可用硬币做的物理实验_初中学习网-人民教育出版社人教版部编同步解析与测评答案-电子课本资料下载-知识点总结学习方法与技巧补课解题技巧学习计划表-人教网-初中试卷网-中学学科网

教学中，用简易、实用的教具实验，可培养学生的创新精神和实验能力。在力学、电磁学和光学中用硬币可以做以下实验：
    1．水的表面张力
    1．1吸引
    取一只脸盆，盛满清水。用手指拿着一枚硬币(壹角、伍分或贰分币都行)，水平地轻轻放入水面，使硬币浮在水面上(硬币应是干燥的，水是平静的，动作轻轻的)。如有困难，可用以下方法之一：
    (1)在硬币上抹点蜡或抹一点肥皂；
    (2)先将硬币放在吸水纸上，再把纸平放到水面上，然后戳掉薄纸；
    (3)做一个小铁圈，把硬币托放在上面，然后放入水中，小心翼翼地移去铁圈。
    用同样方法再放人两枚硬币。然后用手指轻轻拨动，或者用嘴轻轻吹气，使硬币逐渐靠拢。随着它们不断地靠近，可以观察到：当硬币间距小于1厘米时，不用施加任何外力，它们会自动相互靠拢，最后紧挨在一起，如图1a所示。如果用手轻轻拨动其中一枚，另一枚也跟随移动。似乎它们间存在某种相互吸引的力。
    原因：分值硬币是用铝镍合金铸成的，其密度约为水密度的2.7倍，它们浮于水面不下沉是凭借水的表面张力。尽管它们没有下沉，但毕竟将水面压下去了，在硬币周围形成一个局部凹陷区。后放的硬币在水的表面张力作用下迫使它们向低凹处移动，这就是它们相互吸引的奥秘。用同样方法还可使更多硬币同时浮于水面，它们聚在一起，形成十分有趣的图案。

    1．2分离
    水面上漂浮着三枚贰分硬币互相连在一起呈三角形，如图1所示。将一根外径为5毫米的细玻璃的一端沾上一些水，然后将玻璃棒上沾水的一端放到三枚硬币中央的水面上。当玻璃棒上的水和三枚硬币中央的水面一接触，由于水和水之间存在着内聚力，在玻璃棒上水的内聚力的作用下，使三枚硬币中央的水面升高，这样三枚硬币在水的表面张力的作用下，向四周低处移动，他们就互相分离了。图1b是三枚硬币分离的俯视图。
    2静电斥力
    我们已经知道，使两枚干净硬币漂浮在水面上，当它们靠近到一定距离时，会相互吸引到一起，无论怎样用嘴吹，都不能使紧挨着的硬币分离。可用静电分离这两枚硬币。为防止静电干扰，盛水的盆不要用金属盆。取一有机玻璃棒(直径约6～8毫米)，将它裹在丝绸内用力摩擦数次，则玻璃棒上带有大量正电荷。然后将该棒置于这两枚紧挨着的硬币上方，尽量靠近但不能接触硬币，也不能使棒沾上水，这时可观察到：随着棒的靠近，两枚硬币会自动分离，如图2所示。实验原理是这样的：在硬币的重力及水的表面张力的共同作用下，水面像一层橡皮膜似地呈凹形，硬币便向低洼处移动，而紧靠在一起。当带电棒接近两硬币交界处上方时，由于静电感应，使硬币及水面都感应大量电荷，其极性与棒上电荷极性相反，硬币间出现一对斥力，使硬币相互推离。另外，水面带电也能减小表面张力。由于硬币外侧远离带电棒，使外侧水的表面张力大于硬币接近处水的表面张力。而这个张力差的方向也正是使硬币趋于分离的方向。实验成功的关键在于：环境干燥；有机玻璃棒不能太粗且带上足够的电荷。

    3感应电动机
    将几枚伍分硬币浮于盛有清水的大瓷碗的水面上，并使硬币静止于水面中央。将强磁铁的一极紧挨硬币上表面。当磁钢沿硬币表面绕其竖直轴旋转时，可观察到这样一个现象：非铁磁性物质的硬币竟然跟着磁钢绕其铅垂轴旋转。一旦磁钢停止旋转，这几枚硬币也立即随之停止转动，如图3所示。
    浮于水面的硬币怎么会自动旋转起来呢?由于磁钢在旋转时，在水面附近的空间形成一个旋转磁场，根据法拉第电磁感应定律，硬币在旋转磁场中切割了磁感线，产生了感应电流。但毕竟受到水的阻尼等硬币旋转的角速度始终小于磁钢旋转的角速度。

    4磁化现象
    可用1O—2O枚一元硬币傲磁化实验(1元硬币是用铜镍合金制成的，是典型的软磁材料)。实验方法丰富多彩，实验结果让人惊叹：磁铁能吸引1O多枚叠放成圆柱形的硬币(竖直、水平均可以)；也可吸引5—7枚立放的硬币(两圆相切)，这时轻轻拨动最下面的硬币，它还可以在空中自由旋转；在磁铁上面可立3—5枚硬币f还可以用硬币搭“积木”桥、硬币在平放的条形磁铁上滚动、把叠放成圆柱形的硬币横放在桌面上，将磁铁竖直慢慢靠近这叠硬币时，硬币会自动一枚接一枚的向两侧倒下⋯⋯(图4)

    5磁屏蔽
    如图5所示，将磁钢A用夹子固定在铁支架上，取一枚硬币B和一根锦纶细线，用粘胶将细线一端固定在硬币B的表面上，而将细线的另一端固定在铁架台的底座上，将B提起来竖直方向靠近磁钢下端约为1厘米左右，此时硬币竟奇迹般地悬浮在空中而不掉下。现取一块2毫米厚的薄软铁皮C插入磁钢A和硬币B之间的空间，结果硬币落在桌面上。这是由于软铁皮具有良好的导磁作用，所以从磁钢发出的磁感线大部分集中到软铁C上，而只有少量的磁感线穿过软铁皮C，因此在铁皮C下面的磁感应强度就大为减小，铁皮C在此起了磁屏蔽作用。

    6光的全反射
    取一枚硬币放在桌上，硬币上叠放一只空玻璃烧杯，可以明显看到杯底的硬币，如图6所示。然后往烧杯内注入清水，当从烧杯四侧用目光寻找位于杯底的那枚硬币，却怎么也不到了。硬币哪儿去了呢？
    其实硬币并没有消失，只是光的全反射玩弄的把戏。来自硬币的光线从光密媒介——水，射入光疏媒介——空气的分界面时，由于入射角大于或等于临界角，因此，这部分光线被分界面全部反射掉了。

    7光的衍射——泊松亮斑
    取一个显微镜配备的盖玻片（厚0.18毫米），进行适当切割（以能装在光具座配备的透镜框内为准，这样便可借助光学实验中的专用金属杆在光具座上实验），用502胶水或双面胶将硬币粘在盖玻片中心位置。因激光束太细，需用凹透镜来扩束。如图7所示，在光具座上一次放激光光源、凹透镜和硬币，衍射图样可呈现在教室后面墙壁上。透镜位置要适当，不能使墙上的光斑过大，以避免光斑亮度过低。笔者用焦距为8cm的凹透镜置于激光器输出口处，让光沿主光轴通过，硬币距透镜0.9m，距教室后墙壁约8m。不放透镜和硬币时，墙壁上的光斑直径约为3cm；用凹透镜不放硬币时，光斑直径约为8cm；放上透镜和硬币后，衍射图样直径约12cm。虽然衍射条纹外侧的明暗圆环不够理想，但阴影区的中心亮斑很明显。

(责任编辑：admin)

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