青岛大学物理演示实验多媒体课件.

青岛大学物理演示实验多媒体课件教师：石星军版权所有，严禁非法复制。演示实验目录力学部分热学部分电磁学部分光学部分力学部分－1离心力演示仪角动量守恒演示装置机械能守恒演示纵波演示仪简谐运动与圆周运动等效演示水波盘气体流速与压强成反比演示共振演示仪转动液体内部压强分布关系质心运动演示竖驻波演示仪弦驻波演示仪转动定理演示仪锥体上滚力学部分－2混沌摆飞机的升力弹性碰撞伯努力演示仪返回热学部分投影式伽耳顿板麦克斯韦分布率演示仪热力学第二定律（克劳修斯表述）投影式相界临点状态演示仪电热恒温水浴锅返回电磁学部分高压带电作业演示装置滴水自激感应起电仪互感概念演示仪手触式蓄电池演示仪电磁驱动演示仪跳环式楞次定律超导磁悬浮列车演示仪尖端放电电磁波的发射、接收与趋附效应雅格比天梯等离子放电求三相旋转磁场静电植绒赫姆霍兹线圈演示仪返回热学部分光纤通讯演示仪红外接收演示仪超声光栅演示仪光学幻想旋光色散电－光调制演示仪偏振干涉演示仪白光全息太阳能利用返回飞机的升力【试验目的】：通过演示了解飞机的升力是如何产生的。【试验仪器】：飞机的升力演示仪【实验原理】：流体流动时，在同一水平流线上的,其压强p与流速v存在一定的关系：p+v2/2=恒量（伯努利方程）它表明：流速大的地方压强小，流速小的地方压强大。飞机能在空中飞翔就是利用这一原理的。飞机机翼的形状是经过精心设计的，呈流线型，下面平直，上面圆拱，飞行时能使流过机翼上方空气的流速大于机翼下方的空气流速。从伯努利方程来看，在速度比较大的一侧压强要相对低一些，因此机翼下表面的压强要比上表面大，形成一个向上偏后的总压力，它在垂直方向上的分力叫举力或升力（图a）。实验指出，举力与机翼的形状、气流速度和气流冲向翼面的角度有关。正是举力的作用使飞机机翼向上举起。如果机翼的上下形状相同（图b），那么上下压强相同，就不存在压力差，即没有升力。（如下图）【操作步骤】：打开电扇开关，让气流流过机翼，模拟飞机向前飞行。观察两种形状机翼的不同运动情况：流线型机翼向上升起，平直机翼纹丝不动。3、用手盖住机翼的孔，塑料球下落，松开手，球又升起。【试验现象】：1、打开电源，用手可以感受到气流的存在和分布。2、可以观察到塑料管底部的泡沫球逐渐升起。返回手触电池【试验目的】：通过演示进一步理解接触电位差的概念。【试验仪器】：手触电池演示仪【试验原理】：要使金属内电子脱离金属表面的束缚所需的功，称为该金属的逸出功。不同的金属有不同的逸出功。两种不同的金属相互接触时，逸出功小的金属将失去电子而电位升高，逸出功大的金属将获得电子而电位降低（如图１）。结果这两种金属之间就产生了电位差，称之为接触电位差。设wA、wB为金属A与B的逸出功（且wAwB），则它们的接触电势差为：VA－VB=（wA－wB）/e因此，相互接触的两块金属就相当于一个电池，如果在它们之间接一个电流计，当回路闭合，电流计就发生偏转，表明回路中有电流。【操作步骤】：将双手分别放在铜板（wＣｕ＝4.65ev）和铝板（wAl＝4.28ev）上，因人是导体，与两金属板接触，从而产生接触电位差，此时两块金属板通过人体连接构成了一个等效电池（如图２），当回路闭合时，观察电流计的变化。返回雅格布天梯【试验目的】：通过演示来了解气体弧光放电的原理。【试验仪器】：雅格布天梯演示仪。【试验原理】：给存在一定距离的两电极之间加上高压，若两电极间的电场达到空气的击穿电场时，两电极间的空气将被击穿，并产生大规模的放电，形成气体的弧光放电。雅格布天梯中的两电极构成为一梯形，下端间距小，因而场强大（因Ë=–U）。其下端的空气最先被击穿而放电。由于电弧加热（空气的温度升高，空气就越易被电离,击穿场强就下降），使其上部的空气也被击穿，形成不断放电。结果弧光区逐渐上移，犹如爬梯子一般的壮观。当升至一定的高度时，由于两电极间距过大，使极间场强太小不足以击穿空气，弧光因而熄灭。【操作步骤】：打开电源，观察弧光的产生，移动及消失。