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大学物理演示实验设计篇一
虽然说演示实验的过程是简单的，但它的意义绝非如此。
使我们不但对大自然产生了以前没有的敬畏和尊重，也有了对大自然探究的好奇心，我想这是一个人做学问最最重要的一点。
因此我想在我们平时的学习中，要带着一种崇敬的心情和责任感，认认真真地学习，踏踏实实地学习，只有这样，我们才能真正学会一门课，学好一门课。
只有这样我们才能成为一个完美的人，我想这也是为什么大纲上要安排这样一个演示实验的目的所在。
实验目的：
1、通过观察与思考双锥体沿斜面轨道上滚的现象，使学生加深了解在重力场中物体总是以降低重心，趋于稳定的运动规律。
2、说明物体具有从势能高的位置向势能低的位置运动的趋势，同时说明物体势能和动能的相互转换。
实验仪器：锥体上滚演示仪实验原理：能量最低原理指出：物体或系统的能量总是自然趋向最低状态。
本实验中在低端的两根导轨间距小，锥体停在此处重心被抬高了；相反，在高端两根导轨较为分开，锥体在此处下陷，重心实际上降低了。
实验现象仍然符合能量最低原理。
实验步骤：
1、将双锥体置于导轨的高端，双锥体并不下滚；
2、将双锥体置于导轨的低端，松手后双锥体向高端滚去；
3、重复第2步操作，仔细观察双锥体上滚的情况。
实验目的：借助视觉暂留演示声波。
实验仪器：声波可见演示仪。
实验原理：不同长度，不同张力的弦振动后形成的驻波基频、协频各不相同，即合成波形各不相同。
本装置产生的是横波，可借助滚轮中黑白相间的条纹和人眼的视觉暂留作用将其显示出来。
实验步骤：
1、将整个装置竖直放稳，用手转动滚轮。
2、依次拨动四根琴弦，可观察到不同长度，不同张力的弦线上出现不同基频与协频的驻波。
3、重复转动滚轮，拨动琴弦，观察弦上的波形。
注意事项：
1、滚轮转速不必太高。
2、拨动琴弦切勿用力过猛。
实验目的：本实验用于演示正碰撞和动量守恒定律，形象地显现弹性碰撞的情形。
则分离速度等于接近速度解式(1)和式(2)可得：若m1=m2=m；e=1则v1=0，v2=v10，即球1正碰球2继续以v10的速度正碰球3，等等以此类推，实现动量的传递。
实验器材1、实验装置如实验原理图示：一底座2—支架4—拉线5—调节螺丝2、技术指标钢球质量：m=70、2kg直径：l=735mm拉线长度：图片已关闭显示，点此查看l=55mm实验操作与现象器置于水平桌面放好，调节螺丝，使七个钢球的球心在同一水平线上。
2、将一端的钢球拉起后，松手，则钢球正碰下一个钢球，末端的钢球弹起，继而，又碰下一个钢球，另一端的钢球弹起，循环不已，中间的五个钢球静止不动。
但在一般情况下，两球碰撞时，总要损失一部分能量，故两端的钢球摆动的幅度将逐渐减弱。
注意事项操作前一定将七个钢球的球心调至同一水平线上，否则现象不明显。
理想情况下，物体碰撞后，形变能够恢复，不发热、发声，没有动能损失，这种碰撞称为弹性碰撞(elasticcllisin)，又称完全弹性碰撞。
真正的弹性碰撞只在分子、原子以及更小的微粒之间才会出现。
生活中，硬质木球或钢球发生碰撞时，动能的损失很小，可以忽略不计，通常也将它们的碰撞看成弹性碰撞。
碰撞时动量守恒。
当两物体质量相同时，互换速度。
4、大型闪电盘（辉光盘）演示实验
实验目的：观察平板晶体中的高压辉光放电现象。
实验仪器：大型闪电盘演示仪
实验原理：闪电盘是在两层玻璃盘中密封了涂有荧光材料的玻璃珠，玻璃珠充有稀薄的惰性气体（如氩气等）。
控制器中有一块振荡电路板，通过电源变换器，将12v低压直流电转变为高压高频电压加在电极上。
