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世界十大经典物理实验,理科生才会比较熟悉的!

更新时间:2024-04-02 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

1.伽利略的自由落体测试cid物理好资源网(原物理ok网)

伽利略的自由落体实验是十大经典物理实验之一。 16世纪末,每个人都相信较重的物体比较小的物体下落得更快,因为伟大的亚里士多德这么说。 当时在比萨大学数学系工作的伽利略大胆挑战舆论,将一个轻的和重的物体同时从斜塔上扔下来,让大家看到两个物体同时落地。cid物理好资源网(原物理ok网)

伽利略自由落体定律:物体下落的速度与时间成正比,下落的距离与时间的平方成正比。 物体下落的加速度与物体的重量无关,也与物体的质量无关。cid物理好资源网(原物理ok网)

他向世人展示了尊重科学、不畏权威的可贵精神。 伽利略的自由落体实验在世界十大经典物理实验中非常有名,甚至被列入高中教科书。cid物理好资源网(原物理ok网)

2. 埃拉托色尼测量了地球的周长cid物理好资源网(原物理ok网)

公元前3世纪,在锡耶纳附近,尼罗河中部的一个岛上,有一口深井。 夏至时节,阳光可以直射井底。 这种现象由来已久,吸引了许多游客前来观赏奇观。 它表明夏至时太阳正好处于最高点。 埃拉托色尼意识到这可以帮助他测量地球的周长。 同时,他选择了亚历山大的一座高大的方尖碑作为参考,测量了夏至日塔楼阴影的长度,以便测量直立的方尖碑与太阳光线之间的角度。 几年后,在同一天同一时间,他在同一子午线上记录了亚历山大市(阿斯瓦正北)一口井中物体的影子。cid物理好资源网(原物理ok网)

获得这些数据后,他应用了泰勒斯数学定律,即当光线穿过两条平行线时,它们的对角相等。 埃拉托斯特尼通过观察得出,这个角度是7°12′,相当于360°圆周角的1/50。 这说明这个角度对应的弧长,即从锡耶纳到亚历山大的距离,应该相当于地球周长的1/50。cid物理好资源网(原物理ok网)

接下来,埃拉托色尼依靠皇家测量员的大地测量数据,测量出两座城市之间的距离为5000希腊英里。 获得此结果后,只需将地球周长乘以 50,即可得出 250,000 希腊英里。 为了符合圆60等份的传统制度,埃拉托斯特尼将这个值提升到希腊语,以便可以除以60。埃及的希腊英里约为157.5米,可以转换为现代公制系统。 地球的周长约为39,375公里。 埃拉托色尼修正后为39,360公里,与地球实际周长(40,076公里)几乎相同。cid物理好资源网(原物理ok网)

今天我们知道,埃拉托色尼的测量误差仅在5%以内,因此将其列入世界十大经典物理实验也就不足为奇了。cid物理好资源网(原物理ok网)

3.伽利略的加速测试cid物理好资源网(原物理ok网)

伽利略制作了一个长6米多、宽3米多的光滑直木槽。 然后将木槽以一定角度固定,让铜球从木槽顶部沿斜面滑下。 然后测量铜球每次滑动的时间和距离,研究它们之间的关系。cid物理好资源网(原物理ok网)

亚里士多德曾经预言,滚动的球的速度是均匀的:铜球在两倍的时间内可以移动两倍的距离。 伽利略证明,铜球移动的距离与时间的平方成正比:在两倍的时间内,由于重力加速度,铜球滚动的距离是四倍。 这个实验在十大经典物理实验中也是非常有名的。cid物理好资源网(原物理ok网)

4.牛顿棱镜分解阳光cid物理好资源网(原物理ok网)

伽利略·伽利雷在艾萨克·牛顿出生的同一年去世。 牛顿1665年毕业于剑桥大学三一学院。当时,大家都认为白光是纯粹的光,没有其他颜色,而彩色光是发生了某种变化的光(亚里士多德的理论)。cid物理好资源网(原物理ok网)

为了检验这个假设,牛顿将棱镜放在阳光下。 通过棱镜,光线在墙壁上分解成不同的颜色,我们后来称之为光谱。cid物理好资源网(原物理ok网)

牛顿的结论是,正是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫这些基本颜色的不同色谱,形成了看似单一颜色的白光。cid物理好资源网(原物理ok网)

5.卡文迪什扭转平衡测试cid物理好资源网(原物理ok网)

