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安培力演示器实验报告--第1页

安培力演示器实验报告

实验目的：

1、在拓展知识面的同时训练学生的动手操作能力；

记忆合金水车：形状记忆合金是一种特殊的功能材料，它可以记住加

工好的形状，当外力或温度改变使其形状发生改变的时候，只要适当的加

热就可以恢复原来的形状。该装置让所选记忆合金周期性地与高温热源和

低温热源接触，形状随之周期性地变化，从而驱动水车轮的转动，形象地

展示了热变为功的过程和形状记忆合金的特性和用途。

该种形状记忆合金为镍钛合金，有双程记忆功能（即能记忆温度高低

两种情况下的形状）可以有上百万次的变形和恢复。镍钛合金还有相当好

的生物相容性，相变温度较低，约在40-50℃，医学上用于脊柱侧歪、骨

骼畸形等的矫正。

经典置换式热气机：利用酒精灯的热量驱动一组活塞、连杆和转轮往

复运动，工作物质为封闭在透明活塞筒中的空气。活塞和工作物质在往复

过程中完成吸放热和能量转化，工作过程形象直观，是对热力学定律和热

机原理极好的阐释。其透明活塞材料为石英玻璃，主要特点是热胀冷缩系

数小，透光性好。耐腐蚀性强。

投影式伽耳顿板：可以用来验证大量随机物理事件共同遵循的统计物

理规律。统计物理规律因等概率假设则其结果可靠，在应用方面很广泛，

比如相对论基本假设的提出等等。

辉光盘：利用低压气体分子在在高频强电场中激发、碰撞、电离、复

合的过程，外界声音影响电场分布从而影响电子运动，在盘上显示出形状

变化的荧光。

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昆特管（声驻波演示）：利用管中泡沫小球在声驻波场中形成的“泡

沫墙”将看不见的声波显示出来，实现了抽象概念的具象化。该装置的缺

点是无法消除静电的影响：泡沫小球帖在管内壁上。

气柱共鸣声速测量装置：通过气柱共鸣测量声速。

热声效应演示仪：所谓热声效应是指在可压缩流体的声震荡与固体介

质之间由于热相互作用而产生的均能量。相当巧妙地利用谐振管中声驻波

的能量，将热声堆下面的能量“泵”到上面来，使热声堆上下产生将近

10℃的温差，是一种声制冷的方法。

其工作过程为：谐振管上部为一个热声堆，下部为一个扬声器。扬声

器发出的声波在谐振管内形成纵向驻波。热声器下部声压增大时，推动气

团向上运动，并因压缩而升温，将热量传给声堆。声压下降时，气团向下

运动，但热声堆温度下降较少，于是向热声堆上部输热。热声堆中无数气

团每次振动都吸收一定热量向上传输，热量不断地被从低温区泵到高温区，

从而实现了声制冷。

伯努利悬浮盘：该装置形象地显示了伯努利方程中流速与压强的关系。

因流速大压强小，悬浮盘克服了自身的重力悬在空中。

傅科摆：它使我们不依赖于相对天体的运动就能感受到地球的自转。

单摆由于不受垂直于摆平面的力，摆平面应该保持不变。但傅科摆让我们

看到了在北半球按顺时针方向转动（在太原的转动周期为39。1小时），

赤道上是不转的，南北两极转动周期为24小时。这是因为地球自转是带

动这固定在地球上的一切（包括傅科摆的角度盘），而摆锤、空气、水流

由于惯性还是保持原来的运动状态不改变，这就构成了相对运动。

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看得见的声波：利用生理上的视觉暂留效应，将声波可视化，助于理

解。该装置的不足之处是将纵波显示为横波。

椎体上滚：实验中的椎体由高处滚向低处，与我们传统观念不符。但

实际上椎体在上滚的过程中，重心是下降的，与物理规律统一、本实验告

诉我们表象与本质有时候是完全相反的。

角速度矢量合成演示仪：让一个转轮绕俯仰角可改变的水平轴转动，

再让它同时参与绕竖直轴的转动。水平轴转的俯仰角会随着绕竖直轴转动

的方向和转速而变化。该装置能形象地反应角速度合成的矢量性。

转动惯量演示仪：