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第1章 物理观察实验1

1.1 物理观察实验概述1

1.1.1 鉴赏上帝的秘密2

1.1.2 探寻物理根源5

1.2 宏观的观察实验专题9

实验1 蜻蜓翅膀宏细观结构的观察实验9

实验2 流动现象的观察实验15

实验3 用非线性电路观察混沌现象21

实验4 光偏振现象的观察实验25

实验5 静物全息照片的观察实验29

1.3 微观的观察实验专题34

实验6 微尺度热现象的观察实验34

实验7 狭义相对论的动量与动能38

1.4 宇观的观察实验专题42

实验8 自制云雾室观察宇宙射线的实验42

实验9 残余引力波、微波背景辐射的观测实验45

参考文献51

第2章 物理随堂实验54

2.1 物理随堂实验概述54

2.1.1 随堂实验的特点54

2.1.2 随堂实验的种类55

2.1.3 随堂演示实验箱的应用55

2.1.4 随堂实验设计的原则56

2.1.5 随堂演示实验箱的取材与发展57

2.2 牛顿马戏团58

2.2.1 运动学系列58

实验1 双珠竞走的随堂实验58

实验2 摩擦力提供的向心力的随堂实验60

2.2.2 动力学系列63

实验3 研究牛顿第二定律的随堂实验63

实验4 变质量问题的随堂演示实验65

实验5 超弹力碰撞的随堂实验68

实验6 鸡蛋撑人的随堂实验69

实验7 神奇的平衡的随堂实验70

实验8 科里奥利力的随堂实验72

2.2.3 刚体系列74

实验9 角动量守恒的随堂演示实验74

实验10 刚体定轴转动角动量守恒的演示实验75

实验11 平行轴定理76

实验12 翻身陀螺的随堂实验78

2.2.4 振动与波系列79

实验13 摆的同步现象的随堂实验79

实验14 啄木鸟的随堂实验80

实验15 音叉口腔共振的随堂实验81

实验16 弦驻波的随堂实验82

实验17 多普勒效应的随堂实验83

2.3 焦耳工作室85

2.3.1 热力学系列85

实验18 孔明灯的随堂实验85

实验19 蒸汽机模型的随堂实验88

实验20 史特林热机89

实验21 气体膨胀的随堂实验——用肉眼就看得出气体在膨胀90

2.3.2 分子动理学系列91

实验22 伽尔顿板的随堂实验91

2.3.3 物性学系列93

实验23 瞬间沸腾的随堂实验93

实验24 用微波炉测光速的随堂实验94

实验25 过桥米线里的肉片热传导的演示实验95

2.4 法拉第俱乐部98

2.4.1 静电系列99

实验26 尖端放电效应的随堂实验99

实验27 富兰克林轮的随堂实验100

实验28 法拉第的介质极化的随堂实验102

实验29 （逆）压电效应的随堂实验103

2.4.2 静磁系列106

实验30 奥斯特电流磁效应的随堂实验106

实验31 法拉第无刷直流电动机的随堂实验107

实验32 有趣的电磁实验应用设计109

实验33 铁磁材料的居里温度的随堂实验110

2.4.3 电磁系列112

实验34 电生磁与磁生电效应的随堂实验112

实验35 介质磁化的随堂实验114

2.4.4 电路系列116

实验36 电容器充放电及其电场、磁场能量测量116

2.4.5 电磁波系列122

实验37 电磁波的发射与接收的随堂实验122

实验38 趋肤效应的随堂实验125

2.5 菲涅耳珠宝行126

2.5.1 与高中衔接系列126

实验39 消失的钱币的随堂实验126

实验40 声、光聚焦的随堂实验127

实验41 光纤花的随堂实验128

实验42 辉光盘的随堂实验129

实验43 西汉透光铜镜的随堂实验130

实验44 凹面镜成像（双曲面成像）的随堂实验131

实验45 动物复眼的随堂实验132

实验46 梦幻点阵（旋转字幕球）的随堂实验133

2.5.2 光学衍射系列134

实验47 变色珠子的随堂实验134

实验48 热熔胶光学散射的随堂实验135

实验49 互补色图像的随堂实验137

实验50 光纤传像束的随堂实验138

实验51 激光平面的随堂实验139

实验52 分辨本领的随堂实验140

2.5.3 光的干涉系列141

实验53 散射光干涉的随堂实验141

实验54 光碟片轨距测量的随堂实验142

2.5.4 光的偏振系列144

实验55 偏振光的随堂实验144

实验56 小型万花筒的随堂实验147

实验57 光弹性的演示实验148

参考文献151

第3章 物理表演实验153

3.1 物理表演实验概述153

3.1.1 物理表演实验的特点154

3.1.2 物理表演实验的方法154

3.1.3 表演实验的注意事项155

3.2 基础表演实验（Ⅰ）157

3.2.1 与高中衔接的表演157

实验1 运动的独立性的表演实验157

实验2 逆风行舟的表演实验160

实验3 质心运动的表演实验161

实验4 往“上滚”的物体的表演实验162

