物理学原理的应用和证明

介绍

物理学是自然科学。研究物质，能量，时间，空间及其相互作用的属性。因此，从亚原子粒子到宇宙的形成和演化，以及各种各样的日常自然现象，领域和自然现象非常广泛。

在您的学习中，物理学可以分为两个主要分支，古典物理学和现代物理学。第一个负责研究那些现象，这些现象与光速相比具有相对较小的速度，并且其空间尺度远大于原子和分子的大小。第二种是负责以光速或接近它的值发生的现象，或者其空间尺度是原子大小或更小的数量级并且是20世纪发展起来的现象。

在古典物理学研究领域内：

力学热力学机械波光学电磁：电-磁

在现代物理学研究领域内：

相对论量子力学：原子-原子核-化学物理学-固态物理学粒子物理学

实验1的水密度（由I. Tovar执行）

必要的材料

3大杯，一个鸡蛋，水，盐

处理

将两杯水加满，然后向其中一瓶中加一点盐。用勺子搅拌，尽量溶解。在一个200立方厘米的玻璃杯中，可以溶解约70克盐，将鸡蛋放入只有水的玻璃杯中：鸡蛋将到达底部，然后将其放入溶解了盐的玻璃杯中：您将观察到它是如何漂浮的。将鸡蛋和水倒入第三杯中，直到覆盖为止。加入已经有的盐水，直到鸡蛋在两个水之间漂浮（既不漂浮也不下沉）。如果此时加一点水，您会发现它下沉了。如果接下来添加一些盐水，您会看到它再次漂浮。如果再次加水，它将再次下沉，依此类推。

说明

有两个力作用在蛋上，它的重量（它被拉到地球上的力）和它的推力（水向上产生的力）。

如果重量大于推力，鸡蛋就会下沉。否则，它会漂浮并且如果它们相同，则它位于两个水域之间。

人体在液体中经受的推力取决于三个因素：

液体的密度被淹没的物体的体积重力

通过向水中添加盐，我们得到比纯净水更稠的液体，这使鸡蛋的推力更大并且超过了鸡蛋的重量：鸡蛋浮起。

这也可以解释一个事实，那就是在海水中漂浮比在河水和游泳池水中漂浮容易。

应用定律：引力定律最早由英国物理学家艾萨克·牛顿（Isaac Newton）于1684年制定，规定两个物体之间的引力与两个物体的质量成正比，与两个物体的平方成反比。。代数法则表示为F = G m1 m2

密度定义为物体的质量与其占据的体积之比。因此，与SI一样，质量以千克（kg）度量，体积以立方米（m3）度量，密度以千克/立方米（kg / m3）度量。但是，由于太小，因此很少使用该度量单位。以水为例，由于一公斤的体积为一公升，即0.001立方米，因此密度为：

大多数物质的密度与水相似，因此，如果您使用此设备，则总是使用非常大的密度。为避免这种情况，通常使用另一种度量单位：克/立方厘米（gr./cc），这样水的密度将为：

现在，大多数情况下密度测量变得更小且更易于使用。此外，要从一个单位移动到另一个单位，只需乘以或除以一千即可。

身体的密度与其浮力有关，如果密度较小，则一种物质会漂浮在另一种物质上。这就是为什么木头漂浮在水上并在其中下沉的原因，因为铅的密度比水高，而木头的密度低，但两种物质都会沉入密度较低的汽油中。

密度：密度是每种物质的特征。我们将涉及均质液体和固体。它的密度实际上不随压力和温度而变化。而气体对这些大小的变化非常敏感。

实验2电导率（由JL Guevara执行）

电解质

液体介质（溶解度/电导率）

液体介质中的电导率与溶液中盐的存在有关，如果液体受到电场的作用，其解离会产生能够传输电能的正离子和负离子。这些离子导体被称为电解质或电解质导体。

电导率测定称为电导测定。

这些测定具有许多应用，例如：在工业领域la中，由于电解中的电能消耗主要取决于它，因此在实验室研究中确定水蒸发过程中各种溶液的盐含量（例如在锅炉水或炼乳中）或酸的碱度也可以通过电导率测量来确定，以确定难溶电解质的溶解度，并通过滴定来确定溶液中的电解质浓度。

