用注射器做物理实验

演示低压沸腾取一支注射器(大小不限),内装适量的温度为60℃左右的水,然后把针筒内的空气排除,针筒口用橡皮帽盖紧[如图1(a)所示]。这时,用手将活塞往上拉,筒内体积增大,水面上的压强减小(此时筒内气压几乎为零),筒内的水立即沸腾起来[如图1(b)所示]。手一松开,     

物理竞赛中的“一题多解”

【题目】(第31届全国中学生物理竞赛预赛第11题)如图1所示,一水平放置的厚度为t折射率为n的平行玻璃砖,下表面镀银(成反射镜).一物点A位于玻璃砖的上方距玻璃砖的上表面为h处.观察者在A点附近看到了A点的像,A点的像到A点的距离等于多少?不考虑光经玻璃砖上表面的反射.     

驻波法测量声速实验的讨论

根据声波在2个换能器之间多次反射和声波在空气中的衰减,研究了驻波法测量声速实验中接收器输出信号随接收器到发送器间距离的变化.理论推导结果表明:声波在一般情况下不是严格的驻波,但是当反射比接近-1时则是双曲函数形式的驻波,这与实验测量结果一致.只有接收器到发送器的距离比较远,反射比接近-1时,才能得到几乎理想的驻波.     

水中声速测量实验的模型修正

在共振干涉法和相位比较法测量介质的声速实验中,通常的实验模型是考虑发射声波与在接收换能器上反射的声波进行叠加,在特定条件下形成驻波.然而在水中的声速测量中,实验现象与该模型不完全相符.考虑声波在发射和接收换能器间的多次反射,同时叠加声波在水-空气界面反射的影响,提出了修正模型并进行Mathematica仿真.结果表明液面高度对实验现象有较大影响.     

相位法测声速

声是一种机械波,它在空气中传播速度的测定是一个重要的实验课题.空气是一种弹性媒质,声在空气中以纵波形式向外传播.若以固定声源为端点,在远离声源的轴线上,距声源不同距离的各点,声波相位各不相同.如果知道两点间某一频率的声波相位相差2π,则两点间的距离就是该频率声波的波长.假若声源频率可以精确测得,那么声源在空气媒质中传播速度即可求得.     

室内声传播的计算机模拟

本文叙述一种用计算机来模拟室内声传播的方法,用此法可以在厅堂建成以前评价音质。数字模拟方法还可以研究室内声学中的许多基本问题,例如初始时间间隔的作用、一次反射声的重要性、回声的分布等。一个房间可以看作线性无源网络,房间内不同点之间的声波传播可以用电网络来模拟,以产生舞台上某点和听众两耳之间的脉冲响应。电网络的模拟类似于数字计算机上的抽样数据控制系统。其模拟的方法如图1所示。一个没有混响的声信号(在消声室内录     

有心力问题复数分析

一、引言 质点在有心力场中运动的轨道方程的求解方法比较多[1][2][3].这里所说的有心力主要是指平方比律有心力,我们将以此为例讨论一种普遍适用于分析平面质点运动的复数方法. 引入指数形式的复数表示各个力学量.如图1.1所示,在复平面上,质点的运动方程r=r(t)可以表示为这里j表示复数单位.由上式对时间求导一次,便得到质点在任意位置的速度同极坐标系(如图1.2所示)中的表达式相比,可见(1.2)式括号里的实部为速度的径向分量vr,而虚部则为速度的横向分量v0[1].事实上,此式所表明的正是当质点运动到幅角为θ处时速度在径向和横向上的分量,而…     

分光计调节的一种新方法

分光计是物理实验中常用的测角仪器.因此,要求学生必须掌握它的调节和使用方法.然而,按传统的“各半调节法”,它的调节项目多、步骤繁琐、操作困难,学生不易掌握.为此,对分光计的调节方法做了进一步的分析研究,制定了一种新的调节方法,暂称“分部调节法”,代替“各半调节法”,取得了较好的效果. 我们现假定望远镜已适合接收平行光,且从垂直置于载物台上的平板玻璃(位置如图一所示)的两个平行表面A、B反射的叉丝的像都进入望远镜视场,如图二所示.令从A表面反射的水平叉丝的像与水平叉丝的距离为S’.将载物台转180,从B表面反射的水平叉丝的…     

