第頁中學(xué)物理演示實驗的電磁學(xué)實驗中的幾個實驗原理學(xué)院：物理學(xué)院專業(yè)：物理學(xué)（師范）姓名：趙正鵬學(xué)號：2012213913這學(xué)期從第六周開始進(jìn)入中學(xué)物理實驗研究這門課程的學(xué)習(xí)，這門課有三部分構(gòu)成，分別為常規(guī)物理實驗、演示物理實驗以及數(shù)字式實驗。通過對這門課的學(xué)習(xí)，使我門對中學(xué)物理實驗教學(xué)有了更為深入的認(rèn)識，首先是數(shù)字式實驗，讓我們掌握了傳感器在中學(xué)物理實驗教學(xué)中的應(yīng)用，深化了傳感器的知識，基本掌握了傳感器的原理與使用方法，相對于傳統(tǒng)的物理實驗，利用傳感器更為便捷，也更為準(zhǔn)確，當(dāng)然，由于傳感器應(yīng)用到了較多的高一層次的物理學(xué)知識，集成度較高，使用時相當(dāng)于一個‘黑箱’，其工作原理并不是十分清楚，這也需要我們在課后要查閱更多的相關(guān)知識以幫助我們掌握其工作原理；其次是中學(xué)物理常規(guī)實驗教學(xué)的學(xué)習(xí)，相比于數(shù)字實驗，常規(guī)物理實驗的內(nèi)容都是中學(xué)必須掌握的內(nèi)容，因此、在實驗原理和實驗方法的掌握上難度并不是很大，但操作更為繁瑣，因此完成實驗內(nèi)容需要更多的細(xì)心與時間，當(dāng)然完成實驗對于我們鞏固中學(xué)物理知識與掌握中學(xué)物理實驗方法有很大的幫助；最后是中學(xué)物理演示實驗的學(xué)習(xí)，演示實驗是在中學(xué)物理教學(xué)中的重要組成部分，它不需要學(xué)生操作，是由教師來完成，學(xué)生觀察的實驗，演示實驗內(nèi)容較多，涉及的知識面較廣，并且有許多的演示實驗需要用到高壓電源，因此，實驗存在一些安全問題，需要我們在操作過程中提高安全觀念，認(rèn)真操作，保證實驗的成功以及安全。中學(xué)物理演示實驗中，涉及許多的物理知識，我就我所完成的演示實驗原理做一個簡單的回顧，并對對實驗中的一些心得與體會做一個簡單的小結(jié)。演示實驗的內(nèi)容主要包括力學(xué)演示實驗，電磁學(xué)演示實驗以及光學(xué)演示實驗。在電磁學(xué)演示實驗中我們們完成的實驗有：1、RC放電的暫態(tài)過程；2、通斷電自感；3、電磁阻尼擺；4、開爾文滴水演示實驗；5、靜電演示實驗組；6、通電直導(dǎo)線的磁場；7、磁場對通電直導(dǎo)線的作用；8、電磁感應(yīng)演示；9、靜電起電機(jī)等等。下面就對其中一些實驗的實驗原理做一些說明，首先是RC電路的充放電暫態(tài)過程，此實驗的目的是通過教師的演示，使學(xué)生定性的了解RC電路放電的暫態(tài)過程的時間與R、C大小之間的關(guān)系，其實驗電路如圖1所示，對電容器充電后，將開關(guān)置于2，使電容器放電，此時電路中的電磁繼電器觸發(fā)，右側(cè)電路被導(dǎo)通，小燈L發(fā)亮，隨著放電的進(jìn)行，電路中的電流會減小，當(dāng)小到一定時，電磁繼電器斷開，小燈L熄滅，因此可用L發(fā)亮的時間定性描述放電的時間。下面做具體分析：充電過程：設(shè)電源的電動勢為E，電容兩端的電源為U，由歐姆定理得：放電過程，同理利用歐姆定理可得：從以上結(jié)果我們可以看出，充放電的快慢與RC有關(guān)，RC越大時充放電越慢，這與實驗結(jié)果相吻合，因此可以定義τ=RC為特征時間來反映放電快慢。再演示時，對于大電容和大電阻充電時間要長一些，才能保證實驗成功。而在研究電阻對RC回路放電影響時，為了保證有實驗現(xiàn)象，建議使用的電容盡量大一些，電阻不宜過大，否則電流太小，電磁繼電器不能觸發(fā)，那么實驗便不能成功。其次、我們要說的是電磁阻尼擺的實驗，本實驗旨在通過實驗演示，掌握電磁阻尼的存在與減弱電磁阻尼的方法，本實驗在說明書上并沒有數(shù)學(xué)上的原理說明，為了使我們更加清楚的認(rèn)識實驗原理，我自己做了一個唯象模型，假設(shè)阻尼擺的電阻為R，其切割磁感線的邊長為L，磁場近似看做勻強(qiáng)磁場，大小為B，擺進(jìn)入磁場的初速度為v0則有電磁感應(yīng)定律，以及安培力公式與牛頓第二定律可得：接下來要說的是靜電演示組實驗，靜電演示實驗包含的實驗較多，有電場線演示，尖端放電的相關(guān)實驗(電風(fēng)輪、避雷針、范德格拉夫起電機(jī)等等）、靜電轉(zhuǎn)移的相關(guān)實驗（開爾文滴水起電、靜電擺等等）。電場線演示儀器是金屬球，在金屬球上粘上鍍有金屬層的輕質(zhì)薄膜條，當(dāng)給金屬小球加上高壓電源后，由于薄膜表面鍍有金屬，就會有電荷到達(dá)其表面，此時就會受到電場力的作用而大致顯示出電場的發(fā)布。其他的實驗大都與靜電現(xiàn)象中的尖端放電有關(guān)，例如避雷針、電風(fēng)輪等。帶電導(dǎo)體如果沒有外場的作用以及內(nèi)部無電荷分布時，電荷只會分布在導(dǎo)體表面，并且在表面曲率半徑越小的地方，電荷量越多，而尖端恰恰是曲率半徑非常小的位置根據(jù)高斯定理可得導(dǎo)體表面的電場強(qiáng)度為，因此在尖端的附近，電場強(qiáng)度非常大，很容易把周圍空氣擊穿放電，該現(xiàn)象就稱為尖端放電，避雷針就是利用了尖端放電，只要在建筑物的頂端安裝已經(jīng)接地的金屬尖端（避雷針），那么就可以在