物理演示實(shí)驗(yàn)(理論部分)

1、物理演示實(shí)驗(yàn)緒論一、關(guān)于物理學(xué)物理學(xué)是人類在探索大自然現(xiàn)象及其規(guī)律過程中形成、以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的一門科學(xué)。物理學(xué)研究宇宙間一切物質(zhì)的基本形式、性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，研究物質(zhì)之間的相互作用與轉(zhuǎn)化、各種物質(zhì)形態(tài)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)等。物理學(xué)的各分支學(xué)科是按物質(zhì)的存在形式或運(yùn)動(dòng)規(guī)律而劃分的。物質(zhì)的不同存在形式及不同運(yùn)動(dòng)規(guī)律之間存在著聯(lián)系，各分支學(xué)科之間互相滲透。物理學(xué)是各分支學(xué)科既相對(duì)獨(dú)立又彼此密切聯(lián)系的統(tǒng)一整體。 17世紀(jì)，人們已經(jīng)了解宏觀物質(zhì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律。19世紀(jì)末，物理學(xué)建立了包括力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)和光學(xué)等學(xué)科在內(nèi)的完整的基本理論體系，即經(jīng)典物理學(xué)。20世紀(jì)初，人們相繼建立了相對(duì)論和量子力學(xué)，在此基礎(chǔ)上發(fā)展

2、起來的物理學(xué)通常稱為近代物理學(xué)。按照研究對(duì)象的不同尺度和結(jié)構(gòu)層次，當(dāng)今的物理學(xué)也劃分為天體物理學(xué)、凝聚態(tài)物理學(xué)、原子分子物理學(xué)、核物理學(xué)和粒子物理學(xué)等。許多重要的基本問題尚待解決，如強(qiáng)、弱、電磁、引力四種基本相互作用力的統(tǒng)一，暗物質(zhì)和暗能量之謎等有可能對(duì)物理學(xué)產(chǎn)生革命性影響的問題，以及復(fù)雜體系和極端條件下物質(zhì)的新效應(yīng)。當(dāng)前物理學(xué)基礎(chǔ)研究的三個(gè)重要方向是：物質(zhì)深層次微觀結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律，宇宙大尺度結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律，凝聚態(tài)物質(zhì)和復(fù)雜系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、內(nèi)部運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律及宏觀量子效應(yīng)。 物理學(xué)的基本原理滲透在自然科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域，應(yīng)用于技術(shù)科學(xué)的各個(gè)方面，是技術(shù)科學(xué)的基礎(chǔ)和先導(dǎo)。物理學(xué)深刻影響人

3、類的思維方式和對(duì)世界的基本認(rèn)識(shí)，所體現(xiàn)的科學(xué)的世界觀和方法論，形成人類文明的一個(gè)重要組成部分。數(shù)學(xué)是物理學(xué)研究的基本工具之一。物理學(xué)理論通常以數(shù)學(xué)形式表達(dá)，然而物理學(xué)定律的正確性只能由反復(fù)的嚴(yán)格的物理實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)。物理學(xué)的發(fā)展也進(jìn)一步推動(dòng)了數(shù)學(xué)的發(fā)展。 長期以來，物理學(xué)的發(fā)展推動(dòng)了化學(xué)、生命科學(xué)、地學(xué)、天文學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科的發(fā)展。例如，物理學(xué)對(duì)原子、分子的量子規(guī)律的揭示，為化學(xué)奠定了微觀理論基礎(chǔ)；物理學(xué)原理和技術(shù)的發(fā)展使化學(xué)和生命科學(xué)等學(xué)科的實(shí)驗(yàn)研究手段產(chǎn)生了根本的變化。 17世紀(jì)的力學(xué)、18-19世紀(jì)的熱學(xué)、19世紀(jì)的電磁理論以及20世紀(jì)量子力學(xué)和相對(duì)論的建立，都直接地推動(dòng)了機(jī)械、電力、能源、材料

