物理演示实验要求1.预习内容：（1）将下面概念原理写在实验报告的预习部分。衍射光栅电磁波偏振检偏力矩角动量角动量守恒静电感应辉光放电洛伦慈力分子电流模型法拉第电磁感应定律楞次定律自感现象和互感现象及其时间常数概念涡电流顺磁质抗磁质铁磁质及其磁化特点电磁阻尼等厚干涉（2）阅读后面的演示实验介绍（这里只介绍了实验室的部分演示实验）。（自愿购买演示实验教材，可以参考我校图书馆《大学物理演示实验》（张智主编，湖南大学出版社）等有关物理演示实验教材，也可以在网上查找资料和视频。参见大连理工大学大学网上大学物理实验中心的演示实验自录）实验课堂要求：尽可能多观察演示实验，必须注意实验说明牌上的注意事项。2.3.实验报告书写要求：自己选择感兴趣的实验，深入理解其原理，提出问题并尽可能分析解决问题。查找相关的实验和应用，进行总结分析比较，报告中要指出资料的出处。报告内容不要过于简单。实验报告书写可以参见本网站上“汤姆逊温差电磁铁实验”的演示实验试验报告。4.思考题：（1）等厚干涉磁致伸缩演示仪实验中，干涉圆环半径扩大时镍棒变长还是变短？估算镍棒长度变化情况。（2）仔细观察光的衍射现象，接收屏分别放在衍射屏不同距离处，接收屏上的干涉图样除大小差别外，是否还会有图案上的差别？估算光栅常数。（部分演示实验介绍见后面的页面）1
1 物理演示实验要求 1． 预习内容： （1）将下面概念原理写在实验报告的预习部分。 衍射 光栅 电磁波 偏振 检偏 力矩 角动量 角动量守恒 静电感应 辉光放电 洛伦兹力 分子电流模型 法拉第电磁感应定律 楞次定 律 自感现象和互感现象及其时间常数概念 涡电流 顺磁质 抗磁质 铁磁 质及其磁化特点 电磁阻尼 等厚干涉 （2）阅读后面的演示实验介绍（这里只介绍了实验室的部分演示实验）。（自愿购买演 示实验教材，可以参考我校图书馆《大学物理演示实验》（张智 主编，湖南大学 出版社）等有关物理演示实验教材， 也可以在网上查找资料和视频。参见大连理 工大学大学网上大学物理实验中心的演示实验目录） 2． 实验课堂要求：尽可能多观察演示实验，必须注意实验说明牌上的注意事项。 3． 实验报告书写要求： 自己选择感兴趣的实验，深入理解其原理，提出问题并尽可能分析解决问题。查 找相关的实验和应用，进行总结分析比较，报告中要指出资料的出处。报告内容不要过 于简单。实验报告书写可以参见本网站上“汤姆逊温差电磁铁实验”的演示实验试验报 告。 4． 思考题: （1）等厚干涉磁致伸缩演示仪实验中, 干涉圆环半径扩大时镍棒变长还是变短?估算 镍棒长度变化情况。 （2）仔细观察光的衍射现象, 接收屏分别放在衍射屏不同距离处, 接收屏上的干涉图样 除大小差别外，是否还会有图案上的差别？估算光栅常数。 （部分演示实验介绍见后面的页面）
静电摆球在两个圆形平行板中间悬挂一球体，当给两极板加上适当电压时，顺时针摇动维氏起电机把手给极板加电压，会发现摆球在两极板之间摆动，撞击极板并发出“乒乓”声，因而这个实验又被称为静电乒乓。原因是小球受到极板间的电场力。相关概念原理：静电感应注意事项：实验结束后，将维氏起点机放电叉杆顶端的金属球相碰中和剩余电荷。问题与思考：当球开始时处于极板中间位置，不容易动起来，采用什么办法使球动起来？原因是什么？尖端放电当孤立导体带一定电量时，导体外表面是等势面。表面外凸曲率半径越大（越尖锐）的位置，电荷密度越大，所以尖端邻域有极强的电场。强电场使空气分子电离产生带正负电荷的带电粒子，在尖端电场的作用下。形成离子风，使火焰熄灭。相关概念原理：孤立导体静电平衡时表面电荷分布规律注意事项：实验结束后，熄灭火焰，并中和掉剩余电荷。问题与思考：尖端放电有很多实际应用，请举一些实际例子。磁吊铁磁质被磁化时，铁磁质产生的磁场是外磁场的数于倍。在强大的磁场作用下，能够吸引起很重的物体。磁吊即利用这个原理吊起很重的物体。有很多起重设备利用磁吊吊起和搬运重物，如100KG~5000KG的重物。注意事项：重物不要离桌子太高，也不要远离桌子，以免重物掉在地上。相关概念原理：磁化铁磁质附加磁场特点讨论与思考：磁吊能吊起任何重量合适的物体么？2