通电后，振荡电路产生高频电压电场，由于稀薄气体受到高频电场的电离作用二产生紫外辐射，玻璃珠上的荧光材料受到紫外辐射激发二发出可见光，其颜色由玻璃珠上涂敷的荧光材料决定。
由于电极上电压很高，故所发生的光是一些辐射状的辉光，绚丽多彩，光芒四射，在黑暗中非常好看。
实验步骤：插上220v电源，打开开关；调高电位器，观察闪电盘上图像变化，当电压超过一定域值后，盘上出现闪光；缓慢调低电位器到闪光恰好消失，对闪电盘拍手或说话，观察辉光岁声音的变化。
注意事项：
【实验目的】：借助视觉暂留演示声波。
【实验仪器】：声波可见演示仪。
【实验原理】：不同长度，不同张力的弦振动后形成的驻波基频、协频各不相同，即合成波形各不相同。
本装置产生的是横波，可借助滚轮中黑白相间的条纹和人眼的视觉暂留作用将其显示出来。
【实验步骤】：
1、将整个装置竖直放稳，用手转动滚轮。
2、依次拨动四根琴弦，可观察到不同长度，不同张力的弦线上出现不同基频与协频的驻波。
3、重复转动滚轮，拨动琴弦，观察弦上的波形。
【注意事项】：
1、滚轮转速不必太高。
2、拨动琴弦切勿用力过猛。
【实验目的】：演示翼形升力的产生。
【实验仪器】：飞机升力演示仪。
【实验原理】：一般翼型的前端圆钝、后端尖锐，上表面拱起、下表面较平，呈鱼侧形。
当气流迎面流过机翼时，原来是一股气流，由于机翼的插入，被分成上下两股。
通过机翼后，在后缘又重合成一股。
由于机翼上表面拱起，使上方的那股气流的通道变窄，流速加快。
根据伯努利原理可以得流速大的地方压强小。
机翼上方的压强比机翼下方的压强小，也就是说，机翼下表面受到向上的压力比机翼上表面受到向下的压力要大，这个压力差就是机翼产生的升力。
【实验步骤】：
1、打开位于底座前方的电源开关，用手感受一下出风口处的气流；
2、把手移开，观察到小球从管内升起；
3、用手挡住出风口，小球立即从管内下落；
4、重复操作2、3，观察小球在管内的起落。
5、实验结束，关闭电源。
【注意事项】：如果小球不能从管内升起，适当调节机翼的高度，使机翼的上部对准气咀，使流过机翼上部的气流最大。
【思考】：飞机的机翼为何做成上凸下平的形状？
【实验目的】：
1、通过观察与思考双锥体沿斜面轨道上滚的现象，使学生加深了解在重力场中物体总是以降低重心，趋于稳定的运动规律。
2、说明物体具有从势能高的位置向势能低的位置运动的趋势，同时说明物体势能和动能的相互转换。
【实验仪器】：锥体上滚演示仪
【实验原理】：能量最低原理指出：物体或系统的能量总是自然趋向最低状态。
本实验中在低端的两根导轨间距小，锥体停在此处重心被抬高了；相反，在高端两根导轨较为分开，锥体在此处下陷，重心实际上降低了。
实验现象仍然符合能量最低原理。
【实验步骤】：
1、将双锥体置于导轨的高端，双锥体并不下滚；
2、将双锥体置于导轨的低端，松手后双锥体向高端滚去；
3、重复第2步操作，仔细观察双锥体上滚的情况。
【注意事项】：
1、不要将锥体搬离轨道。
2、锥体启动时位置要正，防止它滚动时摔下来造成变形或损坏。
【实验目的】：了解扫描成像原理及视觉暂留现象。
【实验仪器】：扫描成像原理演示仪。
【实验原理】：本仪器中的铝盘上沿螺旋线均匀排布小孔，目的是使盘旋转时小
【实验步骤】：
1、接上电源，打开仪器电源开关；
2、观察窗口处铝盘小孔及其后面的图画，此时看不到完整的的画
4、透过铝盘上的小孔观察其后面的图画，发现可看到一幅完整的画
【注意事项】:
2、照明用的碘钨灯温度很高，切勿长时间使用，观察完毕立即断开，以免烤着图画发生危险！
大学物理演示实验设计篇二
38074126邢若瀚