溶解度测定的基础是难溶的饱和电解质溶液可以认为是无限稀释的。通过测量这种溶液的比电导率并据此计算当量电导率，可以找到电解质的浓度，即其溶解度。

一种非常重要的实用方法是电导滴定法，即通过在滴定过程中测量其电导率来确定溶液中电解质的浓度。该方法对于通常无法使用指示剂滴定的浑浊或深色溶液特别有价值。

由于存在于形成它们的离子之间的一组吸引静电力和排斥静电力之间的平衡，因此可以保持许多固体物质的结构。这些电荷保持其位置，并且身体呈现出电中性。

如果将其连接在电路的两点之间，电流将不会流通。

为了使这些电荷具有迁移性，固体结构必须消失，因此必须打破离子之间的键。如果我们提高其温度，将达到熔点，因此，现在为液体的身体负荷将享有活动自由。同样，如果我们将一部分固体溶解在合适的液体中，则来自其中的离子将在溶剂内部自由移动。在液体中进行这些产生自由电荷的过程的物体称为电解质，除离子成分外，它们还可以是酸，盐，氢氧化物…

驾驶液体

在电解液中建立的电场将作用于自由电荷，并产生自由电荷的联合位移，因此我们可以检测到电流通过液体。电解池中使用的电极称为阳极（+）和阴极（-），并且必须是化学惰性的。最常用的是铂金线。

一旦建立了电场，带负电的离子将缓慢向阳极移动，这就是为什么它们被称为阴离子的原因。带正电的离子（阳离子）的方向相反，即朝向阴极。因此，将产生双倍的电流。

通常，当阳离子到达阴极时，它会从中接收来自外部电路的一个或多个电子，而阴离子可以将剩下的电子传递给阳极，以保持电中性。

早在1833年，迈克尔·法拉第（Michael Faraday）就观察到纯净水是绝缘的，但某些物质在水中的溶解却不是。如果将连接到直流发电机端子的两个电极插入装有蒸馏水的玻璃杯中，将看不到电流。溶解少量的盐或硫酸就足够了，这样我们就有机会观察到一定强度的电流。

通过液体的电流传导现象称为电解，并伴有某些化学作用。如果溶解的电解质包含金属阳离子，则使用合适的电极会在阴极上发生金属沉积。

静电实验3。（由M. Barrera执行）

静电原理

物理现象的类别是由于电荷的存在及其相互作用而产生的。当电荷是固定的或静态的时，它将对位于同一空间区域中的其他电荷产生电力。当运动时，它也会产生电磁效应。电磁效应取决于带电粒子的相对位置和运动。当涉及电效应时，这些颗粒可以是中性，正性或负性。电能处理的是彼此排斥的带正电的粒子（如质子），也处理的是彼此排斥的带负电的粒子（如电子）。相反，负粒子和正粒子相互吸引。可以通过说相同符号的电荷排斥而不同符号的电荷吸引来概括这种行为。

实验

范德格拉夫发电机（VDG）

1929年在美国获得专利，编号为US1991236

它是如何工作的？

马达使橡胶旋转。它绕着玻璃旋转并从玻璃中窃取电子。橡皮筋比玻璃管大。从玻璃中窃取的电子分布在整个橡皮筋中。玻璃上的正电荷将电子从导线吸入顶部刷子。这些电子为离开刷头的空气充电，空气被金属丝排斥并被吸到玻璃上。但是带电的空气无法进入玻璃，因为橡皮筋会挡住玻璃。充气的空气到达橡胶并向其中传输电子。橡皮筋到达下面的刷子。橡胶中的电子推动金属丝中的电子。电缆中的电子被拉走并接地或握住电缆的人。现在，下部电刷的尖端为正，它们从接触它们的任何空气分子中吸收电子。这些带正电的分子以相同的电荷被金属丝排斥，并被橡胶中的电子吸引。当它们到达时，它再次吸收电子，橡胶和空气失去电荷。

