物理演示实验科普基地简介
发布时间:2025年06月18日
物理馆
一、基本信息
物理馆是一个集物理知识展示、实验演示与互动体验于一体的科普教育空间,占地面积约230平方米。馆内通过丰富多样的实验装置和互动项目,帮助参观者深入理解物理原理、探索物理现象、激发科学探究兴趣与创新思维,适合中小学生、大学生及物理爱好者参观学习。
二、核心功能分区
物理馆分为力学展区、热学展区、光学展区、电学展区、磁学展区,涉及力、热、声、光、电磁学等演示实验130个。以实物、互动实验为主要载体,图片、视频为辅助载体,结合现代科技手段融科学性、知识性、互动和趣味性为一体。
力学展区
经典力学演示台:通过牛顿摆、单摆、弹簧振子等装置,直观展示简谐运动、能量守恒、动量守恒等力学基本原理。参观者可亲手操作,观察不同初始条件下的运动规律,感受力学的魅力。
角动量演示实验台:通过旋转平台、旋转座椅、哑铃等组件,生动地展示角动量的物理现象。参观者坐在旋转座椅上,手持哑铃,通过改变哑铃与旋转轴的距离,观察旋转平台的角速度变化。实验中,当参观者将哑铃向外伸展时,系统的转动惯量增大,角速度减小;当参观者将哑铃收回身体时,转动惯量减小,角速度增大。通过这个实验,参观者可以直观地理解角动量守恒定律,感受角动量在实际生活中的应用,如花样滑冰运动员通过改变身体姿态来控制旋转速度等现象。
椎体上滚实验台:这是一个展示重力势能与动能转化的有趣实验装置。实验台上放置一个椎体(形状类似圆锥,但底部较宽),椎体在一个倾斜的轨道上滚动。尽管轨道是向上倾斜的,椎体却能够向上滚动。这是因为椎体的质心在滚动过程中实际上是下降的,重力势能转化为动能,使得椎体看起来像是在向上滚动。这个实验不仅直观地展示了能量转化的原理,还揭示了物体运动的复杂性,激发参观者对力学现象的好奇心和探索欲。
热学展区
热胀冷缩实验装置:通过金属球与环、液体热胀冷缩演示仪等实验装置,展示物质在温度变化下的体积变化规律,帮助参观者理解热胀冷缩现象及其在生活中的应用,如温度计的原理、铁轨之间的缝隙设计等。
热传导、对流与辐射演示台:利用不同材质的导热棒、封闭容器内的液体流动模型、热辐射探测仪等,分别演示热传导、对流和辐射三种热传递方式的过程与特点,让参观者直观感受热传递的多样性与复杂性。
理想气体定律实验装置:通过可调节体积、温度和压强的气体容器,结合传感器实时测量数据,验证理想气体定律(玻意耳定律、查理定律、盖-吕萨克定律等),帮助参观者深入理解气体状态参量之间的关系,培养实验数据处理与分析能力。
记忆合金花朵装置:展示记忆合金在高温触发下的形态变化。实验装置中有一朵由记忆合金制成的“花朵”,当装置加热至一定温度时,“花朵”会自动展开;当温度降低时,“花朵”又会自动合拢。这个实验不仅展示了记忆合金的独特性质,还揭示了温度对材料形态的影响,激发参观者对材料科学的兴趣。
光学展区
光的直线传播与反射实验台:设置激光发射器、平面镜、挡光板等装置,让参观者通过实验观察光的直线传播、反射现象,验证光的反射定律,理解光路可逆原理,感受光学现象的奇妙。
光的折射与全反射演示角:利用半圆形玻璃砖、水槽、激光笔等,展示光从一种介质进入另一种介质时的折射现象,以及当入射角增大到一定程度时发生的全反射现象,解释光纤通信等实际应用中的光学原理。
光学仪器展示与体验区:展示显微镜、望远镜、照相机等常见光学仪器的模型与实物,参观者可以在工作人员指导下进行简单的操作体验,了解光学仪器的成像原理与应用,感受光学技术在科学研究、日常生活和艺术创作中的重要作用。