2 静电摆球 在两个圆形平行板中间悬挂一球体,当给两 极板加上适当电压时,顺时针摇动维氏起电机把 手给极板加电压，会发现摆球在两极板之间摆动, 撞击极板并发出“乒乓”声,因而这个实验又被称 为静电乒乓。原因是小球受到极板间的电场力。 相关概念原理：静电感应 注意事项：实验结束后，将维氏起点机放电叉杆 顶端的金属球相碰中和剩余电荷。 问题与思考：当球开始时处于极板中间位置，不容易动起来，采用什么办法使球 动起来？原因是什么？ 尖端放电 当孤立导体带一定电量时，导体外表面是等势面。表 面外凸曲率半径越大（越尖锐）的位置，电荷密度越大， 所以尖端邻域有极强的电场。强电场使空气分子电离产生 带正负电荷的带电粒子，在尖端电场的作用下。形成离子 风，使火焰熄灭。 相关概念原理: 孤立导体静电平衡时表面电荷分布规律 注意事项：实验结束后，熄灭火焰，并中和掉剩余电荷。 问题与思考：尖端放电有很多实际应用，请举一些实际例 子。 磁 吊 铁磁质被磁化时，铁磁质产生的磁场是外磁场的 数千倍。在强大的磁场作用下，能够吸引起很重的物 体。磁吊即利用这个原理吊起很重的物体。有很多起 重设备利用磁吊吊起和搬运重物，如 100KG~5000KG 的重物。 注意事项：重物不要离桌子太高，也不要远 离桌子，以免重物掉在地上。 相关概念原理：磁化 铁磁质附加磁场特点 讨论与思考：磁吊能吊起任何重量合适的物体么？
RC电路时间常数演示仪KRRRC电路充电电路RC电路放电电路由于电容的充放电，使电路中的电流i变化有一个过渡过程。本实验既是利用灯泡亮的快慢程度来定性显示这个过程时间长短。以充电时RC电路时间常数的推导：设Q为电容器极板上电量，1=0时，Q=0。电路中电流i=dQ/dt，iR+Q/C=6,i=dQ/dt=(8C-Q)/(RC), Q=8C(1-e-tRC), i=ε/Re-/RC从充放电电流变化可见，电流由初态到稳态过渡过程的长短，取决于R和C的数值大小。一般将RC的乘积称为时间常数，用t表示，即t=RC，时间常数越大，电路达到稳态的时间越长，过渡过程也越长。不难看出，RC电路的过渡过程与电容电压的三个特征值有关，即初始值、稳态值和时间常数t。只要这三个数值确定，过渡过程就基本确定。注意事项：实验结束后，注意关闭电源。相关概念原理：RC电路的时间常数问题与思考：为什么电路中采用不同电容时灯亮的时间不同？（以放电为例推导RC电路中电流变化规律）多功能涡电流仪金属相对永磁铁转动时，在金属内部产生涡电流，涡电流产生磁场。这个磁场与永磁铁的磁场相互作用，于是观察到金属和永磁铁的相对运动。注意事项：实验完毕关闭电源。铝盘转速高时不要碰。实验现象看到即可，不要长时间通电，避免线圈过热烧坏。相关概念原理：涡电流问题与思考：总结金属和永磁铁的相对运动的规律。3
3 RC 电路时间常数演示仪 由于电容的充放电，使电路中的电流 i 变化有一个过渡过程。 本实验既是利用灯泡亮的快慢程度来定性显示这个过程时间长短。 以充电时 RC 电路时间常数的推导： 设 Q 为电容器极板上电量，t 0 时，Q 0 。电路中电流 i dQ / dt ， iR Q /C ， i dQ / dt (C Q)/(RC)， (1 ) t / RC Q C e ， t RC i / / Re 。 从充放电电流变化可见，电流由初态到稳态过渡过程的长短，取决于 R 和 C 的 数值大小。一般将 RC 的乘积称为时间常数，用表示，即=RC，时间常数越大， 电路达到稳态的时间越长，过渡过程也越长。不难看出，RC 电路的过渡过程与 电容电压的三个特征值有关，即初始值、稳态值和时间常数。只要这三个数值 确定，过渡过程就基本确定。 注意事项：实验结束后，注意关闭电源。 相关概念原理: RC 电路的时间常数 问题与思考：为什么电路中采用不同电容时灯亮的时间不同？ （以放电为例推导 RC 电路中电流变化规律） 多功能涡电流仪 金属相对永磁铁转动时，在金属内部产生涡电流，涡电 流产生磁场。这个磁场与永磁铁的磁场相互作用，于是观察 到金属和永磁铁的相对运动。 注意事项：实验完毕关闭电源。铝盘转速高时不要碰。 实验现象看到即可，不要长时间通电，避免线圈过 热烧坏。 相关概念原理：涡电流 问题与思考：总结金属和永磁铁的相对运动的规律。 K R C i K R C i RC 电路充电电路 RC 电路放电电路