向空气中辐射超声波的环形压电换能器

超声压电换能器向空气中辐射超声波的主要缺点是效率低,这是由于压电材料的声阻抗与空气的声阻抗严重失配(差5个数量级)。有两种途径可提高换能器向空气中辐射声波的效率,一是采用多层结构的匹配技术,二是设计高、低声阻抗材料相组合的换能器。作者遵循后一种方法设计并制作了一种新的高效压电换能器。它是将压电圆环埋置在低阻抗的弹性材料(塑料或树脂)中而成的,如图1所示。     

摆线轨道上的运动为何最速？

1 费马原理 如图1所示,x轴为介质Ⅰ、Ⅱ的分界面,A、B分别是介质中的两点,它们到x轴的距离为L1、L2,沿着x轴方向的距离为L.若某物体在介质Ⅰ、Ⅱ的速度为v1、v2,试设计一条路径,使得物体从A到B的时间为最短.     

超声波易被空气“吸收”吗?

全国中等卫生学校《物理学》教材在超声波一节中,讲到“作超声诊断前,必须在被检查部位上涂上液体石蜡油,其原因是超声波易被空气吸收”．而蝙蝠恰恰是通过向空间发射超声波来获得反射超声信息的．这就提出了一个问题：超声波究竟是不是易被空气吸收？超声波和声波一样在传播到不同物质的分界面时发生反射和折射．而反射超声能量的大小与两种介质的声阻抗有关．设超声波垂直从介质１入射到介质２,入射声强为Ｉｉ,反射声强Ｉｒ,折射声强为Ｉｔ,介质１声阻抗为Ｚ１,介质２声阻抗为Ｚ２,则声强的反射因数ａＩｒ＝ＩｒＩｉ＝（Ｚ２－Ｚ…     

低气压火花隙去耦式短路开关

根据文献[1],我们研制了低气压间隙去耦式短路开关,并研究了其性能. 短路开关的结构如图1所示,由上、下两部分组成:上部是高气压间隙Gh,工作介质为CO2,压强在1-2.5kg/cm2之间;下部是低气压间隙G1。工作介质是空气,压强为20mTorr.间隙的电极材料是黄铜,端面镶有不锈钢.以汽车的火花塞作为G1的触发极.整个开关用尼龙罩密封. 开关的工作原理可由图2加以说明.G1被小电阻R2短路,起动开关Gs导通后,在短路开关上出现的高电压主要由Gh承受.触发脉冲由充电电缆I1终端间隙Gt短路产生,并经由去耦电容Cf加到触发极上.Gh和G1的击穿过程如下:当负载…     

对一道竞赛题解答的质疑

上海市第十四届初中物理竞赛(上科杯)初赛试题中第29题:如图1所示,两只完全相同盛水容器放在磅秤上,用细线悬挂质量相同的实心铅球和铝球,全部浸入水中,此时容器中水面高度相同.     

一道容易解错的力学题

在普通物理的力学习题中,几乎都有下面一道类似的题目:如图一所示,湖中有一小船,在离水平高度为h的岸边,有人用绳拉船靠岸.若人以恒定速率v0收绳,求船离岸为s距离时的速度和加速度. 应该说,这是一道不难的力学题.但由于学生对运动学的基本概念掌握不好,所以往往容易解错.常见的错误是认为船的速度大小v就等于v0在水平方向的投影,即v=v0cosa=v0sh2 s2正确的解法应该是从矢径、速度和加速度等基本概念出发,建立适当的坐标系,利用两个基本关系dt来求解.下面举两种具体解法. 解法一,采用直角坐标系. 如图二所示,小船(视为质点)在任一时刻位于P…     

受迫振动过渡过程的讨论

对受迫振动的过渡过程,一般都加以迴避,但也有的书上给出了这个过程的具体图像,具有代表性的如图1[1]、图2[2]所示,其中(a)为作余弦或正弦规律变化的强迫外力的等幅振动,(b)为振动系统本身的衰减振动,(c)即为受迫振动过渡过程中的图像.实际情况到底如何?本文想从实验观察入手讨论这个问题.一、实验观察 实验装置是如图3所示的磁力摆.强迫力是磁力,而谐振动系统是一只附有探针的线圈摆.两圆形永久磁块放在有机玻璃框架内,作同极性相对配置,以提供轴对称非均匀磁场,并使线圈摆的轴线与两磁块的轴线重合.由于圆形载流线圈在轴对称非均匀磁场中…     