4、、信息等技術(shù)學(xué)科的建立和發(fā)展，并導(dǎo)致了工業(yè)革命和信息革命。物理學(xué)的許多前沿研究都有其明確的應(yīng)用前景。例如，核聚變、激光、高溫超導(dǎo)、巨磁電阻、介觀物理、納米/功能材料、量子信息等，它們已經(jīng)或可能繼續(xù)在能源、信息、計(jì)算機(jī)、生命和材料等許多領(lǐng)域孕育新的發(fā)展。二、關(guān)于物理演示實(shí)驗(yàn)物理演示實(shí)驗(yàn)一般是指密切配合物理課堂教學(xué)內(nèi)容由教師操作讓學(xué)生觀察的實(shí)驗(yàn)。演示實(shí)驗(yàn)是把物理現(xiàn)象直觀地向?qū)W生展示的過程。它是學(xué)生最集中地獲得物理現(xiàn)象的主要來源。同時(shí)演示實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生觀察、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣等各方面都起著十分重要的作用。具體來說，它的教學(xué)作用體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1引起學(xué)生的興趣，吸引學(xué)生的注意2. 培

5、養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?. 演示實(shí)驗(yàn)為學(xué)生提供必要的感性知識(shí)4演示實(shí)驗(yàn)是歸納物理概念和規(guī)律的基礎(chǔ)三、教學(xué)形式物理演示實(shí)驗(yàn)這門課采取與以往不同的教學(xué)形式科學(xué)探究，即讓學(xué)生經(jīng)歷像科學(xué)家研究自然現(xiàn)象那樣的探索過程。經(jīng)歷一些科學(xué)探究活動(dòng)，初步了解物理學(xué)的特點(diǎn)和研究方法，體會(huì)物理學(xué)在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用以及對(duì)社會(huì)發(fā)展的影響。學(xué)習(xí)科學(xué)探究方法，發(fā)展自主學(xué)習(xí)能力，養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣，能運(yùn)用物理知識(shí)和科學(xué)探究方法解決一些問題。經(jīng)歷科學(xué)探究過程，認(rèn)識(shí)科學(xué)探究的意義，嘗試應(yīng)用科學(xué)探究的方法研究物理問題，驗(yàn)證物理規(guī)律。物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。在高中物理課程各個(gè)模塊中都安排了一些典型的科學(xué)探究或物理實(shí)驗(yàn)

6、。應(yīng)該使學(xué)生在科學(xué)探究和物理實(shí)驗(yàn)中達(dá)到以下要求科學(xué)探究要素對(duì)科學(xué)探究及物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ幕疽筇岢鰡栴}能發(fā)現(xiàn)與物理學(xué)有關(guān)的問題從物理學(xué)的角度較明確地表述這些問題認(rèn)識(shí)發(fā)現(xiàn)問題和提出問題的意義猜想與假設(shè)對(duì)解決問題的方式和問題的答案提出假設(shè)對(duì)物理實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)認(rèn)識(shí)猜想與假設(shè)的重要性制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)知道實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵延袟l件，制定實(shí)驗(yàn)方案嘗試選擇實(shí)驗(yàn)方法及所需要的裝置與器材考慮實(shí)驗(yàn)的變量及其控制方法認(rèn)識(shí)制定計(jì)劃的作用進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)用多種方式收集數(shù)據(jù)按說明書進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，會(huì)使用基本的實(shí)驗(yàn)儀器如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，知道重復(fù)收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的意義具有安全操作的意識(shí)認(rèn)識(shí)科學(xué)收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的重要性分析與論證對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)

