“力学基础实验”学前诊断 1.[ 如图1是用游标卡尺测量时的刻度图，为20分度游标尺，读数为：__________cm。图2中螺旋测微器的读数为：________mm。 解析：20分度的游标卡尺，精确度是0.05 mm，游标卡尺的主尺读数为13 mm，游标尺上第15个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标尺读数为15×0.05 mm＝0.75 mm，所以最终读数为： 13 mm＋0.75 mm＝13.75 mm＝1.375 cm。 螺旋测微器的固定刻度为0.5 mm， 可动刻度为20.0×0.01 mm＝0.200 mm， 所以最终读数为0.5 mm＋0.200 mm＝0.700 mm。 答案：1.3750.700 2．[考查游标卡尺和螺旋测微器的使用和读数] (1)根据单摆周期公式T＝2πl g，可以通过实验测量当地的重力加速度。如图甲所示， 将细线的上端固定在铁架台上，下端系一小钢球，就做成了单摆。 用游标卡尺测量小钢球直径，示数如图乙所示，读数为________ mm。 (2)在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中，利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图所示，校零时的读数为________ mm，合金丝的直径为________ mm。
解析：(1)该游标尺为十分度的，根据读数规则可读出小钢球直径大小。 (2)由于螺旋测微器开始起点有误差，估读为0.007 mm，测量后要去掉开始误差。 答案：(1)18.6(2)0.0070.639(0.638～0.640) 3.[ 某同学利用如图所示装置研究小车的匀变速直线运动。 (1)实验中，必须的措施是________。 A．细线必须与长木板平行 B．先接通电源再释放小车 C．小车的质量远大于钩码的质量 D．平衡小车与长木板间的摩擦力 (2)他实验时将打点计时器接到频率为50 Hz的交流电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图所示(每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出)。s1＝3.59 cm，s2＝4.41 cm，s3＝5.19 cm，s4＝5.97 cm，s5＝6.78 cm，s6＝7.64 cm。则小车的加速度a＝________ m/s2(要求充分利用测量的数据)，打点计时器在打B点时小车的速度v B＝________ m/s。(结果均保留两位有效数字) 解析：(1)利用打点计时器研究小车的匀变速直线运动时，为顺利完成实验，保证实验效果，细线与长木板要平行，否则小车受力会发生变化，选项A正确；为打的点尽量多些，需先接通电源，再释放小车，选项B正确；本题中只要保证小车做匀变速运动即可，无须保证小车质量远大于钩码的质量，选项C错误；同理，小车与长木板间可以有不变的摩擦力，无须平衡摩擦力，选项D错误。故必须的措施是A、B选项。
力学基础实验 1.[ 如图1是用游标卡尺测量时的刻度图，为20分度游标尺，读数为：__________cm。图2中螺旋测微器的读数为：________mm。 解析：20分度的游标卡尺，精确度是0.05 mm，游标卡尺的主尺读数为13 mm，游标尺上第15个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标尺读数为15×0.05 mm＝0.75 mm，所以最终读数为： 13 mm＋0.75 mm＝13.75 mm＝1.375 cm。 螺旋测微器的固定刻度为0.5 mm， 可动刻度为20.0×0.01 mm＝0.200 mm， 所以最终读数为0.5 mm＋0.200 mm＝0.700 mm。 答案：1.375 0.700 2．[考查游标卡尺和螺旋测微器的使用和读数] (1)某实验中需要测量一根金属丝的直径(约0.5 mm)，为了得到尽可能精确的测量数据，应从实验室提供的米尺、螺旋测微器和游标卡尺(游标尺上有10个等分刻度)中，选择______________进行测量。 (2)用游标卡尺(游标尺上有50个等分刻度)测定某工件的宽度时，示数如图所示，此工件的宽度为________mm。 解析：(1)金属丝的直径约0.5 mm，而游标卡尺精确度才0.1 mm，螺旋测微器精确度可达0.01 mm，故应选择螺旋测微器进行测量。 (2)由于50分度的游标卡尺精确度为0.02 mm，主尺上读数为23 mm，游标尺上第11格与主尺刻度对齐，故游标尺的读数为0.22 mm，所以工件宽度为23.22 mm。 答案：(1)螺旋测微器(2)23.22 3.[