3.2.2 非惯性系的表演167

实验5 非惯性系平台的表演实验167

实验6 科里奥利力的表演实验170

3.2.3 动力学的表演173

实验7 麦克斯韦滚摆的表演实验173

实验8 角动量合成表演实验174

实验9 转动定理的表演实验176

3.2.4 刚体的表演178

实验10 茹可夫斯基凳的表演实验178

实验11 刚体进动的表演实验180

实验12 陀螺仪的表演实验181

3.2.5 振动与波的表演182

实验13 转动扭摆的表演实验182

实验14 两个简谐振动合成的表演实验185

实验15 驻波共振的表演实验187

3.2.6 流体的表演189

实验16 叶片翼型升力与几何参数关系表演实验189

实验17 伯努利悬浮球的表演实验191

3.3 基础表演实验（Ⅱ）193

3.3.1 与高中衔接的表演193

实验18 龙卷风的表演实验193

实验19 空气压缩引火的表演实验196

3.3.2 热力学的表演197

实验20 热力学第一定律的表演实验197

实验21 热引擎（热机循环）的表演实验202

实验22 家用冰箱、空调制冷系统的表演实验204

实验23 热力学第二定律的表演实验206

3.3.3 分子动理学的表演208

实验24 气体动理论（平衡态）的模拟的表演实验208

3.3.4 非平衡态理论的表演213

实验25 空气黏性飞盘的表演实验213

实验26 雷诺实验的表演215

3.3.5 物性学的表演217

实验27 液体表面张力的表演实验217

3.4 综合表演实验219

3.4.1 与高中衔接的表演219

实验28 电力线的表演实验219

实验29 两异号点电荷周围的电力线的表演实验220

实验30 静电屏蔽的表演实验221

实验31 静电摆球的表演实验222

实验32 静电跳球的表演实验223

实验33 带电圆筒的电场分布的表演实验224

3.4.2 静电的表演225

实验34 弯曲金属表面电荷分布的表演实验225

实验35 避雷针原理的表演实验227

实验36 法拉第笼的表演实验228

实验37 静电吹蜡的表演实验229

实验38 静电滚动可乐瓶的表演实验230

实验39 范德格拉夫起电机的表演实验231

实验40 电介质的极化的表演实验232

实验41 法拉第电介质的表演实验233

实验42 静电场电势分布的表演实验234

3.4.3 静磁的表演236

实验43 安培力的表演实验236

实验44 洛伦兹力的表演实验237

实验45 顺磁介质磁化的表演实验239

实验46 超导磁悬浮列车的表演实验240

3.4.4 电磁的表演242

实验47 电磁感应现象的表演实验242

实验48 铝管表演电磁阻尼的表演实验244

实验49 跳环式楞次定律的表演实验245

实验50 涡电流效应的表演实验246

实验51 电磁阻尼摆的表演实验246

实验52 磁滞回线的表演实验247

实验53 磁聚焦的表演实验249

3.4.5 电路的表演250

实验54 自感现象的表演实验250

实验55 通电、断电自感现象的表演实验251

实验56 互感现象的表演实验252

实验57 单相旋转磁场的表演实验253

实验58 电磁炮的表演实验254

实验59 等厚干涉磁致伸缩的表演实验256

3.4.6 电磁波的表演257

实验60 带电体的互相作用的表演实验257

实验61 赫兹谐振器的表演实验258

3.5 现代技术表演实验259

3.5.1 与高中衔接的表演259

实验62 海市蜃楼的表演实验259

实验63 扫描成像原理的表演实验260

实验64 几何光学系列的表演实验261

实验65 光学幻影的表演实验264

3.5.2 衍射的表演265

实验66 光的衍射的表演实验265

实验67 菲涅耳透镜的表演实验266

实验68 傅里叶光学基本原理——2f和4f系统的表演实验268

实验69 阿贝成像和空间滤波的表演实验269

3.5.3 干涉的表演271

实验70 迈克耳孙干涉的表演实验271

实验71 劳埃德镜的表演实验273

实验72 比累对切透镜的表演实验274

实验73 激光多普勒流体速度的表演实验276

实验74 菲涅耳双面镜的表演实验278

实验75 菲涅耳双棱镜的表演实验279

实验76 全息照相的表演实验280

实验77 组合干涉仪的表演实验282

实验78 光纤温度传感系统的表演实验284

3.5.4 偏振的表演286

实验79 玻璃堆起偏、检偏的表演实验286

实验80 偏振光干涉的表演实验287

实验81 晶体的双折射的表演实验289

实验82 法拉第磁旋光的表演实验291

实验83 旋光现象的表演实验292

实验84 旋光色散的表演实验294

实验85 液晶的电光效应的表演实验295

实验86 长余辉材料的表演实验297

3.6 先进技术表演实验299

实验87 双光纤通信的表演实验299

