陈政演讲视频:
以下为陈政讲话实录:
2020年12月26日 北京
大家下午好,我是北京交通大学的物理老师。 我叫陈铮。 我的主要工作是学物理、教物理、玩物理。 今天我要跟大家分享的话题叫《用眼睛和双手走进物理》。
聊这个话题该从哪里开始呢?
一提到物理,很多朋友顿时心头一颤,勾起中学时被物理老师、物理课、物理试卷支配的回忆。 恐惧在我心中升起。
为什么会发生这种情况?
一个很重要的原因是,我们中学时学的物理实在是太糟糕了,以至于江湖上有这么一副对联。 它的第一联是“游西湖,提锡壶,锡壶将落入西湖,珍惜锡壶”。 网友给出了第二句台词:“学物理,就像在雾里看物理,在雾里看物理,不懂物理。” 大家都会微笑,一方面是因为这副对联确实很工整,但更重要的是,这副对联真是让人心碎不是吗? 甚至有人给出了这样的横向评价,叫做“珍惜生命,远离物理”。 不知道有多少小伙伴此时此刻勾起恐怖的回忆,想起试卷上那些无论怎么算都算不出来的题。
大家之所以有这样的印象,很大程度上是因为我们当年学的物理确实是这样的。 我们每天在课本和公式面前计算、推导、证明,然后每天研究练习册上的题,甚至背考试中的实验题。 游标卡尺的刻度、电流表的指针……如果我们只在试纸上看到过这些图片,而从未见过实物,结果会怎样呢?
结果就像你学盖房子时,有人给你一套非常完整的图纸,详细解释每一个工艺步骤、每一个工艺细节。 但从小到大,你都没见过砖、瓦、钢筋、混凝土。 你从未见过墙是如何建造的,屋顶是如何搭起来的。 这套图无论多么细致,对你来说也像是一本天书,与齐白石的虾或徐悲鸿的马没有本质的区别。
但相反,如果你被扔到一个工地上,即使你没有理论基础,你也会在这个工地上搬砖、砌墙半年。 最终,虽然你还是盖不了高楼,但是你还是可以盖高楼的。 你已经知道如何建造猪圈了。 这时,再加上理论知识的指导,你可能会成为一名优秀的土木工程师。
物理学本身就是一门利用观察和实验方法来处理自然的科学。 当我们探索自然背后的规律时,出发点其实是对自然的好奇、观察和实验。 它应该从我们的感性经验出发,而不是一开始就面对那些公式。 当一个有感性经验的人看到一个精彩的公式时,他会觉得它很简单,很美; 但如果没有感性经验作为基础,我们就会觉得公式是一本圣书。
所以,我想做的工作,也是我目前正在做的工作,就是把物理学还原到我们认知的过程,还原到自然现象本身,还原到应用场景。 这时候你看到的物理又是另一番景象了。 这就是我所说的,以不同的方式开启物理学。
比如,当我们背书某件事时,杠杆原理就是省力就省距离,省力就省距离。 如果背在背上,就得背在背上。 当你记不住的时候,当你省力的时候物理学家拉,就会付出距离或者节省距离。 但是,如果你有过这样的感性体验,当你有10组滑轮时,你的力量就会被放大,你可以拖动一个很重的物体,比如一架飞机。
这就是我在央视《加油!》中所做的事情。 几年前。 与《走向未来》节目合作期间进行的实验。 大家都看到我一直拉着这根绳子,但是飞机却移动得很慢。 这是一种省力又省距离的方法,多么直接啊。 一旦你有了这样的经历,你就不会再犯错误了。
当我们很小的时候,我们就知道伽利略的比萨斜塔实验。 虽然我们怀疑伽利略是否真的做过这个实验物理学家拉,但我们总听说过两个铁球同时落到地上,木球和铁球同时落到地上,以及许多其他实验。 版本。 对你来说仍然只是文字叙述,你很难想象那个场景。
也在《加油!》 在《走向未来》节目中,我设计了一个直径60厘米、高6米的真空管,进行了羽毛和铁球同时落到地面的实验。 我们首先将羽毛放在真空中,将铁球放在空气中。 我们可以看到他们几乎同时倒在地上。 那么当我们把它们全部放入真空管中时,我们看一下下面的高速摄像机视频,可以看到结果还是非常接近的。
当你有这样的直接体验,然后回过头来想想惯性质量和引力质量是如何如此精确地等价的,你会发现那件事非常令人兴奋。
物理学本身就是一件非常酷的事情。 除了观看之外,你还可以亲自体验。 例如,让我们看一下这个视频:
正如你所看到的,舞台上有一个特斯拉线圈,它会产生高压电弧。 从电弧的长度来看,用1厘米1万伏的粗略估计标准,可以粗略判断已经超过了100万伏。 闪电击中某物,但它实际上不是某物。 这个不是东西的东西是什么?