18世纪末,英国科学家亨利·卡文迪什决定寻找一种计算方法。 他用一根金属丝悬挂了一根两端都有金属球的 6 英尺长的木棍。 将两个 350 磅重的橡胶球放置得足够近,以引起金属球旋转,从而导致电线扭曲。 然后使用自制仪器测量微小的旋转。cid物理好资源网(原物理ok网)

测量结果出奇的准确,他测量出了重力的参数常数。 地球的密度和质量可以根据卡文迪什计算。 地球重量:6.0×10^24千克,即13万亿万亿磅。cid物理好资源网(原物理ok网)

6.托马斯·杨的光干涉实验cid物理好资源网(原物理ok网)

1830 年,英国医生兼物理学家托马斯·杨 ( Young) 对这一观点提出了挑战。 他在百叶窗上剪了一个小洞高中物理经典实验,用一张厚纸盖住,然后在纸上戳了一个很小的洞。cid物理好资源网(原物理ok网)

让光线透过,并用镜子反射透过的光线。 然后他用一张大约 1/30 英寸厚的纸将光线从中间分成两束。 结果是看到光与影的交叉。 这表明两束光可以像波一样相互干涉。 这个实验对一个世纪后量子理论的创立发挥了至关重要的作用。cid物理好资源网(原物理ok网)

7. 让·福柯的钟摆实验cid物理好资源网(原物理ok网)

1851年,法国科学家福柯公开进行了一项实验。 他用一根220英尺长的钢丝,将一个62磅重、头上装有铁笔的铁球悬挂在屋顶下,观察并记录它的摆动轨迹。 观众们都惊讶地发现,钟摆每次摆动都会稍微偏离原来的轨迹,并发生旋转。cid物理好资源网(原物理ok网)

事实上,这是因为地球的自转使得地面不再是一个惯性系。 因此,从地面看,朝地球自转轴运动的物体会受到沿纬度方向的惯性力(科里奥利力)。 福柯的论证表明地球绕其轴旋转。 在巴黎的纬度,钟摆顺时针移动,一个周期为30小时。 在南半球,摆应该逆时针旋转,而在赤道则不会旋转。 在南极洲,自转周期为24小时。cid物理好资源网(原物理ok网)

8. 罗伯特·米利肯的油滴测试cid物理好资源网(原物理ok网)

科学家们很久以前就开始研究电。 人们知道,这种看不见的物质可以从天空中的闪电或摩擦头发中获得。 1897年,英国物理学家托马斯想出了如何获得负电流。 1909年,美国科学家罗伯特·米利肯开始测量电流的电荷。 他用香水瓶的喷嘴将油滴喷入一个透明的小盒子里。cid物理好资源网(原物理ok网)

小盒子的顶部和底部放置一个带正电的电板和另一个带负电的电板。 当小油滴穿过空气时高中物理经典实验,它们带有一些静电,可以通过改变电路板的电压来控制它们下落的速度。 经过反复实验,米利肯得出结论:电荷的值是一个固定的常数,最小单位是单个电子的电荷。cid物理好资源网(原物理ok网)

9.α粒子散射实验cid物理好资源网(原物理ok网)

卢瑟福于1909年进行了著名的α粒子散射实验,推翻了汤姆逊的“枣糕模型”。 在此基础上,卢瑟福提出了核结构模型。cid物理好资源网(原物理ok网)

实验使用准直α射线轰击厚度为微米的金箔。 绝大多数α粒子穿过金箔后继续沿原来的方向运动,但少数α粒子发生了较大的偏转,极少数α粒子发生了偏转。 超过90°,有的甚至达到近180°又反弹。cid物理好资源网(原物理ok网)

实验结果:大部分散射角都很小,大约1/8000散射大于90°; 很少有散射角等于 180°。cid物理好资源网(原物理ok网)

结论:正电荷集中在原子中心; 大多数α粒子能穿透金箔:原子内部空间大,电子质量小; 少量α粒子改变路径:原子内部有粒子,粒子尺寸小,带正电; 很少有阿尔法粒子反弹:原子中的粒子尺寸较小,但质量相对较大。cid物理好资源网(原物理ok网)

10.托马斯·杨的双缝实验cid物理好资源网(原物理ok网)

1801年,托马斯·杨利用双缝干涉实验研究了光波的性质,认为光是一种简单的波。cid物理好资源网(原物理ok网)

托马斯·杨( Young)的两缝演示的一个转折很好地说明了这一点。 科学家们使用电子流而不是电子束来解释实验。 根据量子力学,电粒子流被分成两股,较小的粒子流会产生波动效应。 它们相互作用,产生托马斯·杨双缝演示中看到的增强光影。cid物理好资源网(原物理ok网)

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