物理趣味实验如用气球摩擦头发产生静电吸起碎纸屑,或搭建简易投石机探究抛体运动轨迹
高中物理的学习过程中,趣味实验宛如一把神奇的钥匙,能够打开同学们探索科学世界的大门,让抽象的知识变得生动可感,以下为大家介绍几个极具代表性的高中物理趣味实验:
模拟静电屏蔽现象
实验器材:金属网罩(如易拉罐)、收音机、手机等电子设备。 实验步骤:将正在播放声音的收音机或处于开机状态的手机放入金属网罩内,然后观察外部是否能接收到信号,会发现当设备被完全置于金属网罩中时,外界无法检测到其发出的电磁波,即声音停止或者手机失去信号,这是因为金属导体内部存在自由电子,在电场作用下会重新分布,使得内部电场强度为零,从而起到了屏蔽外部电磁干扰的作用,通过这个简单的实验,学生可以直观地理解静电屏蔽的原理,明白为什么一些精密仪器需要放在金属外壳内以防止外界电磁场的影响。
实验名称 | 主要器材 | 观察到的现象 | 原理简述 |
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模拟静电屏蔽现象 | 金属网罩、收音机/手机 | 放入网罩后,外部收不到信号 | 金属导体内部自由电子重新分布使内部电场为零,屏蔽了外部电磁干扰 |
自制简易电动机
实验器材:漆包线、磁铁、电池、支架、导线若干。 实验步骤:先用漆包线绕成一个线圈作为转子,将其固定在支架上,并确保线圈能够自由转动,接着把磁铁放置在合适的位置,形成磁场环境,然后用导线连接电池与线圈两端,当接通电源后,会发现线圈开始快速旋转起来,这是由于通电导体在磁场中受到安培力的作用,根据左手定则可知力的方向,而线圈中的电流方向周期性改变,使得线圈持续转动,此实验帮助学生深入理解磁场对电流的作用以及电动机的基本工作原理,感受电能转化为机械能的过程。
实验名称 | 主要器材 | 观察到的现象 | 原理简述 |
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自制简易电动机 | 漆包线、磁铁、电池、支架、导线 | 接通电源后线圈快速旋转 | 通电导体在磁场中受安培力作用,因电流方向周期性变化使线圈持续转动 |
探究单摆周期与哪些因素有关
实验器材:细绳、小球、铁架台、秒表、刻度尺。 实验步骤:搭建好单摆装置,改变摆长、摆球质量和释放角度等变量,多次测量单摆完成一次全振动所用的时间(即周期),记录不同条件下的数据并进行对比分析,经过大量实验数据的整理归纳,得出在摆角较小的情况下,单摆的周期公式为T=2π√(L/g),其中L是摆长,g是重力加速度,这表明单摆的周期只与摆长和当地的重力加速度有关,与摆球质量无关,该实验培养了学生的控制变量法思维和数据处理能力,加深对简谐运动规律的认识。
实验名称 | 主要器材 | 观察到的现象 | 原理简述 |
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探究单摆周期影响因素 | 细绳、小球、铁架台、秒表、刻度尺 | 改变摆长等因素时周期相应变化;最终得出周期公式T=2π√(L/g) | 单摆在摆角较小时做简谐运动,其周期由摆长和重力加速度决定 |
光的干涉实验——牛顿环
实验器材:凸透镜、平面玻璃板、钠灯(或其他单色光源)、读数显微镜。 实验步骤:将凸透镜放在平面玻璃板上,用钠灯发出的单色光垂直照射它们之间的空气薄膜层,通过读数显微镜观察可以看到一系列明暗相间的同心圆环,这就是著名的牛顿环,这些条纹是由于光线在空气薄膜上下表面反射后发生干涉形成的,亮纹对应于两束反射光的光程差等于波长的整数倍处,暗纹则是半波长的奇数倍处,此实验展示了光的波动性,让学生亲眼目睹光的干涉现象,进一步理解波的特性。
实验名称 | 主要器材 | 观察到的现象 | 原理简述 |
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光的干涉实验——牛顿环 | 凸透镜、平面玻璃板、钠灯、读数显微镜 | 看到明暗相间的同心圆环 | 光线在空气薄膜上下表面反射后干涉形成,亮暗纹对应不同光程差条件 |
气体压强与体积关系的演示实验
实验器材:注射器、橡皮塞、弹簧秤。 实验步骤:封闭注射器的出口端,用弹簧秤拉着活塞缓慢移动,改变气体的体积,同时记录下不同体积对应的弹簧秤示数(即拉力大小),根据玻意耳定律PV=常数(温度不变时),随着体积减小,压强增大;反之亦然,通过这种方式,学生可以清晰地看到气体压强随体积变化的定量关系,深刻体会理想气体状态方程的实际意义。
实验名称 | 主要器材 | 观察到的现象 | 原理简述 |
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气体压强与体积关系的演示实验 | 注射器、橡皮塞、弹簧秤 | 体积减小,弹簧秤示数增大;符合玻意耳定律PV=常数 | 一定质量的理想气体在温度不变时,压强与体积成反比 |
FAQs:
- 问:在进行自制简易电动机实验时,如果线圈不转怎么办? 答:首先要检查电路是否连通良好,包括电池是否有电、导线连接是否松动等;其次确认磁铁的位置是否正确,要保证有足够的磁场强度且方向合适;还要查看线圈能否自由灵活地转动,若存在卡顿等情况也会影响实验效果。
- 问:在探究单摆周期影响因素的实验中,为什么要求摆角较小? 答:只有当摆角较小时,单摆的运动才能近似看作简谐运动,此时才能应用周期公式T=2π√(L/g)进行精确计算,如果摆角过大,回复力不再与位移成正比,而是包含高阶小项,导致运动不再是严格的简谐运动,周期也会发生变化,无法准确得出上述上文归纳