7、行分析處理嘗試根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)得出結(jié)論對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行解釋和描述認(rèn)識(shí)在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行分析論證是很重要的評(píng)估嘗試分析假設(shè)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果間的差異注意探究活動(dòng)中未解決的矛盾，發(fā)現(xiàn)新的問題吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，改進(jìn)探究方案認(rèn)識(shí)評(píng)估的意義交流與合作能寫出實(shí)驗(yàn)探究報(bào)告在合作中注意既堅(jiān)持原則又尊重他人有合作精神認(rèn)識(shí)交流與合作的重要性第一章 物理演示實(shí)驗(yàn)的基本理論1-1開設(shè)演示實(shí)驗(yàn)課的目的定義： 物理演示實(shí)驗(yàn)一般是指密切配合物理課堂教學(xué)內(nèi)容由教師操作讓學(xué)生觀察的實(shí)驗(yàn)。目的：可以使學(xué)生對(duì)所講授的內(nèi)容加深理解、鞏固記憶、糾正錯(cuò)誤概念、建立正確圖像?？梢约ぐl(fā)學(xué)生觀察物理現(xiàn)象的興趣和培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題的能力。1-2 物理演示實(shí)驗(yàn)

8、的分類單一性實(shí)驗(yàn)是指為配合一個(gè)物理現(xiàn)象、概念或一個(gè)物理定律的講解而演示的一個(gè)單一內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)。例如：質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定律、電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)。綜合性實(shí)驗(yàn)是指同時(shí)包含了幾個(gè)物理內(nèi)容、其物理現(xiàn)象彼此交織、相互聯(lián)系的一個(gè)實(shí)驗(yàn)。例如：偏振、旋光、散射綜合實(shí)驗(yàn)。組合式實(shí)驗(yàn)是為配合一個(gè)物理現(xiàn)象、概念或規(guī)律的講解而做的題目和目的相通、內(nèi)容相互補(bǔ)充、逐漸深化的一組實(shí)驗(yàn)。例如：角動(dòng)量守恒組合實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模貉菔驹诤贤饬貫榱愕臈l件下，物體的角動(dòng)量守恒。實(shí)驗(yàn)儀器：茹可夫斯基凳；直升飛機(jī)模型；車輪轉(zhuǎn)臺(tái)；離心節(jié)速器式演示儀；離合器式演示儀；電動(dòng)式演示儀等等。設(shè)計(jì)思想：用組合式實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證角動(dòng)量守恒定律。避免重復(fù)，由簡到繁，漸進(jìn)組合。選

9、其三項(xiàng)：離心器式-定性說明在合外力矩為零的條件下角動(dòng)量保持不變。離合器式-定量演示在合外力矩為零的條件下角動(dòng)量的代數(shù)和守恒。電動(dòng)式-定量說明在合外力矩為零的條件下角動(dòng)量的矢量和守恒。在組合式實(shí)驗(yàn)中，層次分明，環(huán)環(huán)相扣，逐步深化，達(dá)到了實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?-3 物理演示實(shí)驗(yàn)的原則1、 科學(xué)性原則：原理正確，主題突出，因果明確。2、 簡便性原則：裝置簡單、操作簡便，攜帶方便。3、 直觀性原則：現(xiàn)象直觀，效果明顯、重復(fù)性好。4、 可見性原則：結(jié)構(gòu)可見，觀察范圍大。5、 趣味性原則: 貼近生活，生動(dòng)有趣。6. 規(guī)范性原則：操作規(guī)范，成功率高。1-4 物理演示實(shí)驗(yàn)的發(fā)展新內(nèi)容、新技術(shù)、新儀器、新材料、先進(jìn)手段：

