物理 I

来源：Andrew Duffy，博士，波士顿大学物理系，马萨诸塞州波士顿 本实验探究了两个相互作用物体之间的多种情况。 首先，本实验探究两个物体在碰撞过程中彼此施加的作用力。实验所用物体为带有可变质量的带轮小车。本实验的目的是探究当第一辆小车对另一辆小车施加的力与第二辆小车对第一辆小车的反作用力在什么情况下大小相等，以及在什么情况下这两个力的大小不同。 其次，研究当一个 carts 推动或拉动另一个 carts...

来源： Nicholas Timmons, Asantha Cooray，博士，物理系 & 天文学，物理科学学院，加州大学欧文分校，加利福尼亚州欧文市 本实验的目的是通过测量在受力作用下滑行器的加速度，利用牛顿第二定律来理解力的分量及其与运动的关系。

来源：Nicholas Timmons，Asantha Cooray，博士，物理系 & 天文学，加州大学尔湾分校物理科学学院，加利福尼亚州尔湾 本实验演示了矢量在多个方向上的加法与减法运算。目标是通过解析方法计算多个矢量的加法或减法结果，然后通过实验验证计算的准确性。

来源： Ketron Mitchell-Wynne，博士 Asantha Cooray，博士，物理系 & 天文学，物理科学学院，加利福尼亚大学尔湾分校，加利福尼亚州尔湾 本实验演示了一维和二维运动的运动学。实验将首先通过垂直向上发射抛射体并测量其达到的最大高度，来研究恒定加速度下一维的运动。本实验将验证所达到的最大高度与下文推导的运动学方程一致。 通过以一定角度 θ 发射小球，将演示二维运动。利用以下运动学公式，可根据初速度、总时间及运动轨迹角度，预测抛射体的落地距离。这将分别演示在 y 和 x...

来源： Ketron Mitchell-Wynne，博士 Asantha Cooray，博士，物理系 & 天文学，加州大学欧文分校物理科学学院，加利福尼亚州欧文市 传说艾萨克·牛顿看到一个苹果从树上落下。他注意到苹果的加速度，并推断出必然有某种力作用于苹果。随后他推测，如果重力能够作用于树顶，那么它也应当能够作用于更远的距离。他观察了月球的运动以及行星的轨道，最终提出了万有引力定律。该定律指出，宇宙中的每一个粒子都与其他粒子相互吸引，引力的大小与它们质量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。这个力沿着连接两个粒子的直线方向作用。 重力加速度 g...

来源： Nicholas Timmons, Asantha Cooray，博士，物理系 & 天文学，加州大学欧文分校物理科学学院，加利福尼亚州欧文市 本实验的目的是验证动量守恒的概念。通过构建一个摩擦力极小的表面，可以研究运动物体之间的碰撞，包括它们的初始动量和最终动量。

来源： Nicholas Timmons, Asantha Cooray，博士，物理系 & 天文学，加州大学尔湾分校物理科学学院，加利福尼亚州尔湾 本实验的目的是研究两种摩擦力的物理特性（即， 静摩擦和动摩擦）。实验过程将包括测量物体在水平面上滑动以及沿斜面下滑时的摩擦系数。 摩擦力尚未被完全理解，但实验表明它与作用在物体上的法向力成正比。如果使用显微镜放大观察两个接触的表面，会发现它们在微观尺度上非常粗糙。这种粗糙性阻碍了表面之间的轻易滑动。将表面粗糙性的影响与材料中原子间的电作用力结合起来，可能可以解释摩擦力的产生。

来源： Ketron Mitchell-Wynne，博士， Asantha Cooray，博士，物理系 & 天文学，加州大学尔湾分校物理科学学院，加利福尼亚州尔湾 势能是物理学中的一个重要概念。势能是指与物体相对于其周围环境位置相关的力所关联的能量。重力势能（在另一段视频中讨论）是与物体离地面高度成正比的能量。类似地，可以定义弹簧势能，它与弹簧相对于其松弛状态的位移成正比。被拉伸或压缩的弹簧具有势能，因为它能够对物体做功。“做功的能力”通常被引用为能量的基本定义。 本视频将演示弹簧中储存的势能。同时验证弹簧的恢复力方程，即胡克定律。不同弹性特性的弹簧具有不同的劲度系数。通过在悬挂的弹簧上施加不同的重物并测量其产生的位移，来验证胡克定律并测定弹簧的劲度系数。