实验88 光纤迈克耳孙干涉的表演实验302

实验89 光纤陀螺的表演实验304

实验90 叶片热机的表演实验306

实验91 利用光纤实现光学势阱的表演实验307

实验92 黑体辐射的表演实验311

实验93 X射线的表演实验313

实验94 塞曼效应的表演实验314

实验95 磁热效应的表演实验315

实验96 光纤莫尔表演实验318

实验97 高导电率材料的电磁悬浮融化的表演实验320

参考文献323

第4章 物理趣味探究实验325

4.1 物理趣味探究实验概述325

4.1.1 物理趣味探究实验的特征325

4.1.2 物理趣味探究实验的分析326

4.1.3 物理趣味探究实验的设计327

4.2 物理基本量的检测328

4.3 物理趣味探究实验（Ⅰ）332

4.3.1 力学趣味探究332

实验1 刚体定点运动问题的探究332

实验2 振动合成问题的探究335

实验3 受迫振动问题的探究337

实验4 驻波问题的探究341

实验5 多普勒效应问题的探究344

实验6 空气中的声速测量348

实验7 流体力学中空气阻力问题的探究350

实验8 流体力学中机翼压差问题的探究352

4.3.2 热学趣味探究353

实验9 热空气发动机问题的探究353

实验10 二组分金属相图问题的探究357

实验11 液体的黏滞系数测量问题的探究359

4.4 物理趣味探究实验（Ⅱ）361

4.4.1 静磁的趣味探究361

实验12 直导体外磁场的探究361

实验13 螺线管内的磁场的探究363

实验14 电子荷质比的探究364

实验15 磁路定理的探究实验366

4.4.2 电磁的趣味探究368

实验16 高温超导临界温度的电阻探测369

实验17 铁磁材料的磁滞回线的探究374

4.4.3 电路的趣味探究378

实验18 巨磁电阻效应的探究378

实验19 燃料电池综合特性的探究387

4.4.4 电磁波的趣味探究394

实验20 天线辐射方向特性的探究394

实验21 微波布拉格衍射的探究399

实验22 分米波的特性的探究402

4.5 物理趣味探究实验（Ⅲ）405

4.5.1 衍射的趣味探究405

实验23 超声光栅的探究——液体中超声声速的测定405

实验24 辐射定律的探究410

实验25 X射线衍射的探究412

实验26 X射线吸收的探究416

实验27 X射线电离剂量率的探究419

4.5.2 干涉的趣味探究422

实验28 组合干涉实验的探究422

实验29 横向剪切干涉实验428

4.5.3 偏振的趣味探究432

实验30 普克尔斯效应的探究432

实验31 普克尔斯效应应用的探究（音频信号传输）436

实验32 克尔效应的探究439

实验33 法拉第效应的探究441

4.6 物理趣味探究实验（Ⅳ）444

4.6.1 探究专题一：微弱信号检测技术的探究444

实验34 相关器原理和基本参数446

实验35 锁相放大器原理和应用451

4.6.2 探究专题二：核物理基础实验的探究456

实验36 康普顿散射的探究459

实验37 X射线的康普顿效应的探究467

4.6.3 探究专题三：等离子体检测技术的探究470

实验38 磁控直流辉光等离子体放电特性470

实验39 静电探针测量等离子体温度（Tc）密度（nc）472

实验40 气体击穿电压测定——帕邢定律验证实验474

4.6.4 探究专题四：数字微镜检测技术的探究476

实验41 光束整形技术的探究476

参考文献479

第5章 物理创意制作实验481

5.1 创意制作实验的基本操作481

5.2 创意制作实验的加工技术483

5.2.1 加工技术483

5.2.2 焊接技术486

5.2.3 黏接技术491

5.2.4 印刷电路板制作497

5.3 创意制作实验的设计原理499

5.3.1 物理平衡原理499

5.3.2 物理转换原理501

5.3.3 物理比较原理501

5.3.4 物理放大原理503

5.3.5 物理模拟原理504

5.3.6 物理变换原理504

5.4 物理平衡的自制实验专题506

实验1 关于“曲线运动”演示实验506

5.5 物理变换的自制实验专题511

实验2 制作电池511

实验3 电容的充放电的自制实验517

5.6 物理放大的自制实验专题519

实验4 低压电控制高压电的自制实验519

实验5 测量热胀系数的实验制作521

5.7 物理模拟的自制实验专题528

实验6 GPS演示实验528

实验7 相控阵雷达演示实验531

实验8 “电子路标”的室内定位系统的演示实验534

5.8 物理比较的自制实验专题539

实验9 飘升机的自主制作与探究539

实验10 无线输电的探测实验542

5.9 物理转换的自制实验专题544

实验11 一道大学物理习题的探究与制作544

实验12 费恩曼喷头反转问题553

参考文献557

附图559