这是一个人,而这个人就是我。
这也是我们在《加油!》中所做的事情。 在“走向未来”节目中进行的实验。 我坐在装满盐水的水池里。 2%的盐水是导体,具有很高的电导率。 我戴了一顶用锡纸包裹的草帽,然后再盖上一层铜网,双重保护。 这时,草帽上的锡箔纸和铜网,还有导电的盐水,就形成了一个完整的导体,而我就躲在导体里面。 这就是我们中学时学过的静电屏蔽。 电荷位于外表面上。 我安全地待在里面并可以与闪电互动。 我不怕它袭击我。 我不但不怕,还可以一起玩。
我们来看看这个视频:
池子里的人不是人鱼,而是我。 我把身体露出水面的部分用锡纸包裹起来,并贴上一层铜网,起到双重保护的作用。 我们做实验的时候,一定要从安全出发,逐步探索安全的边界。 这时,我们就产生了数十万伏的高压。 正如你所看到的,我可以闪电般地行走。
我也梦想有一天能做这样一个实验:不用这些锡纸和铜网,而是用浮潜管把自己藏在盐水池里,然后用金属棒把自己藏在水下,做任何我想做的事。通缉。 地面戏弄闪电。 这是更酷的物理学。
毕竟,刚才看到的场景还是视频。 今天,眼见为实。 我们在现场创建了一道闪电供大家观看。
这是一个小型闪电发生器,它是特斯拉线圈。 当我打开它时,我们可以看到它产生了一个非常小的闪电。 当我用灯管靠近它时,可以看到它足以让灯管点亮。 这时,我的身体里其实有电流通过,但那是高频电流,而且电流很小,所以我其实并没有明显的感觉。
我们也可以尝试使用一些靠近闪电的漂亮的小霓虹灯管。 它们仍然可以被闪电照亮,并且仍然有电流流过我的身体。 因为是高频电流,所以可以看到趋肤效应非常明显。 我什至可以用手触摸它,用闪电跳舞,用闪电为大家演奏音乐。
怎么样,如果你懂得一些物理,是不是看起来就拥有超能力了呢?
我们可以很容易地在我们周围找到这样的设备,并且我们经常可以通过这种方式与物理进行交互。 以闪电为例。 我们可以用它洗澡,我们可以用它跳舞,我们可以用它冷冻。
这是一块透明的亚克力板。 我用钉子敲了一下,砰的一声,一道闪光闪过。 然后你可以看到这里不断地发生闪电。 这其实就是利用高能电子加速器,将电子像子弹一样轰入到这个亚克力板中,然后电子就停在亚克力板内部。 这时,他突然被一根钉子击中,平衡被打破。 所有的电荷瞬间从钉子的缝隙中排出,一道闪电从这里冲出。 而这个闪电将会在这个亚克力板上为我们留下一个印记。 这是一个闪电雕塑。
这是您刚刚在视频中看到的亚克力板。 它是由随机放电产生的。 世界上没有两个完全相同的人。 这就是大自然的鬼斧神工。 作为一个五流的业余诗歌爱好者,我也为它写了一首诗——
这棵“梁树”的名字是中国科学院高能物理研究所的科学家给它起的,我用它来解释它的原理。
仅仅观看是不够的。 我们还可以储存电力,感受大自然的力量赋予你的心跳。 1745年,荷兰莱顿大学的物理老师马森布罗克发明了人类历史上最早的可以储存电力的装置,称为莱顿瓶,也就是右边的瓶子。 它可以储存摩擦产生的电力。
我还做了一个简单的莱顿瓶。 这个装置非常简单。 只需从易拉罐中取出一个奶茶杯或一个塑料盒,用一层锡纸包裹起来,将两个这样的杯子放在一起,就形成了一个电容器,它可以储存电力。
在我们的活动开始之前,我已经预约了几位观众上来和我一起感受兴奋。
这个实验非常简单。 我这里有一个维氏发电机,你可以用它产生摩擦电荷。 我把摩擦产生的电荷放入这个杯子里。
台上的朋友们在桌子后面站成U字形,然后手拉着手,形成串联电路。 当远处的朋友用手指触摸电极时,此时就会发生放电。
当自然的力量穿过你的身体时,我们可以感受到心跳。 这种感觉有一个名字,叫做吻,电吻。
通过多次实验,我们有了体感体验。 物理其实很有趣。
今天,我们的生活已经离不开电。 例如,激光打印机实际上是利用静电吸附来完成转移打印的。
我的工作就是用这个方法来改变你打开物理学的方式。
我的工作地点是北京交通大学物理国家实验教学示范中心。 这是我的实验室,面积500平方米,有200多个实验装置。
我们希望大家能够回归到自然现象本身,让自然现象本身的美触动你的内心,而不是依赖我的外表。
无论我们是在自己的实验室里还是在外面,我们都会发现物理学特别有趣。
例如,我曾经在长城上安装了两个这样的卫星天线,利用抛物面聚焦的效应,在慕田峪长城上相距近千米的两座烽火台之间进行通信,利用声音的焦点并行传输。
我还到农村小学的教室,用塑料绳、气球、罐头等简单材料进行物理实验。 这样,学生就能发现物理无处不在。
为什么要这样做? “一个人快乐,和别人一起快乐,哪个快乐?” 当然,“不如和别人在一起”。 “和少数人玩,和大众玩,哪个玩得开心?” 当然,“不如随波逐流”。 当我们发现一些有趣的东西时,我们希望有更多的人和我们一起玩。 这是我们做好这项工作的动力。
对于我们所有人来说,未来不一定会成为物理学家,但是物理学的思维方式和物理学的视角会让你的生活变得更好。 希望你和我一起改变开放的方式,用自然现象的美走进物理学,用你的眼睛和双手走进物理学,保留你与生俱来的好奇心。 这个时候,学习物理就没有那么困难了。 就像我在杭州做一个小实验时,摄影师捕捉到了孩子的表情,让我深受感动。 希望你能改变一下你的做法,当你重开物理学的时候,你能放下你的偶像包袱,露出这样的表情。
欢迎大家跟我一起,用眼睛和双手走进物理学。 让我们一起玩物理、学物理、运用物理。
谢谢你们!
演讲者陈铮:“用眼睛和双手走进物理”| 摄影: