曲线或许比直线更快到达终点？
指尖一触便可施展光电魔法？
一个锥体竟会“自动”向上滚？
在浙江大学紫金港校区的
物理演示实验室里
上演着一个个“万万没想到”的奇妙现象
第十四期“ZJU校园体验官”
在物理实验教学中心
副主任郑远等学科向导的带领下
一起走进这间神奇实验室
探索经典物理学科背后的
基础学科奥秘
寓教于乐，体验物理奥秘
“有时候‘走弯路’比‘走直线’更快抵达终点！”在力热声学厅，一个个简单的实验不断“颠覆”体验官们的常识：
锥体轨迹看似上移，却隐藏着刚体质心受重力下移的原理；曲线“超越”了直线，成为小球下落轨道的“最速降线”，最快到达底端；摆长对单摆周期的影响使蛇形摆拥有了独特的姿态；轻轻敲击音叉，就能见证同频共振的浪漫......一切都似乎捉摸不透，却又有理可循。
走入光学厅，体验官们的目光便都聚焦在魔幻的辉光球上。妖冶艳丽的辉光在玻璃球罩中舞动；触摸球罩时，光束便聚集在指尖；指尖移动，光束似游龙奔腾，随之而动，仿佛施加了玄妙的魔法。
这个典型的实验，生动地展示了高压电场对稀薄气体的电离发光现象。“人体的接触使得球中心与手之间产生极大的电势差，因而在电离的稀薄惰性气体间形成明亮的通路。生活中的钠灯路灯、氙气车灯，还有汞灯日光灯，也都类似地发出独特的光。”助理实验师张利介绍道。
正是有了光，我们开始感知万物的颜色，走入五彩斑斓的物理世界。从凹凸透镜的光线路径、三原色下的七彩谱系，到光热效应推动的风车、似真似幻的“万丈深渊”，体验官们在光学厅体验到了真正“光怪陆离”的世界。
力学厅里的一个手持自行车轮能玩出怎样的花样？体验官们纷纷坐在凳子上，双手持握着转轴。在施加外力后，竖直的车轮迅速向一侧倾斜，并通过角动量的传递牵动凳子朝一侧旋转。“这个角动量守恒实验利用了茹科夫斯基凳的特点，将陀螺的进动效应展现地更为直观。”郑远介绍道。
这种角动量守恒的规律，在航天器的姿态调整中被应用得淋漓尽致：以空间站内部高速旋转的陀螺仪作为支撑点，推动陀螺仪角动量旋转就能获得反作用力矩使空间站姿态改变。
在电磁学厅，体验官们不仅体验了静电实验，“get”爱因斯坦“同款”发型，也体验了“明暗交替”的电磁实验。感应电磁场的变化会使导体中产生感应电流，带有灯泡的金属线圈相互靠近便能发出光亮。
物理，看似高深莫测，其实“近在眼前”！通过手把手的实践，体验官们亲自动手搭建电路，通过并联电阻分流等操作，实现以小量程电流表量度较大的电流，更是将书本上的电流计算公式应用到了实际电路操作中。
文学院2021级本科生汪眺宇感慨道：“尘封已久的物理知识再一次吸引了我，让我相信文科生也应当多多体验理化实验，将理论应用在实践中。”
春风化雨，深化学科熏陶
坐落在紫金港校区东四教学楼，这间280平方米的物理实验室总是能唤醒同学们对科学的热爱和探索。自2021年初正式对公众开放以来，物理演示实验室已先后成为中国科协和中国物理学会全国科普教育基地、全国青少年科技教育工作者培训与实践基地和浙江省物理学会青少年科普教育基地，将成为学校开展基础物理教学、科普教育和交流活动的重要窗口。
“我们这里有超过200件的演示实验仪器。除了厂家购买、合作研发，还有很多师生共创、学科竞赛转化的成果。”在郑远的带领下，体验官们看到了由同学们自主设计的一款款实验仪器：旋风小球、混沌电路演示仪、虹霓特性演示仪、汽笛装置、换能器超声悬浮与控制……
对于老师们而言，这是不断引导学生于实践中感知前沿科技背后的基础理论，激发探究高阶学问的能力与潜力；于学生们而言，这是不断夯实学科基础、提升综合能力，树立成为引领未来的物理拔尖人才的兴趣与志向。“我们鼓励同学们在实践中不断增进对物理原理的认知。通过展示他们的原创设计，也能进一步激发他们探索物理的热情。”郑远说。
“通过这门课程，我看到了物理知识的广阔，它不仅是前沿科技的基础，也是我们生活中的点点滴滴。将来，我不仅要做一名科学知识的学习者，也要做一名科学的传播者。”来自物理学院2021级的夏梓芸同学如是说。
“万万想不到”的事与物，却能在物理的世界中揭开面纱。作为研究自然界基本规律的科学，物理学科揭示着事物发生和发展的规律；它也是文明进步的希望，每一轮科技革命背后对应着物理学科的大发展、大繁荣。正是有了物理学科，许多应用科学领域得以“站在巨人的肩膀上”迅猛发展。
在物理演示实验室，我们透过设计精妙的一项项实验，读懂自然的密码，深刻体悟物理学科的魅力——看清事物的本质，然后坚定地热爱这广博的一切。
来源 | 浙江大学
