2014年上海交通大学“瞭望科学”夏令营开营 水球 水滴 磁铁 电磁感应 实验 形变 铜管 专题营 自由落体 物理

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  • 来源:淮南师范学院教务处_中央司法警官学院教务处_大连大学教务处海洋
阅读模式   东方网通讯员刘阳、朱金怡7月14日报道:由中国科学技术协会和国家教育部共同主办的2014青少年高校科学营活动日前火热拉开帷幕。活动将在全国48所重点高校相继开营,共吸引两岸四地一万余名高中学生参加。今天,上海科学营交大分营在上海交通大学举行了开营仪式。      你见过怎么扔都不破的小水球吗?来自香港的李同学兴致盎然地把手中装满水的气球扔了又扔,“坚强”的水球就是“毫发未损”;反观其他被扔的水球,有的则“脆弱”得触地即破。到底是什么原因导致了看似没有区别的注水气球拥有了截然不同的“命运”?营员们纷纷对那几个“幸存”的水球充满好奇,通过仔细观察高速摄像机记录的水球触底瞬间的运动状态,发现水球落地的瞬间发生了巨大的形变,表面还会出现明显的波动行为。一旁协助实验的交大学长们告诉同学们水球落地时里面水所产生的冲击波与很多因素有关,只有恰当的冲击波才会使水球表面某处形变的足够厉害,从而“冲破”水球。在得到物理系学长们深入浅出的解答之后,同学们对于接下来的实验愈加充满了好奇。      第二个实验中,学生们首先按要求在一块普通塑料板上完成了一些特殊的刻痕,当把塑料板拿到阳光下观察时,板上的图案竟然“飘”了起来,逼真的视觉效果仿佛一座座“海市蜃楼”。这一类似“海市蜃楼”的悬浮立体成像实验,让大家直呼“神奇”。据介绍,这个看似简单而有趣的实验所展现的,与通常利用干涉衍射技术而形成的全息成像并不相同,它只是利用了光的折射反射效应,通过特别的设计造成了人眼的错觉。      在这组实验中,一组冷冻状态下形状各异的的小水滴样本呈现在了眼前。这些水滴是如何形成的?让常温水滴在零下20℃的温度下快速冷冻,十几秒钟的功夫,“瞬间”形成各异的形态。短短数秒的水滴冷冻过程完整地呈现出来,不由令人惊叹物理世界的神奇——当水滴落在冰冻盘上从下至上开始结冻时,只要水珠顶部仍保有水分,水滴就会一直保持球形结构;而一旦液体表面水分被完全冻结后,水滴的高度立刻增高,在水滴顶部形成“山脉”或“树梢”等不同的形状。当然,这样的实验现象若缺少高科技的辅助,呈现效果也要略打折扣。浙江的张同学看着在老师的指导下亲手创造的“艺术品”兴奋地说:“老师曾告诉我们,美是最高的真理。以前我不懂,但现在我真正感受到了物理的美、科学的美。”      最后一个“磁力刹车”实验中,同学们惊奇地发现,若将磁铁从空心铁管中扔下,其下落速度远慢于自由落体,就好像给磁铁“踩了一脚刹车”。为了深入探究这一电磁感应现象,学生们依次通过改变空心管子的金属材料、打孔密度等变量,经定量观测发现,当磁铁从铜管的上方开始下落时,磁铁不做自由落体,而是缓慢匀速地穿过铜管;而打孔密度不同也会影响磁铁的下落状态。有的同学在完成了推荐的变量实验后,自己探索,最终得出了金属管道长度越长,匀速下落现象越明显的结论。作为高中生,对于电磁感应现象、磁场、磁通量等概念都已不再陌生,该实验正是将这些简单的概念融合在一起,只有当大家透彻理解了每一个物理概念后,才能完整解释这一有趣的现象,这也对营员们自主探索科学原理的能力提出了更高的要求。

  通过这些简单易做、现象有趣的物理实验,上海交大希望培养学生在科学探索的道路上,养成主动思考,善于创新的科学素养。在体验物理之美的同时,更能对科学之美背后的深层奥秘充满探索的好奇与热情。

  除此之外,船舶专题营和计算机专题营的创新安排也无疑是本次夏令营中的一大亮点,两大专题营分别与各自领域的领先企业合作,让中学生们有机会亲身来到企业参观,感受尖端科技的应用魅力。

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