而落地，而是產(chǎn)生了進(jìn)動(dòng)（即輪軸繞立柱的轉(zhuǎn)動(dòng)），顯示了轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的進(jìn)動(dòng)規(guī)律。利用剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)軸的指向性，制成慣性指導(dǎo)陀螺儀，精準(zhǔn)指向。范式起電機(jī)：上下兩個(gè)圓輥用環(huán)形橡膠帶連接，電機(jī)帶著高速轉(zhuǎn)動(dòng)。摩察產(chǎn)生的靜電在上輥，下輥的靜電導(dǎo)入大地。這樣使得電極球上的電荷越來(lái)越多，產(chǎn)生很高的電位。用于演示靜電作用、尖端放電、電荷間的相互作用等。安培力演示儀：原理是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中產(chǎn)生力的作用，可以直觀地觀察安培力的方向、大小隨線圈、磁場(chǎng)的變化規(guī)律。高壓靜電電壓表：利用靜電力推動(dòng)光點(diǎn)移動(dòng)，可在標(biāo)尺上獨(dú)處數(shù)據(jù)。帕爾貼效應(yīng)儀：不同的導(dǎo)電材
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