某同学利用如图所示装置研究小车的匀变速直线运动。 (1)实验中，必需的措施是________。 A ．细线必须与长木板平行 B ．先接通电源再释放小车 C ．小车的质量远大于钩码的质量 D ．平衡小车与长木板间的摩擦力 (2)他实验时将打点计时器接到频率为50 Hz 的交流电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图所示(每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出)。s 1＝3.59 cm ，s 2＝4.41 cm ，s 3＝5.19 cm ，s 4＝5.97 cm ，s 5＝6.78 cm ，s 6＝7.64 cm 。则小车的加速度a ＝________ m/s 2 (要求充分利用测量的数据)，打点计时器在打B 点时小车的速度v B ＝________ m/s 。(结果均保留两位有效数字) 解析：(1)利用打点计时器研究小车的匀变速直线运动时，为顺利完成实验，保证实验效果，细线与长木板要平行，否则小车受力会发生变化，选项A 正确；为打的点尽量多些，需先接通电源，再释放小车，选项B 正确；本题中只要保证小车做匀变速运动即可，无须保证小车质量远大于钩码的质量，选项C 错误；同理，小车与长木板间可以有不变的摩擦力，无须平衡摩擦力，选项D 错误。故必需的措施是A 、B 选项。 (2)由s 4－s 1＝3a 1T 2、s 5－s 2＝3a 2T 2、s 6－s 3＝3a 3T 2 知加速度a ＝a 1＋a 2＋a 33＝s 4＋s 5＋s 6－s 1－s 2－s 39T 2＝0.80 m/s 2 打B 点时小车的速度v B ＝ s 1＋s 22T ＝0.40 m/s 。 答案：(1)AB (2)0.80 0.40 4．[考查验证力的平行四边形定则] (2018·天津高考)某研究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，所用器材有：方木板一块，白纸，量程为5 N 的弹簧测力计两个，橡皮条(带两个较长的细绳套)，刻度尺，图钉(若干个)。 (1)具体操作前，同学们提出了如下关于实验操作的建议，其中正确的有________。 A ．橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上 B ．重复实验再次进行验证时，结点O 的位置可以与前一次不同
初中物理力学实验专题训练 1．天平：某同学用托盘天平测量物体质量时 （1）他把已经调节好的托盘天平搬到另一实验桌上，则使用前应（） A．只要将天平放在水平台上B．只要调节横梁平衡 C．不需要再调节D．先将天平放在水平台上，再调节横梁平衡 （2）当他把天平重新调好后，就把药品放在天平的右盘中，用手向左盘中加减砝码，并移动游码，直到指针指到分度盘的中央，记下盘中砝码的质量就等于物体的质量。他的操作中的错误是。 （3）当他改用正确的操作方法后，盘中砝码和游码的位置如图3所示，则物体的质量是。 2．量筒：用量筒测液体的体积时，筒中的液面是凹形的，测量者的视线应与凹面的____相平（填“顶部”、“底部”）。如图4所示，其中同学读数正确，量筒中液体的体积为 cm3。测量形状不规则的固体体积，由图5可知，液体的体积为_____cm3，固体的体积为____cm3。 3．弹簧测力计：使用弹簧测力计应注意的是：使用前要观察量程和分度值，指针要___________。使用过程中，指针、弹簧不得与外壳有摩擦．使用过程中，拉力不能超过弹簧测力计的_________。如图6所示，弹簧测力计测量范围是_______，指针所示被测物重是______N。 4．压强计：研究液体压强所用的仪器是_______，它是根据U形管两边液面出现的_________来测定液体内部压强的。 （1）在做“液体内部的压强”实验时，如图7所示，该实验的现象说明。 图7
（2 序号液体深度 （cm） 橡皮膜 方向 压强计 左液面 （mm） 右液面 （mm） 液面高度差 （mm） 1 水 3朝上18621428 23朝下18621428 33朝侧面18621428 46朝侧面17122958 59朝侧面15824284 6盐水9朝侧面15424692 根据上表中的数据，比较序号为___________的三组数据可得出结论：液体的压强随深度增加而增大；比较序号为__________的三组数据可提出结论：在同一深度，液体向各个方向的压强相等；比较序号为______________的两组数据可得出结论：不同液体的压强还跟密度有关。 5．如图12所示，是一个小球运动时的频闪照片，频闪时间间隔为0．02s，闪亮时间千分之一秒可忽略不计。根据照片记录的小球位置，分析解决下列问题： （1）小球从位置a 运动到位置d所用的时间是多少？ （2）小球所作的运动是不是匀速运动？判断的依据是什么？ （3）小球从位置a 运动到位置d 的平均速度有多大？ 图12 6．小明同学通过实验来研究影响浮力大小的因素，做了如图18所示的一系列实验。 图18
