[夸克网盘]大学科学实验 PDF

作者：张尊听

页数：232

出版社：科学出版社

出版日期：2021

ISBN：9787030702326

电子书格式：PDF

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资源编号：391750284.pdf

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内容简介

《大学科学实验》是一门纯实践性的科学知识普及和兴趣实验课程。物理实验内容以演示实验为主，侧重于定性或半定量实验观测，解释一些常见的自然现象发生的原理；化学实验主要体现生活中的化学及应用；生物实验以普及生活中常见生物知识和认识我们身边的动植物、人体器官知识为主题；地理实验旨在提升学生获取空间数据、处理位置信息、信息可视化制图能力和对一些常见地理现象的认识；食品科学实验则以趣味性和生活性较强的实验为主；计算机实验侧重常见工具软件的应用，使同学们对计算机应用有更加具体的认识，能独立解决日常学习和生活中遇到的计算机方面的问题。各部分实验教学内容有机融合，互相交叉和渗透，是一门综合实验课程。因此，本书实验内容也可分为自然现象类、生活常识类、信息科学类和实用技术类。

目录

节选

第一部分 自然现象 早期的磁铁不是人类发明的，而是天然的磁铁矿。古希腊人和中国人发现自然界中有种天然的铁磁石，称其为“吸铁石”。这种石头可以魔术般地吸起小块的铁片，而且在随意摆动后，最终总是指向同一方向。最早使用磁铁的应该是中国人，也就是利用磁铁制作“指南针” —司南，如图1-1所示。 图1-1 司南 司南是中国古代辨别方向用的一种仪器，是中国古代劳动人民基于在长期的实践中对物体磁性的认识作出的发明。它是用天然磁铁矿石琢成的一个勺形的东西，放在一个光滑的盘上，盘上刻着方位，利用磁铁指极的性质，可以辨别方向，是现在所用指南针的始祖。作为中国古代四大发明之一，它的发明对人类的科学技术和文明的发展起到了不可估量的作用。在中国古代，指南针起先应用于祭祀、礼仪、军事、占卜与看风水中确定方位。 电子指南针是现代电子技术的最新应用，也叫电子罗盘或数字罗盘，它也是利用地磁场来确定北极的。许多手机中就有这种软件，它是利用磁阻传感器研制而成的。 磁铁是周围和自身内部存在磁场的物体或材质，分为天然和人造两大类。天然磁铁主要成分是四氧化三铁，化学式 Fe3O4，是具有磁性的黑色晶体，常称 “磁性氧化铁”，可以看成是氧化亚铁和氧化铁组成的化合物。在四氧化三铁的晶体里存在着两种不同价态的离子，其中三分之一是 Fe2+，三分之二是 Fe3+。四氧化三铁是一种复杂的化合物，它不溶于水，也不能与水反应，与酸反应，不溶于碱。人造磁铁通常用金属合金制成，具有强磁性。磁铁又可分为“永久性磁铁”与“非永久性磁铁”，即“硬磁”与“软磁”。 一种简易的人造磁铁是电磁铁。通有电流的线圈像磁铁一样具有磁性，所以叫做电磁铁。为了使电磁铁断电立即消磁，我们往往采用消磁较快的软铁或硅钢材料来制作电磁铁。这样的电磁铁在通电时有磁性，断电后磁性就随之消失。电磁铁在我们的日常生活中有着极其广泛的应用，它的发明也使发电机的功率得到了很大的提高。 电磁铁有许多优点：电磁铁的磁性有无可以用通断电流控制；磁性的大小可以用电流的强弱或线圈的匝数多少来控制，也可通过改变电阻控制电流大小来控制；磁极可以由改变电流的方向来控制。也就是说，磁性的有无可以控制、磁性的大小可以改变、磁极的方向可以改变。 电磁铁是电流磁效应(电生磁)的一个应用，与我们的生活联系紧密，如电磁继电器、电磁起重机、磁悬浮列车、电子门锁、智能通道闸和电磁流量计等。 二、实验目的 (1)认识磁铁及其磁极，利用指南针判断南北极； (2)自制电磁铁，体验电和磁的相互转换； (3)探究影响电磁铁磁力大小的因素。 三、实验原理 地球是一个大磁体。地球的两个极分别在接近地理南极和地理北极的地方。地球表面的磁体，当可以自由转动时，就会因磁体同性相斥、异性相吸的性质指示南北方向。指南针就是利用这一原理制成的。 实验1 磁铁磁力与指南针 当电流通过导线时，会在导线的周围产生磁场；电流通过螺线管时，则会在螺线管内部和周围产生磁场，在螺线管的中心置入铁磁性物质，则此铁磁性物质会被磁化，而且会大大增强磁场。 一般而言，电磁铁所产生的磁场与电流大小、线圈匝数及中心的铁磁体有关。在设计电磁铁时，会注重线圈的分布和铁磁体的选择，并利用电流大小来控制磁场强度。由于线圈的材料具有电阻，因此限制了电磁铁所能产生的磁场大小。 四、实验器材 条形磁铁、马蹄形磁铁、指南针、大头针或曲别针、导线、铁棒、螺线管、电磁继电器、电磁起重机演示仪等。 1．认识常见磁铁和判别南北极 (1)常见永久性磁铁有条形磁铁和马蹄形磁铁，每块磁铁都有南极和北极，也称为 S极和 N极。让两个磁铁逐渐接近，体验磁极之间的吸引力和排斥力。 (2)利用指南针判别南极和北极。若将磁铁接近指南针，会对指南针产生多大的影响？体会地磁与磁铁的磁性强弱程度有多大差别。 2．自制电磁铁并进行测试 (1)自制电磁铁。在铁棒上绕制多圈(50圈以上)细导线，将细导线的两端分别接入电源(1～5V)的正极和负极，这样就制成了简易的电磁铁，如图1-2所示。 图1-2 自制电磁铁 (2)将电磁铁铁棒的一端慢慢靠近大头针或曲别针，你观测到了什么现象？自制电磁铁能吸引它们吗？ 3．观察电磁铁磁力大小与线圈匝数的关系 实验室提供多个不同匝数的线圈，有 100匝、200匝、300匝、400匝、500匝、 600匝等，线圈中插有铁棒，如图1-3所示。 图1-3 中心插有铁棒的线圈 (1)将100匝的线圈接入电源，调节电源，使得通入线圈的电流为 0.5～1A，用通电线圈中铁棒端头去吸引曲别针，感受其电磁力的大小。 (2)依次换成200匝、300匝、400匝、500匝、600匝的线圈，通入线圈的电流保持 0.5～1A不变，感受其电磁力变大的情况。随着线圈匝数的增大，电磁力的大小是否也在增加？ 4．探究电磁铁磁力大小与线圈中通入电流大小的关系 (1)将400匝的线圈接入电源，调节电源，使得通入线圈的电流为 0.6A，用通电线圈中铁棒端头去吸引曲别针，感受其电磁力的大小。 (2)调节电源，使得通入线圈的电流依次为 0.9A、1.2A、1.5A、1.8A、2.1A，感受其电磁力变大的情况。随着通入线圈的电流增大，电磁力的大小是否也在增加？ 5．体会电磁继电器、电磁起重机等演示仪的工作原理 操作并观察实验室提供的电磁继电器、电磁起重机等演示仪，体会它们的工作原理。