来源：Ketron Mitchell-Wynne博士，Asantha Cooray博士，物理系 & 天文学，物理科学学院，加州大学欧文分校，加利福尼亚州，美国

来源： Nicholas Timmons， Asantha Cooray，博士，物理系 & 天文学，加州大学尔湾分校物理科学学院，加利福尼亚州尔湾市

来源： Nicholas Timmons, Asantha Cooray，博士，物理系 & 天文学，加州大学尔湾分校物理科学学院，加利福尼亚州尔湾 惯性是物体抵抗被加速的性质。在直线运动学中，这一概念与物体的质量直接相关。物体的质量越大，使其加速所需的力就越大。这一点在牛顿第二定律中有直接体现，该定律指出力等于质量乘以加速度。 对于转动，存在一个类似的概念，称为转动惯量。在此情况下，转动惯量是指物体抵抗转动加速的能力。转动惯量不仅取决于物体的质量，还取决于质量相对于转动中心的距离。

来源： Nicholas Timmons Asantha Cooray，博士，物理系 & 天文学，加州大学尔湾分校物理科学学院，加利福尼亚州尔湾 角动量定义为物体的转动惯量与角速度的乘积。与线性动量类似，角动量是守恒的，这意味着如果系统不受外力矩作用，系统的总角动量将保持不变。力矩是力在转动中的等效量。由于角动量具有守恒性，它在物理学中是一个重要的物理量。

来源： Ketron Mitchell-Wynne，博士 Asantha Cooray，博士，物理系 & 天文学，加州大学欧文分校物理科学学院，加利福尼亚州欧文市 本实验演示了功-能原理。能量是科学中最重要的概念之一，其定义并不简单。本实验将涉及两种不同形式的能量：重力势能和平动动能。重力势能是指物体由于处于引力场中的特定位置而具有的能量。位于离地面较高处的物体被认为具有较大的重力势能。物体从一处移动到另一处时所具有的能量称为平动动能。能量最关键的性质是所有形式能量的总和是守恒的。换句话说，系统在任何事件前后总能量可以部分或全部转化为不同形式的能量，但总能量 energy 在事件前后将保持不变。本实验将演示这种守恒现象。 能量可以被定义为 "做功的能力，" 这涉及机械能与功之间的关系。飞行的抛射物撞击静止物体时会对这些物体做功，例如炮弹击中砖墙并将其击碎，或锤子将钉子钉入木头中。在所有这些情况下，都有一个力作用于物体，并使其发生位移。运动中的物体具有做功的能力，因此它具有能量，这种能量即为动能。在本实验中，重力将对滑块做功。

来源：Ketron Mitchell-Wynne，博士， Asantha Cooray，博士，物理系 & 天文学，加州大学尔湾分校物理科学学院，加利福尼亚州尔湾 当一壶水放在加热的炉灶上时，热量被认为会从炉灶"流"向水。当两个或多个物体彼此处于热接触状态时，热量会自发地从较热的物体流向较冷的物体，即朝着使物体间温度趋于相等的方向流动。例如，当冰块放入一杯室温水中时，水中的热量会流向冰块，导致冰块开始融化。通常，“热"量"”一词的使用并不一致，常被简单地用来指代某物的温度。在热力学语境中，热量与功一样，被定义为能量的传递形式。热量是由于温度差异而从一个物体传递到另一个物体的能量。

来源： Ketron Mitchell-Wynne，博士 Asantha Cooray，博士，物理系 & 天文学，物理科学学院，加州大学尔湾分校，加利福尼亚州尔湾市 热力学第二定律是自然界的一条基本定律。该定律指出，系统的熵总是随时间增加，或在理想情况下保持不变，例如当系统处于稳态或经历"可逆过程"时。如果系统经历的是不可逆过程，则其熵总是增加。这意味着熵变 ΔS...