上周我们进行的大学物理演示实验，在众多的实验中，我对鱼洗这个实验特别感兴趣。当自己用手去摩擦鱼洗的时候便激荡起水波，就像武侠小说里发功一样神奇，同时还有嗡嗡的声音，不禁被它深深吸引。
根据经书记载，倒入半盆水，双手用力往复摩擦盆的双耳，未久，发生共振，盆里的水居然分成四股水箭向上激射出两尺多高，并发出震卦爻时的古音，而与黄钟之声一致。传说此物曾于古代作为退兵之器，因共振波发出轰鸣声，众多鱼洗汇成千军万马之势，传数十里，敌兵闻声却步。鱼洗反映了我国古代科学制器技术，已达到高超的水平。现在仿古制做的震盆盆内刻有龙形，故亦称龙洗。
鱼洗演示仪是由青铜浇铸而成的薄壁器皿，形似洗脸盆，盆底有四条“汉鱼”浮雕，鱼嘴处的喷水装饰线从盆底沿盆壁辐射而上，盆壁自然倾斜外翻，盆沿上有一对铜耳。
向盆内注入一定量清水，用潮湿双手来回摩擦铜耳时，可观察到伴随着鱼洗发出的嗡鸣声中有如喷泉般的水珠从四条鱼嘴中喷射而出，摩擦得当能看到较大的波纹。
鱼洗的原理既是手摩擦鱼洗的双耳的时候能产生振动，振动在盆内来回传播互相叠加而形成的水波激荡的现象。
具体应用还不太清楚，我猜想鱼洗对于研究波的叠加有重要意义。
大学物理演示实验设计篇三
摘要：本文介绍了大气边界层风洞的发展过程和模拟方法。大气边界层的模拟方法主要有主动模拟方法和被动模拟方法，前者包括多风扇风洞技术与振动尖塔技术，后者采用尖劈、粗糙元、挡板、格栅等装置进行模拟。被动模拟技术较为经济、简便，所以得到了广泛采用。
关键词：风洞；大气边界层；主动模拟；被动模拟。
tunnels
xude
technology.theequipmentsofthepassivesimulationmainincludespire,roughnesselement,apronandgridiron.thepassivesimulationtechnologyissimpleandeconomical,soithasbeenwidelyused.
keywords：windtunnel;atmosphericboundarylayer;activesimulation;passivesimulation.
一、引言
1940年，美国塔科马悬索桥由于风致振动而破坏的风毁事故，首次使科学家和工程师们认识到了风的动力作用的巨大威力[1]。在此之前，1879年发生了苏格兰泰桥的风毁事故已经使工程师们认识到风的静力作用。塔科马桥的风毁开始了土木工程界考虑桥梁风致振动的新时期，并以此为起点，发展成为了现代结构风工程学。
结构风工程研究方法可分为现场测试、风洞试验和理论计算三种。
现场测试方法是一种有效的验证理论计算和风洞试验方法和结构的手段；然而，现场测试需要花费巨大，试验环境条件很难人为控制和改变。与现场测试方法相比，风洞试验兼具直观性和节约的优点，同时可以上人为地控制、调节和重复一些试验条件，是一种很好的研究结构风工程现象的变参数影响和机理的手段。近些年来随着流体力学和计算机技术的发展，计算流体动力学逐渐成为风工程研究中越来越重要的工具。然而，由于风工程问题的复杂性，要深入了解由于空气流动所引起的许多复杂作用，风洞试验仍然是起着非常重要的作用。
在整个50年代和60年代初，建筑物和桥梁风洞试验都是在为研究飞行器空气动力学性能而建的“航空风洞”的均匀流场中进行，而试验结果往往被发现与实地观测结果不一致，原因显然在于风洞中的均匀气流与实际自然风的紊流之间所存在明显差别。1950年代末，丹麦的杰森对风洞模拟相似率问题作了重要的阐述，认为必须模拟大气边界层气流的特性。