互感概念演示仪根据法拉第电磁感应定律，当闭合回路中的磁通量发生变化时，会引起感应电流。因此从感应电流的变化规律能够体现原电路的电流变化情况。本实验即利用这个道理，使原电路产生的磁场穿过感应回路从而在感应回路中听到原电路的音乐。注意事项：实验完毕关闭电源。相关概念原理：磁通量法拉第电磁感应定律互感问题与思考：两个螺线管怎样放置时，感应回路中效果最明显？互感与哪些因素有关？角动量守恒演示仪对于定轴转动的刚体，当不受外力矩时，刚体的角动量守恒，即刚体对轴的转动惯量与绕轴的角速度乘积是常量。如果改变刚体的转动惯量，则角速度会相应改变。用手使红色球快速转动起来，然用力后上下移动立柱上的螺丝，会发现球的转速快慢发生明显变化。注意事项：用力适当。相关概念原理：力矩转动惯量角动量角动量守恒问题与思考：体操运动员为什么要伸直身体落地？偏振光干涉在两偏振片之间放一厚度均匀材料，通过螺丝给该材料施加压力，通过远离光源的偏振片观察该材料，会发现在施力点附近有干涉条纹。而远离施力点处没有干涉条纹。对于厚度均匀的材料，由于应力的存在，线偏振光经双折射后产生的光程差主要与应力分布有关，各波长的光于涉后的强度随应力分布而变，则干涉后呈现与应力分布对应的不规则彩色条纹。利用偏振光的干涉，可以考察透明元件是否受到应力以及应力的分布情况。转动偏振片，即改变两偏振片的偏振化方向夹角，会发现施力点附近干涉条纹发生变化。注意事项：试验结束后关闭电源注意压力不要过大，实验结束时撤出外力。相关概念原理：线偏振光偏振光干涉讨论与思考：如果在两个偏振片之间放置一厚度不均匀的透明材料，不施加压力，是否存在干涉条纹？4
4 互感概念演示仪 根据法拉第电磁感应定律，当闭合回路中的磁通 量发生变化时，会引起感应电流。因此从感应电流的 变化规律能够体现原电路的电流变化情况。本实验即 利用这个道理，使原电路产生的磁场穿过感应回路， 从而在感应回路中听到原电路的音乐。 注意事项：实验完毕关闭电源。 相关概念原理：磁通量 法拉第电磁感应定律 互感 问题与思考：两个螺线管怎样放置时，感应回路中效果最明显？ 互感与哪些因素有关？ 角动量守恒演示仪 对于定轴转动的刚体，当不受外力矩时，刚体的角动 量守恒，即刚体对轴的转动惯量与绕轴的角速度乘积是常 量。如果改变刚体的转动惯量，则角速度会相应改变。用 手使红色球快速转动起来，然用力后上下移动立柱上的螺 丝，会发现球的转速快慢发生明显变化。 注意事项：用力适当。 相关概念原理：力矩 转动惯量 角动量 角动量守恒 问题与思考：体操运动员为什么要伸直身体落地？ 偏振光干涉 在两偏振片之间放一厚度均匀材料，通过螺丝给该材料 施加压力，通过远离光源的偏振片观察该材料，会发现在施 力点附近有干涉条纹。而远离施力点处没有干涉条纹。对于 厚度均匀的材料，由于应力的存在，线偏振光经双折射后产 生的光程差主要与应力分布有关，各波长的光干涉后的强度 随应力分布而变，则干涉后呈现与应力分布对应的不规则彩 色条纹。利用偏振光的干涉，可以考察透明元件是否受到应 力以及应力的分布情况。转动偏振片，即改变两偏振片的偏 振化方向夹角，会发现施力点附近干涉条纹发生变化。 注意事项：试验结束后关闭电源 注意压力不要过大，实验结束时撤出外力。 相关概念原理：线偏振光 偏振光干涉 讨论与思考：如果在两个偏振片之间放置一厚度不均匀的透明材料，不施加压力， 是否存在干涉条纹？
