大學物理演示實驗報告

大學物理演示實驗報告

　　院系名稱： 紡織與材料學院

　　專業班級：輕化工程11級03班

　　姓 名：梁優

　　學 號：

　　魚洗

　　實驗描述：

　　魚洗是中國三大青銅器之一，在魚洗內注入清水后摩擦其兩耳，如果頻率恰當，就會出現水面產生波紋，發出嗡嗡的聲音并有水花躍出的現象。經驗表明，濕潤的雙手比干燥的雙手更容易引起水花飛躍。

　　實驗原理：

　　魚洗的原理應該是同時應用了波的疊加和共振。摩擦的雙手相當于兩個相干波源，他們產生的水波在盆中相互疊加，形成干涉圖樣。這與實驗中觀察到的現象相同。按照我的分析，如果振動的頻率接近于魚洗的固有頻率，才會產生共振現象。通過摩擦輸入的能量才會激起水花。

　　令人不解的是，事實上魚洗是否能產生水花與雙手的摩擦頻率并沒有關系。在場的同學試著摩擦的時候，無論是緩慢的摩擦還是快速的摩擦，都能引起水花四濺。通過查閱資料得知，魚洗的原理其實是摩擦引起的自激振動。（就像用槌敲鑼一樣，敲擊后鑼面的振動頻率并不等于敲擊頻率。）外界能量（雙手的摩擦）輸入魚洗時，就會引起其以自己的固有頻率震動。（正如在鑼面上敲一下。）

　　為什么濕潤的雙手更容易引起魚洗的振動呢？從實踐的角度，可能是因為濕潤的雙手有更小的摩擦系數，因為摩擦起來更流暢，不會出現干燥雙手可能會出現的“阻塞”情況，這只是我個人猜想，并沒有發現資料有關于這方面的討論。

　　離心力演示儀

　　實驗描述：

　　離心力演示儀是一個圓柱形儀器，中間有一個細柱，細柱穿過一段閉合的硬塑料帶上的兩個正對小孔。塑料帶的一段固定，靜止時，系統為一個豎直平面的圓，中間由細柱傳過。當摁下儀器上的按鈕時，細柱帶動塑料帶在水平面旋轉起來。當旋轉速度增大時，可以看到塑料帶的自由端延細柱向下運動，整個塑料帶變成旋轉的橢圓形狀。

　　實驗原理：

　　離心力是一個慣性力，實際上是并不存在的。繞旋轉中心轉動的物體有脫離中心延半徑方向向外運動的趨勢，產生這種趨勢的力即稱為離心力。當啟動儀器時，塑料帶各部分均作水平方向的圓周運動，所需要的向心力由臨近部分的塑料小段的拉力的徑向分力提供。每一個塑料小段均收到來自前后兩個塑料小段的拉力。由于塑料帶下端是固定的，因此在塑料帶的下半部分，每個塑料小段的受力均可分解成提供向心力的徑向分力和豎直向下的分力。對其上半圓部分也有類似的結果，我個人認為，塑料帶一段固定是這個儀器最重要的條件，這樣塑料帶的下半部分的受力結果才能確定，進而上半部分每個塑料小段所受的兩個拉力的關系才能確定。在豎直向下的分力作用下，塑料帶被壓扁成為旋轉的橢圓。

　　輝光球

　　實驗描述：

　　輝光球是圓形球體，實驗室中還有一個為圓盤形狀。工作時會發出動感絢爛的五彩輝光，有一種魔幻效果。仔細觀察輝光球，可以看到其中的氣體，藍色的一個輝光球尤為明顯。當將手指放上去時，手指接觸球體的部分會被輝光點亮，同時球中會有一縷氣體與碰觸的位置連接，十分美麗。另外觀察得知，如果用筆、尺子等其他物體接觸輝光球，也會出現上述現象，但強度與用手指接觸相比小得多。

　　實驗原理：

　　輝光球的另一個名稱是電離子魔幻球，顧名思義，它的工作原理與電離有關。經查資料得知，稀薄的稀有氣體在高頻的強電場作用下會發生電離作用。而從生活中的霓虹燈得知，稀有氣體如果電離，則會發光，具體的顏色與氣體種類有關。根據查到的資料了解，在我們的實驗室的輝光球中，發出紅綠藍三色輝光的圓盤可能充有He，

　　Ne

　　和Xe，藍色的輝光球中可能充有Ar。在人手觸摸輝光球時，由于人體和大地相連，人觸摸的位置的電勢與大地的電勢相等，整個輝光球的電場分布不再均勻，手指碰觸的地方有更低的電勢，所以會更加明亮，同時，輝光球中央的電極與人手之間的電勢差會更大，因而形成的輝光弧線會一直跟隨人的手指。

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