10、力學(xué)：氣墊技術(shù)-氣墊導(dǎo)軌、氣墊平臺(tái)、氣墊轉(zhuǎn)盤、滑輪光學(xué)：He-Ne激光-全息照相、激光通訊、衍射、光杠桿電學(xué)：高溫超導(dǎo)、半導(dǎo)體集成電路、多功能示波器、光電器件多媒體：擴(kuò)大觀察范圍、仿真（虛擬）實(shí)驗(yàn)1-5 課堂演示實(shí)驗(yàn)的做法1、充分準(zhǔn)備 預(yù)做實(shí)驗(yàn)，檢查儀器。儀器擺放，位置站立。步驟層次，講做配合。預(yù)料故障，萬無一失。2、周密演示 點(diǎn)明題目和目的，介紹儀器和裝置，強(qiáng)調(diào)條件和方法，分析總結(jié)出結(jié)論。例1 題目：自感現(xiàn)象目的：演示自感現(xiàn)象，觀察當(dāng)線圈自身電流變化時(shí)要產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，自感電動(dòng)勢(shì)的方向總要阻礙原來電流的變化。裝置 如右圖所示 通電自感：條件： 方法： 接通k，看 與是否同時(shí)亮？哪個(gè)先亮？現(xiàn)象

11、： k接通瞬間，遲亮。穩(wěn)定后，與同樣亮。分析： k通，L中從零增大，產(chǎn)生阻礙增大，故遲亮。斷電自感： 條件： 方法：斷K, 觀察的亮度變化現(xiàn)象：在熄滅之前，發(fā)出短暫強(qiáng)光分析： K斷，突然減小，產(chǎn)生較大的，以暫時(shí)維持中的電流，由于，當(dāng)流過支路時(shí)，發(fā)出短暫強(qiáng)光。分析結(jié)論 ：當(dāng)線圈中的電流變化時(shí)，要產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，自感電動(dòng)勢(shì)的方向，總是阻礙（或反抗）原來電流的變化。 3、規(guī)范操作 （天平、砝碼，氣墊導(dǎo)軌、溫度計(jì)、光學(xué)元件表面、電表讀數(shù)、量程選擇太小，電源開關(guān)直接拔下插頭）第二章 物理演示實(shí)驗(yàn)的方法21一般方法1.直接演示法 直接了當(dāng)?shù)匮菔灸骋晃锢憩F(xiàn)象和規(guī)律。例如：電荷的相互作用，電磁感應(yīng)現(xiàn)象、揚(yáng)氏雙

12、縫干涉等。2.對(duì)比演示法 利用對(duì)比的方法演示某一物理現(xiàn)象或規(guī)律。有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，無法直接觀察，必須做對(duì)比顯示，才能觀察到這種現(xiàn)象。有的物理現(xiàn)象，本來可以直接演示，但為了改善演示效果或豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，而采用對(duì)比演示法。對(duì)比形式：同時(shí)對(duì)比：例如通電自感中，與同時(shí)對(duì)比，通過看誰先亮誰后亮判斷通電自感存在。先后對(duì)比：例如斷電自感中，先后對(duì)比，通過暗-亮-滅的現(xiàn)象判斷斷電自感存在。復(fù)合對(duì)比：-趨膚效應(yīng)。趨膚效應(yīng)：在交流電路里，隨著頻率的增加，在均勻?qū)w橫截面上,電流分布越來越向?qū)w表面集中，這種現(xiàn)象稱為趨膚效應(yīng)。趨膚效應(yīng)使導(dǎo)線的有效截面積減小，從而使它的等效電阻增加。困難：第一，必須使導(dǎo)線電阻隨頻率的增加有

13、明顯的增大；第二，必須能證明電阻的增大是由于電流的趨膚而不是趨心。裝置：直流和交流兩種電源；電源 頻率計(jì)R1R2兩個(gè)規(guī)格完全相同的小燈泡并聯(lián)在電源上；用純銅導(dǎo)線連接；用同樣粗細(xì)的鍍鐵銅導(dǎo)線連接；現(xiàn)象接通直流電源，、一樣亮，直流電阻一樣大。接通交流電源，升高頻率，亮度變暗；完全熄滅。復(fù)合對(duì)比的方法：的先后對(duì)比說明高頻下導(dǎo)體有效電阻增大，有效截面積減??；與的同時(shí)對(duì)比，電流是趨膚而非趨心。3.模擬演示法 利用模型對(duì)實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的過程(通過模型實(shí)驗(yàn)揭示原型的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的方法)。 原型是指現(xiàn)實(shí)世界中某一待研究的對(duì)象，模型是指與原型的某一特征相似的另一客觀對(duì)象.模擬演示法具有更深刻、更集中的特點(diǎn)。模