橡皮筋现在准备从玻璃管中窃取更多的电子。上面的刷子连接到汽水罐上。它具有正电荷并吸引了罐子中的电子，罐子中的正电荷彼此远离。

为此，使用橡皮筋将电子从汽水罐转移到地面。在很短的时间内，汽水罐损失了太多的电子，以致其正负极性比地面连接高出12,000伏。如果罐子更大，将达到更高的电压。空气在每厘米50,000伏的电场中被电离。电离的空气像电缆一样导电。当空气变得热到可以发光时，您会看到电离的空气导电，在这种情况下，我们称之为电火花。

作者罗伯特·范·德·格拉夫

传

范德格拉夫（Van de Graaff）出生在阿拉巴马州的塔斯卡卢萨（Tuscaloosa），塔斯卡卢萨（Tscaloosa）是位于阿拉巴马州中西部的一座城市，位于塔斯卡卢萨县（Tuscaloosa County）的黑武士河（Black Warrior River）上。塔斯卡卢萨县（Tuscaloosa County）6的所在地，它是该州第五大城市，人口为79,294（美国人口普查局估计，2003年）。战士位于阿巴拉契亚山脉与海湾沿海平原之间的边界处，约311公里。他曾是Van Generator Van de Graaff的设计者，该发电机是一台利用移动皮带在空心金属气球中累积非常高负载的机器。 Graaff Generators Modern Van中实现的电势差可能高达5兆伏。高压发生器的应用包括高压X射线管，食品灭菌和核物理实验，产生高压的设备取决于实际情况和科学领域，或者涉及的行业。外行通常认为房屋的管道具有高压，这主要是因为它们很危险并且通常会发现它们的最高电压。外行通常认为房屋的管道具有高压，这主要是因为它们很危险并且通常会发现它们的最高电压。外行通常认为房屋的管道具有高压，这主要是因为它们很危险并且通常会发现它们的最高电压。

国际电工委员会将高压定义为高于1000 V，低压定义为高于50 V但低于1000 V，另外的低压（ELV）定义为50 V以下。1929年，范德格拉夫（Van de Graaff）开发了他的第一台发电机（位于新泽西州普林斯顿的普林斯顿大学在普林斯顿大学提供80,000伏电压）是美国第四古老的高等教育机构。普林斯顿大学通常被认为是美国最顶尖的大学之一，除了学生大学和研究生院以外，还设有建筑，工程，公共和国际事务学院。他是国家研究同伴，从1931年到1934年，在麻省理工学院担任研究助理，麻省理工学院（MIT）是位于美国马萨诸塞州剑桥市的研究和教育机构。MIT是领导者在科学和技术以及工程，管理，经济学，语言学，政治学和哲学的许多系统中处于世界前列。

他最著名的系和学校包括林肯实验室，计算机科学和人工智能实验室，麻省理工学院媒体实验室，怀特海德研究所和麻省理工学院斯隆管理学院。 1934年担任教授（一直呆到1960年）。第二次世界大战期间，范德格拉夫（Van de Graaff）担任高压射线照相项目的负责人。第二次世界大战后，他与他人共同创立了高压工程公司（HVEC）。在1950年代，他发明了铁心隔离变压器（产生高压直流电）。他还开发了串联发电机技术。美国物理学会授予他T. Bonner奖（1966年），以开发静电加速器。范德格拉夫死于波士顿，马萨诸塞州波士顿是美国马萨诸塞州的首都和最大城市。该市还是萨福克郡的县城。它是被称为新英格兰地区的非官方首都，也是美国最古老，最富裕的城市之一，经济与教育，医疗保健，金融和高科技相得益彰。

