前言
物理演示實驗具有操作簡單、實驗現象明顯、趣味性強的特點,在物理教學中具有重要的作用。學生可能對充滿公式、定理的理論頭痛不已,但是總能被直觀、有趣的演示實驗所吸引,通過有趣、直觀、形象的演示實驗現象可以讓學生更容易理解所學的理論知識,從而增加學習物理的興趣。
近年來中國海洋大學物理系的物理演示實驗室規模不斷擴大,我們的演示實驗室定期面向全校學生開放,並依託物理演示實驗室開設“文科物理趣味實驗”(後改為“探究物理實驗現象的奧秘”)課程,也經常接待來自全國各地的中學生。在教學過程中,我們發現很多學生對演示實驗只看表面熱鬧,走馬觀花,有的學生對實驗現象很茫然,不知該學什麼,不能深入探究實驗深層次的東西;有的文科生想通過實驗學習物理知識,但是面對演示實驗現象無從下手。針對這些問題,我們不斷嘗試探究式的教學方式,引導學生探究實驗現象,引導學生提出探究課題,討論、研究、驗證提出的課題,實踐證明學生興趣盎然。探究式的教學激發了學生探究問題的興趣,激發了學生的發散思維,從而提升他們的創新思維能力。在實踐中,我們和學生一樣受益匪淺,我們不斷積累經驗,編寫了這本書,希望能和讀者分享我們的收穫。
本書的突出特點是每個實驗根據實驗現象層層深入提出了探究問題,探究問題一方面可以啟發學生如何學習,還可以拋磚引玉啟發如何提出探究問題。每個實驗設計了拓展探究問題,以激發學生更深層次的思考探索。引導學生把物理知識和日常生活中的問題、自然現象、一些高新技術聯繫起來。
本書編寫主要分工:師玉榮主要編寫了力學、熱學和高新技術部分,並負責本書的策劃,馬君主要編寫了光學部分並參與了本書的策劃和全書的審閱工作,馬麗珍主要編寫了電磁學部分。本書得到中國海洋大學教務處2014年度教材建設基金資助,衷心感謝學校和教務處的大力支持;本書編寫過程中,得到了中國海洋大學物理系領導的支持和許多老師的大力幫助,於佳老師為本書所用到的演示實驗儀器拍攝照片並處理,王術寬老師審閱了本書的部分內容並提出寶貴意見,對他們的幫助表示衷心的感謝。
本書在整理過程中,物理系很多教授大學物理的教師對本書很感興趣,把一些實驗引入到課堂教學中,並用所涉及的探究問題啟發引導學生學習,效果很好。所以本書可以為本科院校物理教師提供教學素材,幫助教師實現更有吸引力、更能激發學生創新思維能力的教學。
本書可以作為高等院校大學物理演示實驗和文科物理演示實驗的教材,也可以作為大中專、職業技術類學校和中學物理教學的參考書。
由於編者水平所限,書中難免有不妥之處,懇請讀者批評指正。
編者2015年8月
目錄
第1章力學實驗
實驗1.1逆風行舟
實驗1.2錐體上滾
實驗1.3瑞林球
實驗1.4彈性碰撞球
實驗1.5伯努利懸浮球
實驗1.6流速與壓強
實驗1.7離心力
實驗1.8轉盤式科里奧利力
實驗1.9傅科擺
實驗1.10角速度合成
實驗1.11轉動慣量
實驗1.12轉動定律
實驗1.13剛體的平面運動
實驗1.14滾擺
實驗1.15螺旋飛球
實驗1.16角動量守恆
實驗1.17進動儀
實驗1.18啄木鳥
實驗1.19最速降線
第2章振動和波實驗
實驗2.1簡諧運動與圓周運動
實驗2.2雷射演示李薩如圖形
實驗2.3共振
實驗2.4共振擺
實驗2.5水波盤
實驗2.6弦駐波
實驗2.7彈簧縱駐波
實驗2.8聲聚焦
實驗2.9聲波都卜勒效應
實驗2.10魚洗
第3章熱學實驗
實驗3.1投影式伽爾頓板
實驗3.2麥克斯韋速率分布
實驗3.3氣體分子熱運動
實驗3.4熱力學第二定律
實驗3.5帕爾貼效應
實驗3.6溫差電磁鐵
實驗3.7熱效率
實驗3.8記憶合金水車
實驗3.9熱磁輪
實驗3.10飲水鳥
第4章電磁學實驗
實驗4.1靜電感應盤
實驗4.2尖端放電
實驗4.3避雷針放電原理
實驗4.4靜電除塵
實驗4.5電介質的極化模擬
實驗4.6壓電效應
實驗4.7手觸式蓄電池
實驗4.8亥姆霍茲線圈
實驗4.9磁聚焦現象
實驗4.10磁滯回線
實驗4.11巴克豪森效應
實驗4.12等厚干涉磁致伸縮
實驗4.13光點反射式磁致伸縮
實驗4.14電磁感應
實驗4.15渦流熱效應
實驗4.16阻尼擺與法拉第管
實驗4.17電磁驅動
實驗4.18磁力手電筒
實驗4.19互感
實驗4.20三相旋轉磁場
實驗4.21電磁波的發射、接收與趨膚效應
第5章光學實驗
實驗5.1輝光球
實驗5.2菲涅耳透鏡
實驗5.3海市蜃樓
實驗5.4光學幻影
實驗5.5光纖傳像束
實驗5.6光纖通信
實驗5.7大氣散射
實驗5.8動態多縫衍射圖樣
實驗5.9光柵鏡
實驗5.10反射分辨本領
實驗5.11偏振光
實驗5.12簾式肥皂膜
實驗5.13散射光干涉
實驗5.14偏振光干涉
實驗5.15會聚偏振光干涉
實驗5.16光壓風車
實驗5.17太陽能風車
第6章高新技術實驗
實驗6.1大型混沌擺
實驗6.2光學分形
實驗6.3磁懸浮地球
實驗6.4雅各布天梯
實驗6.5神舟飛船
實驗6.6紅外接收
實驗6.7西漢透光鏡
實驗6.8視錯覺
實驗6.9普氏擺