1 气体力学原理 目前大部分冶金炉(除电炉外)热能的主要来源就是靠燃烧燃料来供给的。燃料燃烧需要供入炉内大量空气,并在炉内产生大量的炉气。高温的炉气就是传热的介质,当它将大部分热能传给被加热的物料以后就从炉内排出。 气体在炉内的流动,根据流动产生的原因不同,可分为两种:一种叫自由流动,一种叫强制流动。 自由流动就是由于温度不同所引起各部分气体密度差而产生的流动; 强制流动就是由于外界的机械作用而引起的气体流动,如鼓风机鼓风产生的压力差。 1、1 气体的主要物理性质与气体平衡方程式 1、气体的主要物理性能 液体与气体,由于分子间的空隙比固体大,它们都不能保持一定的形状,因而具有固体所没有的一种性质——流动性。 液体与气体统称为流体。 由于液体与气体具有流动性,因而它们能将自身重力与所受的外力按原来的大小向各个方向传递,这就是气体与液体的共同性。 气体与液体又各自具有不同的特性: ⑴液体就是不可压缩性流体(或称非弹性流体);气体就是可压缩性流体(或称弹性流体)。 在研究气体运动时,应注意气体的体积与密度随温度与压力的变
化,此为气体区别于液体的一个显著特性。 ⑵液体在流动过程中基本不受周围大气的影响;气体在流动过程中受周围大气的影响。 气体的主要物理性能如下: ⑴ 气体的温度 温标就是指衡量温度高低的标尺,它规定了温度的起点(零点)与测量温度的单位。 目前国际上常用的温标有摄氏温标与绝对温标两种: a 、摄氏温标: 在标准大气压下(760mmHg),把纯水的冰点定为零度,沸点定为100度,在冰点与沸点之间等分为100个分格,每一格的刻度就就是摄氏温度1度,用符号t 表示,其单位符号为℃。 b 、绝对温标: 即热力学温标,又名开尔文温标,用符号T 表示,其单位符号为K 。这种温标就是以气体分子热运动平均动能超于零的温度为起点,定为0 K,并以水的三相点温度为基本定点,定为273、16K,于就是1 K 就就是水的三相点热力学温度16 .2731。 绝对温标与摄氏温标的关系: T ＝273、15+ t K 气体在运动过程中有温度变化时,气体的平均温度常取为气体的始端温度t 1与终端温度t 2的算术平均值,即:
第8章 气体的一元流动 一、 学习的目的和任务 1．掌握可压缩气体的伯努利方程 2．理解声速和马赫数这两个概念 3．掌握一元气体的流动特性，能分析流速、流通面积、压强和马赫数等参数的相互关系 4．掌握气体在两种不同的热力管道（等温过程和绝热过程）的流动特性。 二、 重点、难点 1．重点： 声速、马赫数、可压气体的伯努利方程、等温管道流动、绝热管道流动 2．难点： 声速的导出、管道流动参数的计算 由于气体的可压缩性很大，尤其是在高速流动的过程中，不但压强会变化，密度也会显著地变化。这和前面研究液体的章节中，视密度为常数有很大的不同。 气体动力学研究又称可压缩流体动力学，研究可压缩性流体的运动规律及其应用。其在航天航空中有广泛的应用，随着研究技术的日益成熟，气体动力学在其它领域也有相应的应用。本章将简要介绍气体的一元流动。 8.1 气体的伯努利方程 在气体流动速度不太快的情况下，其压力变化不大，则气体各点的密度变化也不大，因此可把其密度视为常数，即把气体看成是不可压缩流体。这和第四章研究理想不可压缩流体相似，所以理想流体伯努利方程完全适用，即 22 1122 1222p u p u z z g g g g ρρ++=++ (8.1-1) 上式中12,p p ——流体气体两点的压强； 12,u u ——流动气体两点的平均流速 在气体动力学中，常以g ρ乘以上式（8.1-1）后气体伯努利方程的各项表示称压强的
形式，即 2 212 11222 2 u u p gz p gz ρρρρ++ =++ (8.1-2) 由于气体的密度一般都很小，在大多数情况下1gz ρ和2gz ρ很相近，故上式(8.1-2)就可以表示为 2 212 122 2 u u p p ρρ+ =+ (8.1-3) 前面已经提到，气体压缩性很大，在流动速度较快时，气体各点压强和密度都有很大的变化，式(8.1-3)就不能适用了。必须综合考虑热力学等知识，重新导出可压缩流体的伯努利方程,推导如下。 如图8-1所示，设一维稳定流动的气体，在上面任取一段微小长度ds ，两边气流断面1、2的断面面积、流速、压强、密度和温度分别为A 、u 、p 、ρ、T ；A dA +、 u du +、p dp +、d ρρ+、T dT +。 取流段1-2作为自由体，在时间dt 内，这段自由体所作的功为 ()()()W pAudt p dp A dA u du dt =-+++ (8.1-4) 根据恒流源的连续性方程式，有uA C ρ=（常数），所以上式(8.1-4)可写成 ()p p dp p p dp W Cdt Cdt Cdt d d ρ ρρρρρ ++= - =-++ 由于在微元内，可认为ρ和d ρρ+很相近，则上式可化简为 图8-1 ds 微元流段