公式

摩擦电系列

最正的那些

（为此，它们失去电子）

石棉兔子毛玻璃纤维毛尼龙羊毛纸棉硬橡胶合成橡胶聚酯塑形奥龙萨兰聚氨酯聚乙烯聚丙烯聚氯乙烯

最负的

（为此，他们窃取电子）

材料

空的汽水罐小钉子宽1至2厘米，长6至10厘米的橡皮筋约5×20毫米的保险丝小型直流电动机（来自玩具）一杯塑料状（或打蜡的纸）即时胶两根长约15厘米的电缆两根3/4英寸PVC的塑料管5或7厘米长3/4 PVC接头一个3/4 T连接器PVC胶带一盒树木

流程图

实验4的透过率（由加布里埃尔·莫兰特（Gabriel Morante）执行）

高压马达

电荷在其周围产生电场。如果电荷移动，它也会产生磁场。还已知的是，在磁场内移动的每个电荷都经受力。换句话说，如果您有两个移动电荷，它们不仅会受到由于它们的电荷而相互施加的静电力的影响，而且它们之间还会产生其他电磁力，这取决于电荷的值和电荷的速度这些。可以说在一个空间区域中，当移动的电荷穿透取决于电荷速度的力时，就会存在磁场。

像电场一样，磁场可以通过力线来实现，力线可以采用不同的形式，具体取决于产生磁场的媒介。

正如我们在上一张照片中看到的那样，它是由磁铁产生的磁场，力线离开一个相同的声纳，称为北极，然后返回另一个区域，称为南极。并且在这些极附近，力线最紧，因此，最大的强度通过磁现象表现出来。

就像在电场中一样，由于类似的原因，磁场的力线是彼此不相交的连续线。

作用在正电荷q上的力在磁场中垂直于力线移动，并以速度（v）移动，它取决于电荷的值，其速度和磁场的特定特性，称为磁感应。

磁场在磁场中某一点的感应力是作用在一个正电荷单元上的力，该单元垂直于力线以一个速度单位移动。用B代表。

如果在垂直于直线d的正电荷q上以速度v方向移动磁场力，则作用力F起作用，该磁场的磁感应强度即作用在每个电荷单位上的力速度单位由以下公式确定：

由于磁感应系数是电荷乘积之间的力除以速度所得的系数，因此其尺寸公式可通过使用以下各个大小的尺寸公式进行运算得出：

国际系统中的磁感应单元称为特斯拉。“特斯拉是磁场的感应，其中垂直于力线以1 m / s的速度移动的库仑电荷受到一个牛顿力的作用。” 它由T表示。

对理论有所了解后，让我们开始高压电机实验，在其中我们可以看到磁感应的一些应用。

材质：

2个铝罐（用于汽水或啤酒）1个一次性盘子1个一次性杯子1笔1米的铝箔2个夹子硅胶枪胶带2个带有蜥蜴尖的美洲狮切割器的连接器或电线（30厘米）

第1步

我们可以从在玻璃上涂抹胶水开始，以便将一块铝箔粘贴到玻璃上。

将铝胶粘到玻璃上后，我们将切割两条铝胶条，每条铝条的长度约为半英寸。考虑到他们不应该互相接触。

第2步

我们将切成美洲狮的一端，将其放在底座的中央，以使底座有更多的摩擦或运动。

第三步

我们将不得不将笔放在平板的中央，并用硅胶粘

第4步

我们将两个罐子粘在同一块板上，使玻璃升起以便可以旋转。如上图所示。

第5步

我们会用胶带将每个夹子放在夹子上，这样它们就可以在玻璃上摩擦。

第6步

现在我们拿起电线，将其放在右罐中，另一端放在铝板上，将其放在显示器或电视屏幕上。

我们将把另一根电缆或电线固定在产生地球的任何地方，它可能是计算机的一部分。

如何运作？

将铝箔放在监视器上后，我们必须打开电视以吸引铝并释放电子，从而能够打开玻璃。

实验5：内部储能（由Dario Magallanes执行）

斜面

沿倾斜平面滑动或滚动的对象用于说明摩擦和惯性矩。

材料

光滑，直的木板至少1米长各种材料块各种圆柱体和球体

处理

将各种材料的块（一个接一个或同时）放置在平面上，然后将平面升高到一个角度，使块仅开始滑动。对于不同的材料（例如木材或塑料），该角度显示为不同。证明对于给定的材料，临界角与物体的质量和接触面积无关。表明物体开始滑动的角度略大于物体运动后继续滑动所需的角度。