1965年，加拿大西安大略大学建成了世界上第一个大气边界层风洞，即具有较长试验段、能够模拟大气边界层内自然风的一些重要紊流特性的风洞。紧接着，在美国的科罗拉多州立大学，舍马克教授也负责建造了一个大气边界层风洞，并首次用被动模拟方法对大气边界层的风特性进行了模拟，使结构抗风试验进入了精细化的新阶段，世界各地也随之陆续建成了许多不同尺寸的边界层风洞，从而大大促进了结构风工程的研究。
在早期的风洞中，大气边界层主要研究大气剪切流场的模拟。而在近期，除注意剪切流场的模拟外，已认识到流场湍流结构特性模拟的重要性，特别对大跨桥梁、高层建筑和高耸结构的风载和风振试验有十分重要的意义。
二、大气边界层风洞简介
2.1风洞试验的概念
风洞是指一个按一定要求设计的、具有动力装置的、用于各种气动力试验的可控气流管道系统[2]。虽然实际风洞有多种多样的形式，以适应不同的研究要求，但是从流动方式来看，总体上可划分为两个基本类型：即闭口回流式风洞和开口直流式风洞。而从风洞试验段的构造来看又有封闭式和敞开式之分。
图1.闭口回流式风洞
风洞试验目前是结构抗风研究中最主要的方法。借鉴航空领域的技术和方法，风洞试验在土木工程结构的抗风研究中发挥了巨大的作用。但相比而言，土木工程结构的模型试验和航天航空器的模型试验有很多不同之处。前者外形非常复杂，而后者则相对简单；前者处在高湍流的近地风场中且风场变化类型多，而和后者相关的流动则是低紊流流动；此外，前者尺度大，因而模型缩尺比例小，导致雷诺数模拟的难度比后者更加突出；前者处在低速流动中，不需要考虑流体的压缩性，而后者则需考虑流动的压缩效应，等等。
相对于航空风洞来说，用于土木工程结构的风洞一般都是风速较低的低速风洞，并且通常采用封闭式试验段。为了能在风洞中对建筑结构所处的大气边界层风场进行合理的模拟，其试验段长度一般较大，因此，也被称为边界层风洞。
早在1894年丹麦人j.o.v.irminger在风洞中测量建筑物模型的表面风压，然而直到1931年为了确定帝国大厦的设计风荷载，研究人员利用航空风洞进行了专门的模型风试验，风洞试验才成为研究结构风荷载的重要手段。
许多学者把研究机翼颤振的风洞试验方法引用到了桥梁的
颤振研究，取得了一定的成果。
1950年代末，丹麦的杰森提出了建筑结构风洞试验必须模拟大气边界层气流的特性。1965年，在达文波特负责下，加拿大西安大略大学建成了第一个大气边界层风洞，即具有较长试验段、能够模拟大气边界层内自然风的一些重要紊流特性的风洞。随后，在美国建成了第一个用被动模拟方法对大气边界层风特性进行了模拟的结构风洞，使结构抗风试验进入了精细化的新阶段，世界各地也随之陆续建成了许多不同尺寸的边界层风洞，从而大大促进了结构风工程的研究。
2.2大气边界层的概念
按照大气运动的动力学性质可以将对流层中的大气沿垂直方向粗略地分为上部自由大气层和下部的大气行星边界层。受粗糙地表的摩擦而引起的阻滞作用的影响，大气边界层中的气流在近地表处的速度明显减慢，并在地表处降为零。而由于相邻气层之间的紊流掺混使得这种地表阻滞或摩擦的影响可扩展到整个大气边界层，并在沿高度方向各气层之间产生剪切应力。严格地讲，大气边界层的高度可达1~1.5km，在此范围内，风速是随高度的变化而变化。再往上就是自由大气层，地表摩擦力对大气运动的影响可以忽略，气层之间的剪切应力基本等于零。在自由大气层中，无加速的空气相对于地表的水平运动可以通过气压梯度力、地转偏向力和离心力之间的平衡来确定，风向与等压线保持一致，风速与高度无关。
图3.对流层结构示意图图4.大气边界层中的风速螺旋线
等压线的半径
很大，曲率很小，可近似为直线，此时可忽略作用在空气微团的离心力，与高度无关的定常风速由气压梯度力和地转偏向力的平衡条件确定，成为地转风速。