基础力学实验绪论 1.基础力学实验一般分为材料的力学性质测定，实验静态应力测试实验，振动和动应力测试实验，综合性测试实验。 2.在力学实验测量中，对于载荷不对称或试件几何性质不对称时，为提高测量精度，常采用对称测量法。 3.若载荷与其对应的响应值是线性关系，则载荷增量与其对应的响应值增量也是线性关系。（正确） 4.对于任何测量实验，加载方案均可采用增量法。（错误） 5.载荷与变形的关系为ΔL=FL/EA 简支梁各阶固有频率的测量实验 1.简支梁横向振动固有频率若为f1=20HZ，则f3=180HZ。(f1:f3=1:9) 2.共振相位判别法判断共振时，激振信号与振动体振动位移信号的李萨如图是正椭圆。 3.共振相位判别法判断共振时，激振信号与振动体速度信号的李萨如图是斜线。 4.共振相位判别法判断共振时，激振信号与振动体加速度信号的李萨如图是正椭圆。 5.物体的固有频率只有一个。（错误） 6.物体的共振频率就是物体的固有频率。（错误） 压杆稳定测试实验 1.关于长度因数μ，正确说法是：其它条件相同时约束越强，μ越小 2.关于柔度λ，正确的说法是：其它条件相同时压杆越长，λ越大 3.关于压杆稳定性，正确的说法是：要让欧拉理论可用，应使压杆的柔度进尽可能大 4.在以下所列的仪器设备中，压杆稳定实验所需要的是：压杆稳定试验台数字测力仪计算机 5.两端球形铰支的压杆，其横截面如下图所示，该压杆失稳时，横截面对中性轴的惯性半径i=0.577mm（i=h/sqrt(12)=2/sqrt(12)=0.577mm) 6.已知某理想中心压杆的长度为l，横截面的惯性矩为l，长度因数为μ，材料的弹性模量为 为E，则其欧拉临界力Fcr= 7.已知某理想中心压杆的长度为l，横截面的惯性半径为i，长度因数为μ，则该压杆的柔度λ=μl/i 8.两端铰支的细长压杆，若在其中点加一个铰支座，以约束该截面的水平位移，则增加该约束后压杆的欧拉临界力是原来的4倍。 弯扭组合变形实验 1.在弯扭组合实验中，圆轴下表面测点处包含横截 面和径向截面的应力状态为 2.在弯扭组合实验中，圆轴中性轴测点处包好横街面和径向截面的应力状态为
中南大学基础力学实验答案 基础力学实验绪论 1.基础力学实验一般分为材料的力学性质测定，实验静态应力测试实验，振动和动应力测试实验，综合性测试实验。 2.在力学实验测量中，对于载荷不对称或试件几何性质不对称时，为提高测量精度，常采用对称测量法。 3.若载荷与其对应的响应值是线性关系，则载荷增量与其对应的响应值增量也是线性关系。（正确） 4.对于任何测量实验，加载方案均可采用增量法。（错误） 5.载荷与变形的关系为ΔL=FL/EA 简支梁各阶固有频率的测量实验 1.简支梁横向振动固有频率若为f1=20HZ ，则f3=180HZ 。(f1:f3=1:9) 2.共振相位判别法判断共振时，激振信号与振动体振动位移信号的李萨如图是正椭圆。 3.共振相位判别法判断共振时，激振信号与振动体速度信号的李萨如图是斜线。 4.共振相位判别法判断共振时，激振信号与振动体加速度信号的李萨如图是正椭圆。 5.物体的固有频率只有一个。（错误） 6.物体的共振频率就是物体的固有频率。（错误） 压杆稳定测试实验 1.关于长度因数μ，正确说法是：其它条件相同时约束越强，μ越小 2.关于柔度λ，正确的说法是：其它条件相同时压杆越长，λ越大 3.关于压杆稳定性，正确的说法是：要让欧拉理论可用，应使压杆的柔度进尽可能大 4.在以下所列的仪器设备中，压杆稳定实验所需要的是：压杆稳定试验台 数字测力仪 计算机 5.两端球形铰支的压杆，其横截面如下图所示，该压杆失稳时，横截面对中性轴的惯性半径i=0.577mm （i=h/sqrt(12)=2/sqrt(12)=0.577mm) 6.已知某理想中心压杆的长度为l ，横截面的惯性矩为l ，长度因数为μ，材料的弹性模量为 为E ，则其欧拉临界力Fcr=22) (l EI μπ 7.已知某理想中心压杆的长度为l ，横截面的惯性半径为i ，长度因数为μ，则该压杆的柔度λ=μl/i 8.两端铰支的细长压杆，若在其中点加一个铰支座，以约束该截面的水平位移，则增加该约束后压杆的欧拉临界力是原来的4倍。 弯扭组合变形实验 1.在弯扭组合实验中，圆轴下表面测点处包含横截面 和径向截面的应力状态为