14、擬形式自然現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)室模擬 例如：霓虹，海市蜃樓等。微觀現(xiàn)象的宏觀模擬 例如：氣體分子運(yùn)動(dòng)論的演示模擬（布朗運(yùn)動(dòng)，氣體壓強(qiáng)）大型裝置的小型模擬 例如：避雷針、靜電除塵小型裝置的大型模擬 如：光導(dǎo)纖維模擬性質(zhì)全同模擬 如：虹霓本質(zhì)相同模擬 如：海市蜃樓、避雷針、靜電除塵 動(dòng)力相似模擬 如：氣體分子運(yùn)動(dòng)論模擬演示2-2 特殊方法1.氣墊法-利用空氣膜將運(yùn)動(dòng)物體浮起，使它做近似無摩擦運(yùn)動(dòng)。作用：減小摩擦阻力。氣墊導(dǎo)軌-牛頓第二定律的驗(yàn)證，動(dòng)量守恒，簡諧振動(dòng)，阻尼振動(dòng)等。氣墊轉(zhuǎn)盤，氣墊滑輪，氣墊平臺(tái)-剛體轉(zhuǎn)動(dòng)定理，平行軸定律，二維碰撞等實(shí)驗(yàn)。2.頻閃法-利用頻閃儀的閃光照明來輔助顯示物理現(xiàn)象和規(guī)律。作

15、用：用于力學(xué)、振動(dòng)和波的演示。例如:弦駐波的頻閃照明演示。頻閃光照明時(shí)，根據(jù)頻閃照明下弦振動(dòng)的視覺形象，可以觀察駐波特征的各個(gè)細(xì)節(jié)，并可以確定弦駐波的振動(dòng)頻率。（假定為閃光頻率，為弦振動(dòng)的頻率，為正整數(shù)）， 當(dāng)與稍有不同時(shí)，將會(huì)觀察到弦作“緩慢振動(dòng)”的圖像?？吹剑好恳粋€(gè)節(jié)點(diǎn)兩側(cè)的質(zhì)點(diǎn)總是向相反的方向運(yùn)動(dòng)，而相鄰兩節(jié)點(diǎn)間的質(zhì)點(diǎn)總是向相同方向運(yùn)動(dòng)。頻閃法的作用之一：“降低物體周期運(yùn)動(dòng)的視覺頻率（實(shí)現(xiàn)慢動(dòng)作）”以便研究其運(yùn)動(dòng)規(guī)律。當(dāng)時(shí)，觀察到的是單一“靜止不動(dòng)”的簡諧振動(dòng)波形。頻閃法的作用之二，“凍結(jié)”振動(dòng)物體的空間位置，以便研究其運(yùn)動(dòng)規(guī)律。頻閃法主要用在“高速物體的閃光照相研究其運(yùn)動(dòng)規(guī)律”和“周期

16、運(yùn)動(dòng)物體的閃光照明觀察慢動(dòng)作并測(cè)頻率”這兩種情況。例如: 啞鈴式質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定律演示儀的閃光照相演示。3（激光）光杠桿法-把一塊小平面反射鏡通過某種機(jī)構(gòu)連接到物體上，令He-Ne激光束入射小平面鏡，經(jīng)過小鏡反射后投射到遠(yuǎn)處的墻壁或屏幕上，當(dāng)物體的微小形變或運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)小鏡轉(zhuǎn)過一個(gè)微小角度時(shí)，反射光點(diǎn)會(huì)偏移較大的距離，且。光杠桿主要應(yīng)用在演示物體的微小形變或運(yùn)動(dòng)。光杠桿在物理演示實(shí)驗(yàn)中的主要作用就是增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，擴(kuò)大觀察范圍。4.投影法-利用投影透鏡、顯微鏡、投影儀將演示所呈現(xiàn)的物理現(xiàn)象投影到屏幕上來觀察。例子：牛頓環(huán)紋透反互補(bǔ)和干涉定域的投影演示。第一個(gè)作用-觀察透射式牛頓環(huán)紋。（彩色牛頓環(huán)紋；因?yàn)闆]