返回超声光栅演示仪【试验原理】：超声波是一种声波，它的频率比人耳通常能够听到的声音的频率高。压电晶体在2---5MHz频率的功率振荡器激发下，可以产生频率在10Hz的超声波。当把能激发超声波的压电晶体放在盛有蒸馏水的液槽中，超声波在液体媒质中传播，就在液体中形成周期性的互相交替的一组压缩和膨胀区域，压缩与膨胀引起液体密度的变化，对光而言，导致液体折射率的变化。若使在液槽中的超声波从液体的上表面反射，此时入射的超声波与反射的超声波将在液体中形成驻波，具有密度变化的周期结构，从而具有变化着的折射率的周期结构。光通过这种液体时，引起改变的不是光的振幅，而是光波的位相，起着一个相位光栅的作用。它的周期等于超声波的波长。人们称这种载有专长波的透明液体为超声光栅。当把一束平行光垂直与超生驻波的方向入射到液体上时，则光束将产生衍射。在平上将看到一系列的明暗相间的衍射条纹。超声光栅演示仪装置结构：图1是观察超生光栅所产生的衍射图样的装置示意图，其中：①是液槽；②是压电晶体，它作为一个超声波源，由高频振荡器驱动；③是液槽顶部反射器，声波经反射器后在液体中产生超声驻波；④是激光光源；⑤是扩束镜；⑥是f=100mm透镜；⑦是f=50mm透镜；⑧是观察屏。【操作步骤和实验现象】：1.从激光器④发出的光，经扩束镜⑤扩束后反射到准直镜⑥上，以大于超声液槽窗口宽度的平行光束，垂直与超声波传播方向投射到液槽①上，自液槽①窗口射出的光经透镜⑦后投射到位于其角平面上的观察屏⑧上。当高频振荡器未接通电源时，平行光经液槽后不产生衍射，因而在屏上只看到一亮点。2.接通信号源电源，选用正弦波，将信号源输出旋钮调至最大输出。固定一确定频率（按液槽上标出的频率）此时在屏⑧上看到有超声光栅的衍射所产生的衍射图样，如图3所示。3.压电晶体的固有频率在2.4MHz左右（在液槽上已标出）在这频率附近，改变信号源的输出频率，屏幕上会周期出现清晰的衍射图样。【注意事项及维护】：1.当取下液槽上盖向液槽注入蒸馏水是不要注满，盖上盖与反射器时一定不要用力压，以免损坏压电晶体。2.定期清洗液槽。返回等离子放电球【实验原理】：在通常情况下，气体分子是中性的，但在外界因素（如火焰、紫外线、放射线或强电场等）影响下，可以电离形成电子和正离子，电离后的气体的正、负离子，在电场中随着电压的增高，形成碰撞电离从而使气体可以导电。电流通过气体，我们称之为“气体放电”。“气体放电”的形式很多，如火花放电，弧光放电等，即是气体在常压下放电。而“等离子球”是低压气体（或叫稀疏气体）在高频强电场中的放电现象。玻璃球内充有某种单一气体或混合气体，球内电极接高频高压电源，手指轻轻触摸玻璃球表面，人体即为另一电极，气体在极间电场中电离、复合，而发生辉光。玻璃球内所充的气体不同，球内压强不同（即不同的真空度），所产生的辉光的颜色也不同。【试验操作】：用手指轻触玻璃球的表面，球内产生彩色的辉光。【试验说明】：本展品演示低气压气体在高频强电场中产生辉光的放电现象，使观众认识到气体分子的激发、碰撞、电离、复合的物理过程。返回滴水自激感应起电仪【实验原理】：滴水自激感应起电仪是通过流动与玻璃管摩擦起电，在静电感应出的电荷循环堆积，所带电荷量越来越多，而产生越来越高的电位差的静电起电装置。(如下图)装置结构及技术参数：1.水槽2.三通管3.软管4.阀门5.玻璃管6.金属壳7.金属杯8.导线9.验电器3.用高压静电电压表测金属杯之间的电压，可测到8000V以上的高压。【实验原理】：1.首先将验电器和一个金属杯相连，然后慢慢打开阀门，是三通玻璃管口行成水滴流，不一会就可观察到验电器因带电而张开；2．用手指拿住试电笔氖管的一端，用另一端分别接触任意金属杯，可以发现氖管发光，有闪光发生在氖管的那一端上可判断金属杯带何种电荷。若闪光出现在与手接触的一端，责备侧的带电体带正电；返回电磁驱动演示仪【演示目的】：利用电磁驱动演示仪演示涡流的机械效应，即电磁驱动。观察导体圆板在旋转磁场中的运动特性。