基础力学实验报告 在这个学期我们学了基础力学实验课这门课，从大二到现在，我们已经学习了理论力学、材料力学和结构力学等力学课程。虽然学习了很多东西，但是对于实践内容我们却知之甚少，因此开设一门基础力学实验课是很有必要的。对于我们之前所学的东西不仅是一个复习的过程，更是一个将理论联系实际的过程，对于我们更好的掌握力学知识具有极大的帮助。 这个学期一共做了6次实验，上了两节视频学习课。在那几次实验中，我印象最深的是最后那次贴应变片的实验，那次实验客观上来说是很复杂的，从打磨应变片到擦洗、再到焊接最后测出应变值，我们都费了很大的心思，但很不幸的是我们的应变片在我们进行测应变的时候出现了一些问题，无法输出结果，于是我们请教了老师来帮忙，于是才发现我们接线的时候不小心把线接到了试件上面，造成了短路现象，于是我们只得返工重做了，这时候大多数同学已经做好了实验准备回去，我们心里也有些急躁。这时老师说叫我们不要急，让我们重新做一个，他会一直陪着我们做完这个实验的。于是我们很受鼓舞，加紧了实验进度，老师也是一直在一旁知道我们整个过程。终于我们做完了实验，得到了满意的结果。在这个实验中我学到的更多不是如何做好一个实验，而是老师对我们的一丝不苟和无限关怀，作为一个工科生，我觉得一丝不苟的工作和学习态度是我们要陪伴一生的品质。 还有一个就是在最后一节课上老师给我们安排视频学习课，视频
是关于我们大学生如何创新发明的，在上面展示了很多很有意思的发明创造，但实际上它们背后的原理对于我们却是如此的熟悉。我们不得不感叹人的创意是无穷的，我们要学会善于思考和敢于探索的精神，对于我们心里面的一点点创意我们要认真的对待，给予它更多地热情和努力，只有这样我们才能做出我们想要的东西来。因此我总结：作为工科生我们应该具有发散性思维和创新精神，我们是国家未来的希望，我们要充分发挥我们的主观能动性来发明创造，对于我们的创意，学校也会给予充分地支持。这是我们最大的后盾，所以我们应该无所顾忌，努力去做出我们想要的东西来！
基础力学实验总结 运力0903 孙宇（200998002）交流生 时光荏苒，如白驹过隙般，送走了2010，迎来了2011，与此同时，我作为交流生在大连理工大学的第一学期即将告一段落，基础力学实验这门课程如一位每周必相见陪伴了我十多周的老友一样在笔试结束后画上了一个句号。正应了那句话，天下没有不散的宴席。说实在的，有点依依不舍。可能作为一个学生来说，这有点不可理喻，应该来说，天下没有怀念上课的学生吧！可是，不禁想得不少。因为作为交流生，虽然是同专业，可是我们的培养计划和大工的同学差得好多，所以有些前序课程没上，而且课程安排得不是那么合理，一个学期四十多必修学分包括四个实验课程造成了一学期都在一种晕头转向的状态中度过。虽然得承认自己还是不够抓紧，可是有的时候有的时候还是觉得时间很不够用，很多老师布置的任务不能积极地有效地完成，觉得这是这学期最大的问题。现在大部分课程已经结课，终于可以静下心来好好复习，好好想想这学期所学习的知识，可是还是觉得好累。现在为了完成任务，在写这篇总结，虽然有点不情愿，但是思考中让我由衷怀念这门课、老师，学习的很多知识，实践的很多想法。现在甚至有点后悔在课程过程中不能以更加很好的心态来更充分地享受这门课程带来的知识、能力，甚至是乐趣。 说起最喜欢的实验，也许是我太博爱或者是贪心，我不好说是哪一个，因为每个实验现在想起来还是真的真的都乐在其中，觉得每个都那么有意思，尽管中间出现了很多问题，夹杂着想早点完成的想法，暴露了我们很多缺点，但是享受是真的，从小的时候，我就很喜欢做实验，所以这门课程过程中，即使有的时候原理有的还是有点不明白，我也是经常喜欢抢着动手操作的那个！也就是在做实验的过程中也明白了其中的原理。尤其是最后一个开放试验，其实我是到试验做完才明白了这个试验的布片原理，而且由于我们的马虎草率，不仅浪费了很多应变片和其它试验材料，而且试验还是以失败告终，受到了老师的批评，看着大工的同学都成功地完成有点尴尬，可是，从中收获的却不是仅仅失败的气馁。因为虽然试验是失败的，可是只是我想我只是后知的吧，却不一定少。 要说起，最喜欢的教学环节，我想我喜欢的应该是笔试吧。这个答案可能会被人笑话，觉得我特假，应试这么多年，哪会有学生喜欢笔试啊，可是我收获最多的也恰恰是笔试。开始，听说基础力学实验还有笔试，我有点懵，觉得怎么试验还会有笔试成绩，但是，后来到复习的时候，因为要笔试所以书会比做试验预习看得细致得多，而且各个试验在脑中又有了比较和相互联系，所以对这门课程的全部实验有了很成体系化的掌握和更深刻的理解，明白了很多当初似懂非懂的问题，一些知识的盲点也得到了补充，可以说有了比较全面的掌握。可以这么说，如果这门课以试验结束为结尾，我想很多东西慢慢就会被淡忘，而一次“轻松”的笔试让这些在脑中会固结更长时间，而且更容易使学过的试验方法融入以后的学习工作生活中。