交流无极放电

凡电极不暴露在已电离的气体中的放电形式称为无极放电,高频无极放电就是常见的一种.无极放电的另一种形式是交流无极放电,其基本物理模型如图1所示.在密封外壳1中充入惰性气体3,电极4上涂复介质层2,将电极4全部覆盖.当电极4上施加交变电压(即图1中的V),通过介质层2耦合到气体间隙5上.如果Vs的峰值低于着火电压Vf就不会放电,但在适当相位上叠加点火脉冲Vw,并有Vw> Vf,则会产生一次放电,如图2所示.放电产生的电子和离子在电场作用下向瞬时阳极和瞬时阴极移动,积累在介质表面,形成壁电压Vw,其方向与着火的Vs之极性相反,故气体间隙上的电压…     

基于高斯声束模型解释水中声速测量异常现象

测量水中声速时,随着接收、发射换能器的间距增大,会出现接收声压的极大值先增后减的异常现象,且该异常增长的曲线特征与水位有关.本文通过多元高斯声束叠加的方法模拟了圆形换能器的发散声场,并利用虚声源模型,推导出接收声压与距离的解析关系式,相应的数值计算复现了水中声压幅值非单调变化的异常现象,并证实其主要来源是水中声场在水-空气界面和水-水槽壁处的反射,水面高度对异常模式的影响也被计算证实.     

用斜抛来演示运动独立性原理

一、仪器制作如图1所示,在约高为1.0m长1.0m的试教板(板面漆白漆,用红漆画等格子线)的下端固定高 h=0.30 m的弧双导轨,它的底端衔接水平双导轨,小车从弧导轨上滑下在水平导轨上作近似匀速运动.调节底座螺旋,用斜面法平衡小车在水平导轨上的摩擦力,使水平导轨微微倾斜,则小车作匀速直线运动. 小车上装有自动光控弹射器,示意电路图如图2所示:由弹射器电路(a)、电磁替续器电路(b)、放大器电路(c)和光控电路(d)四部份组成.弹射器(l)是由弹簧衔铁.耳l,蹄形电磁铁MI,。电磁开关HI和电源。E。组成闭合电路。这时衔铁FI被MI吸住,因而弹簧被压缩,…     

立方晶系两套晶列,晶面指数的转换

晶列和昌面的指数与坐标系的选择有关.以布喇菲晶胞基矢为坐标系时,晶面密勒指数记为(hkl)[1],立方晶系的晶列指数记为[hkl];以初基原胞基矢为坐标系时,晶面指数记为(h1h2h3),而晶列指数记为[l1l2l3][2].坐标系不同,同一晶面族的晶面指数和密勒指数一股都不相同.晶列的情况也是如此.本文仅就体心立方和面心立方点阵的两套指数的转换关系加以讨论. 体心立方和面心立方的晶胞基矢a,b,c与初基原胞基矢a1,a2和a3的习惯选取方法如图1所示.山图1不难求出两套丛矢间的转换关系. 对于体心立方点阵, 对于面心立方点阵, 倒格基矢的转换也有类似的结果,…     

声波多次往返叠加对相位比较法测量声速的影响

相位比较法测量声速实验中,由于声波在传输过程中存在衰减、反射以及在收、发换能器之间多次反射叠加,当收、发换能器间距较小时,发射信号和接收信号合成的李萨如图形变化规律与理论不一致,即,接收器移动1个波长的距离,示波器中观察到合成直线段在同相和反相区域分别连续出现多次,该现象影响了学生对实验现象的判断和实验测量.本文通过理论计算分析,声波在收、发换能器之间的多次往复反射叠加次数增加,声波传输衰减小和换能器表面反射系数大会增大该现象产生的强度和持续的空间范围,理论计算直观地说明了接收器接收的声压信号与空气振动信号之间的关系和利用相位比较法测量声速的合理性.