17、有半波損失，所以中心為亮斑。干涉級(jí)次越高，條紋越密。）第二個(gè)作用-觀察反射式牛頓環(huán)紋。（因?yàn)橛邪氩〒p失，所以中心為暗斑。）第三種作用-演示透射與反射牛頓環(huán)紋的互補(bǔ)現(xiàn)象。（透射牛頓環(huán)的中心為亮斑，而反射牛頓環(huán)的中心為暗斑。透射牛頓環(huán)的亮紋恰好是反射牛頓環(huán)的暗紋。）第四種作用-演示牛頓環(huán)紋的定域性質(zhì)。（在透射式牛頓環(huán)中，可以觀察到牛頓環(huán)紋由清晰變模糊直至消失-牛頓環(huán)紋是定域干涉條紋。）通過測(cè)量像距V值，根據(jù)透鏡L2的焦距f2值可以計(jì)算出物距U值，即牛頓環(huán)紋定域中心至透鏡光心的距離。例：發(fā)波水盤演示水面波傳播的各種現(xiàn)象，用以說明平面波、球面波的圖像以及波干涉、衍射現(xiàn)象。投影法和頻閃法的綜合運(yùn)用-照明

18、光為可調(diào)頻閃光。當(dāng)頻閃光的頻率稍低于振子的振動(dòng)頻率時(shí)，則放慢了波紋的傳播，便于觀察。當(dāng)頻閃光頻率等于振子的振動(dòng)頻率時(shí)，則波紋固定，便于講解。當(dāng)頻閃光頻率大于振子的振動(dòng)頻率時(shí)，可以顯示球面波的共軛波。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象用單球振子，可觀看圓形波紋傳播。用條形振子，可觀察直線形波紋傳播。用雙球振子，可觀看兩個(gè)點(diǎn)波源的水面波干涉。用條形振子，在振子前面加上兩塊擋板，可以觀察水面波偏離直線傳播的衍射現(xiàn)象。5描跡法-借助于各種記錄筆描繪下物體運(yùn)動(dòng)的軌跡，以便仔細(xì)研究其運(yùn)動(dòng)規(guī)律。兩種形式：直接描跡和展開描跡。直接描跡。例1 剛體平面平行運(yùn)動(dòng)演示儀 滑塊底面帶有幾支毛筆，運(yùn)動(dòng)中可自動(dòng)地用不同顏色記錄下剛體上質(zhì)心和非質(zhì)心

19、處的運(yùn)動(dòng)軌跡-直接描跡。當(dāng)力的作用線通過剛體質(zhì)心時(shí)，剛體上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡是一系列平行直線。當(dāng)力的作用線不通過剛體質(zhì)心時(shí)，質(zhì)心的軌跡仍是一條直線，非質(zhì)心點(diǎn)的軌跡是旋進(jìn)曲線。例2 相互垂直的簡諧振動(dòng)的合成兩個(gè)相互垂直的簡諧振動(dòng)的合成軌跡是利薩如圖形?！昂喼C振動(dòng)合成儀”可以把各種情況下的合成軌跡描畫下來，供仔細(xì)研究。 展開描跡 例1 沙擺 一根細(xì)繩把一個(gè)沙袋吊在空中，讓其在y方向作簡諧振動(dòng)的同時(shí)在x方向上作勻速運(yùn)動(dòng)（展開）-描畫出了沙擺作正弦運(yùn)動(dòng)的軌跡。這就是示波器的工作原理。例2 兩個(gè)同向簡諧振動(dòng)的合成 兩個(gè)同方向同頻率簡諧振動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)仍然是簡諧振動(dòng)，但合運(yùn)動(dòng)的振幅和初相位跟兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的振幅和初相