而且这次考试以开卷形式，是我们复习更着重了知识公式定理方法间的联系的理解而非单纯记忆背诵，所以我现在理解了大连理工的特色——实验有笔试部分的原因了。现在觉得这项设计真的很有必要。 还有一点建议，不知道合不合理。我觉得实验的过程应该遵从知识发现的过程。其实有的时候学生在看讲义上试验原理和听老师的讲解时，没有很深刻的理解，不如先让同学简单预习后，在听从老师讲的操作方法注意事项下先做试验后，让学生自己发现规律后，老师联系刚才的实验情况引入试验原理，并引入一些生产实例，我想这样更便于学生深刻掌握吧。我想可能力学课程应该和试验有层次地开展，有些时候课程还没有上，试验就开始了，这样效果可能不好。当然这只是我的个人观点，可能不易施行。 大概，我对试验的想法就是这样，可是时间有限，不能再展开谈论。 感谢老师这么长时间以来的特别关心与照顾，望老师在新的一年里身体健康，工作顺利，
力学实验基础与创新 附答案及解析 1.(2018·全国卷Ⅰ)如图(a)，一弹簧上端固定在支架顶端，下端悬挂一托盘；一标尺由游标和主尺构成，主尺竖直固定在弹簧左边；托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置，简化为图中的指针． 现要测量图(a)中弹簧的劲度系数．当托盘内没有砝码时，移动游标，使其零刻度线对准指针，此时标尺读数为1.950 cm ；当托盘内放有质量为0.100 kg 的砝码时，移动游标，再次使其零刻度线对准指针，标尺示数如图(b)所示，其读数为____________cm.当地的重力加速度大小g 取9.80 m/s 2，此弹簧的劲度系数为____________N/m(保留3位有效数字)． 解析 标尺的游标为20分度，精确度为0.05 mm ，游标的第15个刻度与主尺刻度对齐，则读数为37 mm ＋15×0.05 mm＝37.75 mm ＝3.775 cm ． 弹簧形变量x ＝(3.775－1.950) cm ＝1.825 cm ， 砝码平衡时，mg ＝kx ， 所以劲度系数k ＝mg x ＝ 0.100×9.801.825×10－2 N/m≈53.7 N/m.(保留3位有效数字) 答案 3.775 53.7 2．(2017·全国卷Ⅲ)某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，将画有坐标轴(横轴为x 轴，纵轴为y 轴，最小刻度表示1 mm)的纸贴在桌面上，如图(a)所示．将橡皮筋的一端Q 固定在y 轴上的B 点(位于图示部分之外)，另一端P 位于y 轴上的A 点时，橡皮筋处于原长． (1)用一只测力计将橡皮筋的P 端沿y 轴从A 点拉至坐标原点O .此时拉力F 的大小可由测力计读出．测力计的示数如图(b)所示，F 的大小为____________ N ． (2)撤去(1)中的拉力，橡皮筋P 端回到A 点，现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将P 端拉至O 点．此时观察到两个拉力分别沿图(a)中两条虚线所示的方向，由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F 1＝4.2 N 和F 2＝5.6 N ． (ⅰ)用5 mm 长度的线段表示1 N 的力，以O 点为作用点，在图(a)中画出力F 1、F 2的图示，然后按平行四边形定则画出它们的合力F 合；
第5章 气体力学计算 冶金炉内气体流动的显著特征： 第一：炉内气体为热气体（即炉内气体的温度高于周围大气的温度）； 第二：炉内热气体总是与大气相通的，而且炉内热气体的密度小于周围大气的密度，所以炉内气体的流动状况受大气的影响。 ξ5.1 热气体相对于大气的特殊规律 一、热气体的压头 单位体积流体的能为： 位能：ρgz 静压能：P 动能：2 2 W ρ 对于炉内热气体在流动过程中，虽然同样具有这三种能量，但由于周围大气对其流动的影响，这三种能量只能用相对值来表示，即 单位（体积）热气体所具有的位能与外界同一平面上单位（体积）大气所具有的位能之差称为位压头。同理也有动压头和静压头之称呼。但是在通常情况下，大气的流速比流体的流速小得多，所以热气体的动压头也就是热气体本身所具有的动能。 1.热气体的位压头——几何压头 (1)阿基米德浮力原理 (2)有效重力 设流体的密度为g ρ,体积V ，大气的密度为a ρ，则流体在大气中所受到的浮力为gV a ρ 流体本身的重力为gV g ρ 有效重力为)gV -(gV -gV a g a g ρρρρ= 单位体积流体的有效重力为)g -( a g ρρ 当a ρρ>g 时有效重力为正,方向竖直向下,流体在大气中下沉;反之则流体在大气中上浮,由于热气体温度高于大气温度,所以,a g ρρ< 故热气体有效重力为负,方向向上,热气体在大气中有自动上浮的趋势。 (3)热气体的位压头及其分布规律 如图5-1-2所示