在大气边界层中，由于粗糙地表产生的摩擦力的影响，风向与等压线成一定的夹角。随着高度的增加，地面摩擦效应的影响逐渐降低，这种夹角也越来越小，在梯度风高度处，夹角降为零，风向与等压线一致。大气边界层内风速风向随高度的这种变化规律可用如图5.3所示的螺线来描绘，从地面至边界层高度顶，风向角的变化约为20°。由于土木工程结构均建在大气边界层中，因此大气边界层内的风特性是土木工程结构设计者最为关心的。
三、大气边界层的风特性
风特性研究是风工程的基础工作。过去，关于风的资料主要来源于各气象站约10米高风标上所安装的旋转杯式风速仪。这种于1846年发明的风速仪至今还在使用，但由于仪器的惯性大，它所测量的是有一定时距的平均风。近50年来，测风仪器有了巨大的进步，从较灵敏的螺旋桨式风速仪发展到激光、超声以及微波风速仪，可用来测量空气的微小瞬时运动。
经过长期的现场实测，近地风可处理为平均风速和脉动风速的叠加；平均风速沿高度可用对数律或幂函数来描述，而脉动风的主要特征是紊流度、脉动风速自功率谱和互功率谱、紊流尺度等。其他风特性参数，例如阵风因子、摩阻速度以及空间相关函数等可以认为是这些关键特性的延拓和补充。在初步掌握这些重要特性的基础上，给出了这些特征量的推荐值和推荐公式。
尽管人们在强风分布及结构响应的实测方面做了很多努力，但是，由于强风分布特性现场实测的费用大、周期长、难度大，人们对近地风特性的认识还远不清楚。目前国际上常用的几种脉动风速功率谱值（davenport谱，kaimal谱和karman谱等）在某些重要频段内相差很大，甚至以倍计。脉动风速相干函数指数的推荐范围上下限的不同取值可能造成结构响应计算值的成倍差别。台风的平均风剖面和紊流结构及登陆后的衰减特性如何？此外，人们对特殊地形（包括我国西部地区复杂地形）的强风分布特性的理解也还甚浅。风参数的不确定性是影响结构抗风设计精度最重要的因素。
大学物理演示实验设计篇四
38071124赵洪铺
这是本学期第二次物理演示实验，本次实验和以往不同，由于其中绝大部分实验原理都已经学过了，所以老师就没有像前几次那般一个一个给我们演示，而是让我们自己动手去体验这些实验，印象深刻的有多普勒效应，声聚焦，光栅视镜等。当然最有印象的还是那个视觉暂留实验。
眼睛的一个重要特性是视觉惰性，即光象一旦在视网膜上形成，视觉将会对这个光象的感觉维持一个有限的时间，这种生理现象叫做视觉暂留性。人眼在观察景物时，光信号传人大脑神经，需经过一段短暂的时间，光的作用结束后，视觉形象并不立即消失，这种残留的视觉称“后像”，视觉的这一现象则被称为“视觉暂留”。视觉实际上是靠眼睛的晶状体成像，感光细胞感光，并且将光信号转换为神经电流，传回大脑引起人体视觉。感光细胞的感光是靠一些感光色素，感光色素的形成是需要一定时间的，这就形成了视觉暂停的机理。
视觉暂留的应用非常广泛，也非常普遍。尤其是在电影的拍摄和放映上应用特别广泛。物体在快速运动时，当人眼所看到的影像消失后，人眼仍能继续保留其影像0.1-0.4秒左右的图像，所以，根据这一视觉暂留性原理，电影的拍摄实际上就是将一张张的图片高速放映，在人眼看来就是连续运动的画面了。
当然，这些实验的原理应用都非常广泛，例如声聚焦在医学上的应用，多普勒效应在宇宙探索中的应用。通过这些实验我们能粗略的掌握这些原理，开拓自己的视野，同时巩固自己的物理知识。
大学物理演示实验设计篇五
院系：000000000000班级：00000000
姓名
学号：0000000000
指导老师：0000
物理演示实验报告
在这个学期的第十一周的周六上午，我们参观了物理实验演示，更加深入理解了我们所学的力学、能量、电磁学、波动学和光学。
光学幻影，眼见也不一定为实