【仪器结构】：电磁驱动演示仪的结构如下图所示．其中①是由钕铁硼材料制成的两块永磁体．它固定在长方形铁板上：②是定在L型铁架板上的电动机；③是可绕水平轴在竖在平面上转动的铝圆盘；④是固定①②③的托饭．【演示操作】：接通电源,电动机通电开始旋转,电动机2带动永磁体1使之绕水平轴旋转，继之在竖直平面内产生旋转磁场,由于涡流的机械效应驱动圆盘也跟着旋转起来。两者转动的方向相同,但铝盘旋转的速度始终小于永磁体(亦即磁场)的转速。这种现象称为电磁驱动。返回视频高压带电作业演示实验装置【演示目的】：演示高压带电作业，用以说明静电学中电位差和等电位的概念及在工业生产中的应用实例。【性能参数】：电源：电向交流220V，输出电压15000V绝缘凳：对地绝缘电压大于50000V。【演示仪结构】：1.静电电源2.电塔及输电线模型3.绝缘凳4.铝板5.导线挂钩【演示操作】：1.将高压电塔模型上的高压输电线与静电高压电源相连接；2.打开电源；3.表演者赤脚咱在高压绝缘凳的铝板上，将于绝缘凳上铝板连接导线挂钩挂在高压输电线上，于是表演者与高压线电位相同，这是表演者可以随意接触高压线进行不停电检修操作，这就是高压带电作业的原理。此时表演者与地之间有很大的电位差，表演直不可接触与地相连的导体；4.演示完毕后，注意切不可从凳上直接下来，必须先将连在铝板上的导线挂钩从高压线上摘下，然后才能从凳上走下来。返回动画共振演示仪【演示仪装置】：【实验原理】：该仪器利用长短不同的弹性钢片在周期性外力作用下作强迫振动，当弹性片的固有频率与强迫外力的频率相同时产生共振现象。调节频率，将在弹性片中可形成驻波。【演示操作】：将仪器放置水平桌面上，接通电源，仔细调节电源电压，使电机转速逐渐增快，可观察到弹性钢片从长到短逐个振动，当调节到一定频率时，在较长的钢片中可形成驻波。返回光学幻像【实验原理】：你看到的这只玫瑰，其实是一朵玫瑰模型的影像，模型实物隐藏在展品的壳体里面，它是通过一个大凹面反光镜成像在窗口外的缘故。我们知道，一个物体放置在凹面反光镜的二倍焦距附近，它的影像也在凹面反光镜的二倍焦距附近，这是凹面反光镜独有的光学特性。凹面反光镜不但在焦距之外能成明亮看得见的物体影像，而且在焦距处有很好的聚集作用。因此它广泛地应用在探照灯照明、太阳能利用及遥感天线和光学仪器中。【演示操作】：接通电源，观众站到距展品１米左右处，可看到一只清晰的玫瑰，当你用手去摸时，却没摸到玫瑰。返回红外接收演示装置【实验原理】：对于不可见的红外辐射想要确定它们的存在，人眼是不可能的，必须借助于对红外敏感的接收元件，即红外探测器。它可以把目标发射的不可见的红外辐射转变为易于测量的电信号。本装置通过红外探测器来演示红外线的接收，即红外接收报警器。【性能参数】：电源电压：220V50HZ红外接收距离：明火、烟头4-6cm使用环境条件：相对湿度不大于90％，温度为：-15－45摄氏度【仪器结构】：1．结构如图：（1）探测器（2）主机（3）告警（4）正常（5）信号输入1．接通电源，打开电源开关，予热5分钟；2．探测器开始工作，将热源靠近探测器，装置会发出报警声，（辐射源可为：人体、火焰、电烙铁等）；3.辐射源离开后，报警声自动停止；4.注意探测器不可受振动。【演示操作】：返回互感概念演示仪【仪器用途】：演示两个线圈之间的相互感应与位置之间的关系及铁芯在线圈互感中的作用。【性能参数】：电源电压交流220V，线圈匝数1000匝。【仪器结构】：1.机箱2.电源插座3.电源开关4.转向开关5.输入插座6.线圈7.收录机8.扬声器3.可以随意改变线圈的相对位置和方向观察两个线圈的互感情况。【操作方法】：1.接通电源，打开电源开关（绿色）和收录机开关，适当调节音量，将转向开关（红色）打向一侧，这时可听到左喇叭有声音，这是收音机自身发出的声音，将转向开关打到另一侧，这时声音停止；2.将两线圈分别接在机箱两侧的输入插座上，并把两线圈放在同一直线上，这时可听到右喇叭有声音，而且两线圈移近声音增大，移远，声音减小