-)gH -(gH -gH h a g a g g ρρρρ== 当基准面取在上方，高度向下量度时为正，故 )g -H()g --H(h g g a a g ρρρρ==（此时H 为正值） 分布规律：线性，上小下大 注意：由于热气体有自动上升趋势，所以热气体由下向上流动时，位压头是流动的动力。反之，热气体自上向下流动时，位压头应作阻力来对待。 2.热气体静压头及其分布规律 (1)定义：热气体的静压头与同一水平面大气静压头压力之差，即相对压力，常称做表压力，用hs 表示。 (2)分布规律 A .静止液体表压力分布规律：上小下大 B.热气体表压力分布规律：上大下小 注意： 当在某一平面上，热气体的表压力为零时，称此面为零压面。在零压面以上，热气体表压力为正，若有缝隙，则热气体将外逸。反之，在零压面以下，热气体表压力为负，冷空气将会被吸入。冶金炉的操作过程中常将零压面控制在炉底上，使炉膛呈正压区，而烟道则为负压区。 3.热气体的动压头 由定义知，热气体的动压头22 a a 2d W 2W 2-W 2h g g ρρρ≈= 二、热气体平衡方程式 s2g2s1g1h h h h +=+ 三、热气体管流伯努利方程式（双流伯努利方程式） 1.表达式：实际流体管流伯努利方程式为 222221211h P e 2 eg z e 2eg z +++=++W P W 热气体管流伯努利方程式为
窑炉分类：连续式和间歇式 连续式的主要是隧道窑，间歇式的有倒焰窑 耐火材料分类： 1、硅质和硅酸铝质耐火材料有粘土砖含氧化铝30-40%，氧化硅50-65%少量碱金属氧化物。 半硅砖氧化铝少于30%，氧化硅大于65%。高铝砖氧化铝46%以上，其耐火温度和荷重软化点比粘土砖高，化学稳定性好，但热稳定性低。硅砖含氧化硅93%以上。刚玉砖。 2、镁质和锆质有镁硅砖、镁砖、镁铝砖、含锆耐火材料有锆石英砖等。 3、碳化硅耐火材料 耐火材料的性能指标： 1、耐火度：指材料在高温下抵抗熔化的性能。 2、荷重软化点：指耐火材料在一定压强下加热，发生一定变形和坍塌的温度。 3、热稳定性： 4、化学稳定性： 5、高温体积稳定性（尺寸稳定性）： 燃料的燃烧： 隧道结构包括四个部分： 1、窑体：由窑墙、窑顶和窑车衬砖围成码烧坯体的空间。是传热和坯体进行物化反应的主 要场地。 2、窑内输送设备：一般是窑车，还有输送带、推板等，轻型窑车隧道窑是发展方向。 3、燃烧设备： 4、通风设备：使窑内的气流按一定的方向流动，并维持窑内温度、气氛、压力制度。 隧道窑的基本原理、传热技术、气体流动： 1、原理：包括燃料燃烧、气体力学、传热。 隧道窑内的气体流动： （一）各种压头对气体流动的影响：几何压头、静压头、动压头、阻力损失压头。 （二）料垛码法对流速流量的影响： 2、隧道窑内的传热：方式有三：导热、对流传热、热辐射。（计算） 主要是燃烧产物的气体辐射传热和强制对流传热，与电热窑炉的传热方式不同。 3、烧成制度：包括压力制度、气氛制度、温度制度。 烧成阶段： 4、隧道窑炉的改善措施： 电热窑炉的优缺点：不需要燃烧设备、通风设备，结构简单、加热空间紧凑、空间热强度较高，热效率高、制品不受烟气和灰影响，温度便于精确控制，产品质量好。电热元件一般要有保护气氛，元件消耗大，设备昂贵。 电阻炉分类：采用电热元件将电能转换成热能以加热工件的设备 （一）间歇操作电阻炉：箱式、井式（立式） （二）半连续操作电阻炉：钟罩式、台车式 （三）连续操作：窑车式电热隧道窑、传送带式电阻炉 电热体材料满足条件和性质： 1、发热温度满足工要求。 2、较高的比电阻和较小的电阻温度系数，高温下性能稳定。 3、优良的机械性能，热膨胀系数小，成本低，合理使用材料。
气体流动计算 连续性方程： 流体在管道中作稳定流动时，同一时间内流过管道每一截面的流量质量相等。即： 式中：q--体积流量m3/s 能量方程： 如果流体流动为稳定流，由能量守恒关系可求得几种形式的能量方程： 不可压缩流体的伯努里方程： 式中： --截面1、2间全部沿程压力损失； 式中：l、d--管路长度和管内径m； λ--管路沿程阻力系数，其值与气体的流动状态和管壁的相对粗糙度有关； 对于层流流动状态的空气和水： λ=64/Re； 式中：Re--雷诺数，Re=vd/v； v--气体运动粘度m2/s 当气体为紊流流动状态时：
式中：--f，局部阻力系数； 可压缩气体绝热流动伯努里方程： 如果忽略气体流动式的能量损失和位能变化则： 由此式可得： 绝热过程： 如果忽略速度v的影响，则得： 绝热过程： 式中：L k、L n--绝热、多变过程流体机械对单位质量气体所作的全功J/kg L'k、L'n--绝热、多变过程流体机械对单位质量气体所作的压缩功J/kg 马赫数： 声速是指声波在空气介质中传播的速度。声波是一种微弱的扰动波。通常将一切微弱扰动波的传播速度都叫声速。 绝热过程声速为： m/s 当温度为15o C时空其中的声速为a=340m/s。 工程上将气流的速度与音速之比称为马赫数，用符号M表示：