全反射光井实验:通过一个透明的水槽和激光发射器,展示全反射现象。当激光射入水槽中的水流时,由于水流的折射率变化,激光会在水流中发生全反射,形成一条明亮的导光水柱。参观者可以通过观察这一现象,直观地理解全反射的条件和应用,如光纤通信中的光信号传输。
偏振画廊实验:通过偏振滤光片发现隐藏图像。实验装置中有一幅看似普通的图案,当参观者通过偏振滤光片观察时,会发现隐藏在图案中的特殊图像。这个实验展示了偏振光的性质和应用,帮助参观者理解光的偏振现象及其在实际生活中的应用,如3D电影、偏光太阳镜等
电学、磁学展区
静电实验演示台:通过摩擦起电装置、验电器、静电屏蔽演示仪等,展示静电的产生、检验与屏蔽现象,让参观者了解静电的基本性质及其在生活中的应用与防范措施,如静电复印、静电除尘等。
磁场与磁现象展示角:利用磁铁、铁屑、磁场指示器等,直观展示磁场的存在、方向与分布规律,通过演示磁铁间的相互作用,帮助参观者理解磁场的基本性质与磁极间的相互作用规律。
电磁感应与发电机演示装置:通过闭合电路的部分导体在磁场中运动产生感应电流的实验装置,结合小型发电机模型,演示电磁感应现象及其在发电过程中的应用,让参观者理解法拉第电磁感应定律,感受电磁学原理在能源转化与利用中的关键作用。
电磁感应与发电机演示装置:通过闭合电路的部分导体在磁场中运动产生感应电流的实验装置,结合小型发电机模型,演示电磁感应现象及其在发电过程中的应用,让参观者理解法拉第电磁感应定律,感受电磁学原理在能源转化与利用中的关键作用。
斯特林发动机:展示温差发电的可视化过程。斯特林发动机利用两个不同温度的热源之间的温差来驱动活塞运动,从而产生机械能,再通过发电机转化为电能。参观者可以通过观察发动机的工作过程,了解热能与机械能、电能之间的转化关系,感受温差发电的原理和应用前景。
三、相关平台
物理馆是物理演示实验科普示范基地的重要组成部分,目前已成立河北省物理演示实验科普基地、石家庄市物理演示实验科普基地、石家庄市科普辅导员工作站等多个平台。利用物理馆设备和资源,基地和平台每年开展多项特色科普活动,包括:
1. 对外开放实验室:
邀请大、中小学生走进物理演示实验科普基地感受科技的奥秘,放开实验室进行科普体验活动,增加学生对物理理论的学习兴趣。
中小学生馆内参观体验科学的奥秘
大学生馆内上课和参观探索物理知识的魅力
2. 科普活动进中小学校园
组织博士教师科普团队走进中小学开展科技前沿讲座、物理科普实验科普活动,先后走进石家庄市第17中学、高新区外国语学校、想象国际小学、石家庄市第51中、石家庄市第48中、平山古月中学等开展流动科普活动。
组织教授和博士以及志愿者对中学校进行科普进校园讲座和体验活动
组织教授和博士以及志愿者对中学校进行科普进校园讲座和体验活动
3. 培养师范大学生在中小学传播科学知识
培养的师范大学生科普助教实习期间在鹿泉区第一中学、平山外国语学校和石家庄市第十七中学等20多所学校通过讲解物理演示实验科普视频开展活动。
大学生科普助教在实习学校讲科普视频
大学生科普助教在实习学校讲科普视频
4. 组织学生参加大型展演活动和科普竞赛
组织学生参科普竞赛和活动展演等,激发学生的创新思维,提升他们的实践能力,让学生在实践中学会了如何面对挑战,如何在失败中寻找机遇。
组织学生参加大型展演活动
组织学生参加大型展演活动
组织学生参加科普秀活动获奖证书
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