平面倾斜固定角度后，将圆柱体，球体从其向下滚动。在执行此操作之前，请问听众，哪些人会更快地跌入谷底。对不同大小和相同质量，相同质量和不同质量的对象重复该操作。表明如果平面倾斜得太陡，则物体将滑动而不是滚动。

比较一个物体在不打滑的情况下滚动的速度和在没有摩擦的情况下一个滑动的速度（模拟带有小轮的高质量物体）。两种情况都节省了机械能，但是滑动物体在另一侧滚动之前就与底部接触，因为所有初始势能都转换为平移能而没有任何旋转损失。

分析

摩擦力沿与物体移动或试图移动的方向相反的方向施加力。摩擦力与法向力成正比，在这种情况下，法向力是在垂直于平面的方向上作用在对象上的重力的分量。如果倾斜平面相对于水平面倾斜角度（Theta），以使物体滑动或将要滑动，则摩擦力会在该平面内向上指向，并且摩擦力指向在飞机上，它的大小为

其中W是物体的重量，μ是摩擦系数。μ的量通常在0.01至1.0的范围内，并且取决于材料和表面的状态（粗糙度），而不取决于接触面积。摩擦系数在某种程度上取决于物体的速度，尤其是在物体静止时（静态摩擦）要大于运动中的物体（动摩擦）。

一旦重力分量沿平面方向（W sin（theta））等于摩擦力，该滑块便开始滑动，然后

与重量W无关。对块开始滑动的临界角（θ）的度量随后为我们提供了摩擦系数的度量。摩擦将块体的势能转换成斜面，并随着块体向下坡滑动而转化为热量，这样它就可以在没有势能或动能很小的情况下到达底部。

风险

除了确保物体到达倾斜平面的底部时，必须确保将其卡住或停止以防止碰撞损坏，本演示中没有任何风险。

插图：

实验6惯性的摩擦和力矩（由Esmeralda Perales执行）

返回的锡。

当一个罐子在桌子上滚动时，到达静止的位置然后返回，说明了内部能量存储的概念。

材料

带可拆卸盖子的圆柱形锡（不透明）松紧带称重，中间带有孔

处理

罐子的构造是将松紧带穿过其中心并从圆柱体的一侧传递到另一侧，并且重物从松紧带悬挂在中心，这样，当罐子滚动时，松紧带可以自行包裹。罐子到达静止点，然后返回到起点。该表可能看起来不是水平的，但可以向任何方向滚动，结果是相同的。它有助于在释放老鼠之前旋转老鼠一次或两次，以补偿滚动时的摩擦损失。罐盖应易于拆卸以露出其内容并解释其操作。

分析

该演示说明了将动能转换为势能，反之亦然。势能内部存储在卷绕的弹性带中。可以通过上链手表，给汽油填充汽车，原子和分子中存储的能量以及质量本身的能量来进行类似的比较。

从相对论的角度来看，随着弹性带的缠绕，罐子的质量及其内部机理会略有增加，而正是这种质量的增加在罐子启动时转化为动能从休息中滚动。可以估计质量的变化

展示与光速相比，在慢速行驶的物体中通常如何检测到这种情况。例如，如果罐的初始速度为1 m / s，则其质量的分数增加将小于

风险

此演示中没有重大风险。

插图。

可以里面：

您可以看到罐子的圆柱形状，并在其透明视图中可以看到弹性带（红色），重物（黑色）位于其中心。

滚动时可以运动。

它开始滚动，带子扭曲并存储势能。罐子停下来，进入静止状态。当松紧带松开时，势能转化为动能，罐子回到开始滚动的位置

参考书目

网络资源：

www.scitoys.comwww google.comwww.monografias.comwww.wikipedia.comhttp：// //encyclopedia.thefreedictionary.com/（Robert Van Der Graaff）http://zip.rincondelvago.com

百科全书：