眼见也不一定为实。看一看这些图片，发现了一个有意思的现象：这些图片好象在动。事实上它们都是静止的。那么欺骗了我们的眼睛的是什么呢？科学家研究发现，实际上是“视错觉”。我们看到的这些图片与这些图片本来的样子有出入，这是因为我们眼睛里不同的细胞与感受器用不同的速度来识别图片和颜色，于是就造成了错觉。眼睛只能接收有限数量的视觉色质，但我们的大脑一直在不停地处理视觉信息，于是给了我们不间断的视力这样的幻觉。不管它是光学幻觉，生理幻觉还是认知幻觉，这些经过巧妙设计的图片确实欺骗了我们的眼睛和大脑。多年来魔术师已有效地利用错觉科学来娱乐大众。魔术虽涉及一些技巧，错觉却基是于科学。
无线光通信系统
主要由光源、调制器、光发射机、光接收机及附加电信发送和接收设备等组成，只要相互进行瞄准即可进行通信。无线光通信除具有不挤占频带，通信容量大，传输速率高等无线激光通信的优点外，还具有机动灵活、经济、架设快捷、使用方便，不影响市政建设等特点。随着大气通信技术的成熟，它的应用将会越来越广泛，根据其特点，它潜在的应用场合有:(1)民用上可用于移动基站间的互连，单位内部的数据传输及小范围内局域网建设如校园网的组建，需严格保密的场合及要害部门，技术上或经济上不宜敷设光缆的地区如军工、国防部门，核电站、边远山区、江河两岸间、高山间等，以及用于灾区、事故地点的快速抢通等。
owc最大的成功来自于校园局域网连接市场。这种应用包括连接编辑室和广播站，或者作为一栋大型综合大楼两个高速传输节点之间的通信手段。在光纤主干链路被切断或网路因恶劣天气被破坏以及其它突发事件时，owc可以作为紧急情况备用和灾难后的恢复措施。另外，owc还可以应付一些其它情况，如在光纤要通过河流或高速公路时，或在一些交通拥挤和地形复杂的城市，政府通常不希望挖开街道铺设光纤，owc也可以作为一种很好的替代方式。有关专家指出，在未来的移动通信网建设中，无线光通信系统将用于最后一公里的接入。(2)军事上则可应用于战斗打响前无线电静默期间的短距离通信，或战斗打响后的保密通信，海岸与海岸之间、海岛之间，边防哨所之间，舰船之间，导弹发射现场与指挥中心之间的短距离通信等。
辉光球
辉光球又称为电离子魔幻球。它的外观为直径约15cm的高强度玻璃球壳，球内充有稀薄的惰性气体（如氩气等），玻璃球中央有一个黑色球状电极。球的底部有一块震荡电路板，通过电源变换器，将12v低压直流电转变为高压高频电压加在电极上。
通电后，震荡电路产生高频电压电场，由于球内稀薄气体受到高频电场的电离作用而光芒四射，产生神秘色彩。由于电极上电压很高，故所发生的光是一些辐射状的辉光，绚丽多彩，光芒四射，在黑暗中非常好看。
辉光球工作时，在球中央的电极周围形成一个类似于点电荷的场。当用手（人与大地相连）触及球时，球周围的电场、电势分布不再均匀对称，故辉光在手指的周围处变得更为明亮，产生的弧线顺着手的触摸移动而游动扭曲，随手指移动起舞。在日常生活中，低压气体中显示辉光的放电现象，也有广泛的应用。例如，在低压气体放电管中，在两极间加上足够高的电压时，或在其周围加上高频电场，就使管内的稀薄气体呈现出辉光放电现象，其特征是需要高电压而电流密度较小。辉光的部位和管内所充气体的压强有关，辉光的颜色随气体的种类而异。荧光灯、霓虹灯的发光都属于这种辉光放电。
我们在看到的实验现象，还有很多很多，在此也不能一一列举详述了，只能写出令几个自己印象深刻实验。同时也得到一些感悟，观看演示实验的过程是简单的，但它的意义绝非如此。我们学习的知识重在应用，对大学生来说，这就是一个很好的途径。通过它，我们不但对大自然产生了以前没有的敬畏和尊重，也有了对大自然探索的好奇心和奋进力。