20、位有關(guān)?！昂喼C振動(dòng)合成儀”讓第一振動(dòng)和第二振動(dòng)同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，與此同時(shí)，記錄紙也在勻速走動(dòng)（展開），就把合成運(yùn)動(dòng)的軌跡記錄下來了。描跡所用的記錄筆是多種多樣的-毛筆、彩筆，也可以是沙斗、注射器、電火花，甚至是云霧室、原子核乳膠等（用來記錄、粒子的蹤跡。）6示蹤法 -利用各種靈活方法，顯示物質(zhì)的存在、運(yùn)動(dòng)或狀態(tài)變化的蹤跡。例1 陰極射線的電離示蹤帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)要受到羅倫茲力的作用：。當(dāng)與相互垂直時(shí)，帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)；如果與之間有一個(gè)夾角，則帶電粒子要做螺旋線運(yùn)動(dòng)-電子束實(shí)驗(yàn)儀。電子束實(shí)驗(yàn)儀由一對(duì)亥姆霍茲線圈在其中部產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)，此處放著一個(gè)球形陰極射線管。它產(chǎn)生具有一定速度的電子束。電子束的

21、運(yùn)動(dòng)軌跡我們是看不見的。在陰極射線示波管中充有惰性氣體。當(dāng)運(yùn)動(dòng)電子與惰性氣體分子碰撞時(shí)，使惰性氣體分子電離發(fā)光，顯示了電子束的運(yùn)動(dòng)軌跡-陰極射線的電離示蹤。例2 陰極射線的熒光示蹤陰極射線的熒光示蹤-陰極射線管。加上直流高壓后產(chǎn)生電子束。管內(nèi)有一個(gè)金屬板，上面涂有熒光粉。當(dāng)運(yùn)動(dòng)電子束打在板上時(shí)會(huì)發(fā)出熒光，從而顯示出陰極射線的軌跡。如果用馬蹄形磁鐵夾在管上，可以看到陰極射線發(fā)生彎曲-演示了運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中的受力情況。描跡與示蹤的區(qū)別：描跡：描繪單體（宏觀的質(zhì)點(diǎn)、剛體或微觀粒子）的運(yùn)動(dòng)情況。示蹤：顯示群體（流體、微觀粒子）的存在、運(yùn)動(dòng)蹤跡。7示波法 -將電學(xué)量、磁學(xué)量和各種非電量，轉(zhuǎn)換成電壓的形式

22、輸入到示波器，從示波器的熒光屏上觀察這些量隨時(shí)間或隨其他量的變化關(guān)系，并測(cè)得其大小。這種用示波器觀察、測(cè)量的方法稱為示波法。大屏幕、超低頻、慢掃描、長余輝、雙蹤示波器特別適合于做課堂演示。例1 方波的頻譜合成根據(jù)非正弦周期電信號(hào)的合成和分解原理可知：振幅為A圓頻率為的方波可以展開為： 振幅之比為1：1/3：1/5：-圓頻率為、3、5-初相位相同的一系列正弦波疊加合成為方波。用“付立葉分解合成儀”和示波器來演示。從疊加過程可以看出：基波上疊加的諧波越多，合成波形越接近于方波。疊加的諧波越多，合成方波的前沿、后沿越陡直。例2. RL、RC、RLC串聯(lián)電路的暫態(tài)過程的觀察。RC 電路的充放電過程RLC電路的暫態(tài)過程,例3 RC串聯(lián)交流電路中電容上的電壓與電流的相位關(guān)系：演