物理演示实验报告

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1、物理演示实验研究与开发系级名院班姓公共管理学院信管1301黄静龙指导老师：后德家2015年4月1.验证角动量守恒定律知识准备：角动量守恒定律(lawofconservationofangularmomentum)定理的一般表述为：对于质点，角动量守恒定理可表述为：质点对固定点的角动量对时间的微商，等于作用于该质点上的力对该点的力矩。角动量守恒定律是物理学的普遍定律之一。它反映质点和质点系绕一点或一轴运动的普遍规律。当外力矩=o时，£=y£：=常量对于定轴转动的刚体，上式可写为：i=常量如果合外力矩为零（即M外=0）

2、,则L1=L2，即L=常矢量。这就是说，对一固定点质点所受的合外力矩为零，则此质点的角动量矢量保持不变。这一结论叫做质点角动量守恒定律。转动惯量（MomentofInertia）它是刚体绕轴转动时惯性（回转物体保持其匀速圆周运动或静止的特性）的量度，用字母I或J表示。［1］在经典力学中，转动惯量（又称质量惯性矩，简称惯距）通常以I或J表示，SI单位为kg*m2。对于一个质点，I=mr2，其中m是其质量，r是质点和转轴的垂直距离。转动惯量在旋转动力学中的角色相当于线性动力学中的质量，可形式地理解为一个物体对于旋转运动

3、的惯性，用于建立角动量、角速度、力矩和角加速度等数个量之间的关系。实验目的：定性观察合外力矩为零的条件下，物体的转动惯量改变时的角动量守恒，角动量守恒的物体系统的转动惯量变大时，角速度会变小，反之亦然。实验原理：绕定轴转动时，若其所受到的合外力矩为零，则质点系的角动量守恒。内力矩不会影响质点系的角动量。若质点系在内力的作用下绕定轴转动的转动惯量改变，则它的角速度将发生相应的改变以保持总角动量守恒。实验操作：绕定轴转动的刚体，当对转轴的合外力矩为零时，刚体对转轴的角动量守恒，即Jw=恒量。刚体的转动惯量J一般为常量，

4、Jw不变导致W不变，即刚体在不受合外力矩时将维持匀角速转动.但若转动物体是一种可变形固体，并改变它对转轴的转动惯量，则物体的角速度就会产生相应的变化：当J增大时W就减小，J减小时W就增大，从而保持乘积Jw不变。茹可夫斯基凳实验中，因为人的双臂并不产生对转轴的外力矩，忽略转轴的摩擦，系统的角动量应保持守恒，人和凳的转速随着人手臂的伸缩而改变。实验步骤：实验开始时，先使实验者双手拿好哑铃坐在座椅上慢慢地转起来，此时实验者是双臂自然下垂的状态。随后使实验者手臂缓缓张开，此时由转动惯量的公式可知，r变大，转动惯量增大，为了

5、保证转动惯量和角速度的乘积是定值，此时转椅的角速度会相应地减小，可从实验现象中观察到转椅的转速明显减小，反之，当手臂收缩回来时，转动惯量减小，角速度增大，此时可观察到转椅转速明显增加。注意事项：1.座椅必须非常顺滑，摩擦力越小时的效果越佳。2.操作时注意安全，转速不要过快。3.必须系好安全带坐稳后开始实验，周围同学不要靠得太近。4.实验时间不宜太长以免身体不适，下转椅时注意保持身体平衡5.晕车者不宜进行此项实验1.涡流热效应演示实验目的：1.通过演示实验认识变化磁场中导体内部的感生电流。2.定性了解涡流的热效应及其

6、在工业生产的应用。实验原理：根据法拉弟电磁感应定律，闭合导体回路中的磁通变化时，闭合导体回路就会产生感应电动势。大块的金属导体在磁场中运动或放在验现象中观察到转椅的转速明显减小，反之，当手臂收缩回来时，转动惯量减小，角速度增大，此时可观察到转椅转速明显增加。注意事项：1.座椅必须非常顺滑，摩擦力越小时的效果越佳。2.操作时注意安全，转速不要过快。3.必须系好安全带坐稳后开始实验，周围同学不要靠得太近。4.实验时间不宜太长以免身体不适，下转椅时注意保持身体平衡5.晕车者不宜进行此项实验1.涡流热效应演示实验目的：1.

7、通过演示实验认识变化磁场中导体内部的感生电流。2.定性了解涡流的热效应及其在工业生产的应用。实验原理：根据法拉弟电磁感应定律，闭合导体回路中的磁通变化时，闭合导体回路就会产生感应电动势。大块的金属导体在磁场中运动或放在变化的磁场中时，导体内将产生感应电流。这种电流在导体内自成闭合回路，很像水的旋涡，因此叫做涡电流。大块导体的电阻很小，所以涡流常常很强，能产生大量的焦耳热。涡流除具有热效应外，还具有机械效应（见电磁阻尼摆和电磁驱动演示实验）和趋肤效应。若在金属圆柱体上绕一线圈，当线圈中通入交变电流时，金属圆柱体便处在

8、交变磁场中。设想金属圆柱体由一系列不同半径的圆柱形薄壳所构成，每层金属薄壳就是一个闭合回路，在交变磁场中有感应电流流通。这些感应电流在金属圆柱体内汇集出强大的涡流，释放出大量的焦耳热，可使金属自身熔化。这就是高频感应炉冶炼金属的原理。■■一实验操作：1.按图将演示部件安装好，线圈放于一侧，环形铝锅放在另一侧，然后拧紧螺丝。2.将线圈通以交变电流（220V），