偏振光演示仪偏振片只允许沿某一特定方向的光通过，这个方向叫做偏振化方向。偏振片通常是一种人工膜片，其中有大量按一定规则排列的分子或晶粒等材料，对不同方向的光振动能够进行选择性吸收，吸收某一方向的光振动分量，垂直于该方向的光振动分量通过，而获得线偏振光，利用这个特性可以制成偏振片。聚乙烯醇薄膜在碘溶液中浸泡后，在高温下拉伸、烘干，然后粘在两个玻璃片之间就形成了偏振片。它有一个特定的方向，只让平行于该方向的光振动通过，这一方向称为透振方向。太阳、白炽灯泡等普通光源直接发出的是自然光。利用偏振片可以从自然光中获得线偏振光。偏振片是常用的起偏器。偏振片也可以作为检偏器，即检测一束光是否是线偏振光。实验中，光源发出的光经过两个偏振片。第一个偏振片起到起偏器的作用，光经过后变成线偏振光。用眼通过两个偏振片观察光源，同时转动一个偏振片，会发现光的强弱发生变化。当光最强时，两个偏振片透光方相同：当光最弱时，两个偏振片的透光方向垂直。注意事项：实验结束后关闭电源。相关概念原理：偏振片自然光线偏振光部分偏振光问题与思考：烈日下经常有人带偏光太阳镜，偏振光太阳镜的原理是什么？太阳光直接照射到平玻璃上反射后是哪种偏振光？热磁轮演示仪热能转化为机械能的具体方式有多种，本实验是一种。利用低居里点的金属材料做成的圆环，在其边沿附近放一永磁体，在整个圆环处于同一温度时，永磁体对环的静磁力是关于磁场中心和圆环中心的连线而对称的，因此圆环在磁场中受力而不受力矩的作用。若在永磁体旁边放一酒精灯，烧灼圆环的某处，酒精灯焰烧灼处的温度若高于圆环材料的居里点，则该处将发生相变而由铁磁质变成为般的顺磁质，永磁体对该点的吸引力将大大减弱，此时圆环受的永磁体的吸引力产生了关于圆环中心的力矩，此力矩使圆环转动起来。低居里点的金属圆环的各部分不断地进入高温热源区，不断地被加热、相变、产生力矩，圆环便持续地转动起来。注意事项：注意酒精灯的使用。相关概念原理：居里点5
5 偏振光演示仪 偏振片只允许沿某一特定方向的光通过，这个方向叫做偏 振化方向。偏振片通常是一种人工膜片，其中有大量按一定规 则排列的分子或晶粒等材料，对不同方向的光振动能够进行选 择性吸收，吸收某一方向的光振动分量，垂直于该方向的光振 动分量通过，而获得线偏振光，利用这个特性可以制成偏振片。 聚乙烯醇薄膜在碘溶液中浸泡后，在高温下拉伸、烘干，然后 粘在两个玻璃片之间就形成了偏振片。它有一个特定的方向， 只让平行于该方向的光振动通过，这一方向称为透振方向。 太阳、白炽灯泡等普通光源直接发出的是自然光。利用偏振片可以从自然光 中获得线偏振光。偏振片是常用的起偏器。偏振片也可以作为检偏器，即检测一 束光是否是线偏振光。实验中，光源发出的光经过两个偏振片。第一个偏振片起 到起偏器的作用，光经过后变成线偏振光。用眼通过两个偏振片观察光源，同时 转动一个偏振片，会发现光的强弱发生变化。当光最强时，两个偏振片透光方向 相同；当光最弱时，两个偏振片的透光方向垂直。 注意事项：实验结束后关闭电源。 相关概念原理： 偏振片 自然光 线偏振光 部分偏振光 问题与思考： 烈日下经常有人带偏光太阳镜，偏振光太阳镜的原理是什么？ 太阳光直接照射到平玻璃上反射后是哪种偏振光？ 热磁轮演示仪 热能转化为机械能的具体方式有多种，本实验 是一种。利用低居里点的金属材料做成的圆环，在 其边沿附近放一永磁体，在整个圆环处于同一温度 时，永磁体对环的静磁力是关于磁场中心和圆环中 心的连线而对称的，因此圆环在磁场中受力而不受 力矩的作用。若在永磁体旁边放一酒精灯，烧灼圆 环的某处，酒精灯焰烧灼处的温度若高于圆环材料 的居里点，则该处将发生相变而由铁磁质变成为一 般的顺磁质，永磁体对该点的吸引力将大大减弱，此时圆环受的永磁体的吸引力 产生了关于圆环中心的力矩，此力矩使圆环转动起来。低居里点的金属圆环的各 部分不断地进入高温热源区，不断地被加热、相变、产生力矩，圆环便持续地转 动起来。 注意事项：注意酒精灯的使用。 相关概念原理：居里点