式中：M=v/a。 有效截面积： 气动元件、管路等的流通能力可以采用有效截面积S值表示，也可以流量等来表示。 定义及简化计算： 气体流经节流孔（如阀口）时，由于实际流体存在粘性，使流束的收缩比节流孔名义截面积S0还小，此最小截面积S称为有效截面积。它代表了节流孔的流通能力。显然，节流孔的有效截面积S不等于它的名义截面积S0，而小于S0。二者比值为收缩系数，以a表示： 式中：S--有效截面积mm2；V--容器的容积L； t--放气时间s；T--以绝对温度表示的室温K； p1--容器内初始压力（相对）MPa p1=0.5MPa； p2--放气后容器内剩余压力（相对）MPa p2=0.2MPa； 注：当流动为声速时适用，在亚声速不适用 系统中多个元件合成的S值 1.系统中若干个元件并联合成的有效截面积： 式中：S R--合成有效截面积； S1、S2……S n--各元件有效截面积；
大学物理实验预习报告 姓名 柳天一 实验班号 计科1204 实验号 1 实验名称 力学基本测量 实验地点 教三 203 实验目的： 1. 学习米尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平的测量原理和使用方法。 2. 掌握用浮力称衡法测量物体的密度。 3. 掌握一般仪器的读数规则，巩固有效数字和误差的基本概念。 实验原理及仪器介绍： 圆柱体密度计算公式如式（1）所示。 H D m V m 24πρ== （1） 液体密度计算公式如式（2）所示。 水 水 待测液体待测液体水 水 待测液体 待测液体 m m m m ρρρρ?= ?= （2） 实验仪器： 1.游标卡尺 如图1所示，游标卡尺有两个主要部分，一条主尺和一个套在主尺上并可以沿它滑动的副尺（游标）。游标卡尺的主尺为毫米分度尺，当下量爪的两个测量刀口相贴时，游标上的零刻度应和主尺上的零位对齐。 如果主尺的分度值为a ，游标的分度值为b ，设定游标上n 个分度值的总长与主尺上（ n-1 ）分度值的总长相等，则有 a n n b )1(-= （3） 图1 游标卡尺示意图
主尺与副尺每个分度值的差值即游标尺的分度值，也就是游标尺的精度（最小读数值）： - =-a b a n a n a n =-)1( （4） 常用的三种游标尺有50,20,10=n ,即精度各为0.1mm 、0.05mm 、0.02mm 。 游标尺的读数方法是：先读出游标零线以左的那条线上毫米级以上的读数L 0，即为整数值；然后再仔细找到游标尺上与主尺刻线准确对齐的那一条刻线（该刻线的两边不对齐成对称状态），数出这条刻线是副尺上的第k 条，则待测物的长度（即为小数值）为 n a k L L ? +=0 （5） 图2是50=n 分度游标卡尺的刻度及读数举例。图上读数： 00.0215.00120.0515.60L L k mm =+?=+?= 图2 游标卡尺读数示意图 螺旋测微器 如图3所示，螺旋测微器是在一根测微螺杆上配一螺母套筒，上有0.5mm 分度的标尺。测微螺杆的后端连接一个有50个分度的微分套筒，螺距为50mm 。当微分套筒转过一个分度时，测微螺杆就会在螺母套筒内沿轴线方向改变0.01mm 。也就是说，螺旋测微器的精密度（分度值）是0.01mm 。由此可见，螺旋测微器是利用螺旋（测微螺杆的外螺纹和固定套筒的内螺纹精密配合）的旋转运动，将测微螺杆的角位移转变为直线位移的原理实现长度测量的量具。 图3 螺旋测微器示意图 在使用螺旋测微器时，应该检查零线的零位置，当螺杆的一端与测砧相接触时，往往会有系统误差（读数不是零毫米），所以必须先记下螺旋测微器的初读数z 0，根据不同情况z 0有正负之分。测量时将物体放在测砧和螺杆端面之间，转动测力装置，至听到“咯咯”的响声为止，两端面已与待测物紧密接触。从毫米分度尺上读出大于0.5mm 的部分，0.01mm 以上的部分从微分筒边缘刻度盘上对准基准线处读出，同时要估读出0.001mm 级。则待测物的实际长度为0z z L -=。螺旋测微器读数例如图4所示。
课前诊断——力学基础实验 考点一基本仪器的使用与读数 1.考查游标卡尺和螺旋测微器的读数] (·海南高考)某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径和高度，测量结果如图(a)和(b)所示。该工件的直径为________cm，高度为________mm。 (a) (b) 解析：游标卡尺读数为 d＝12 mm＋4×1 20mm＝12.20 mm＝1.220 cm 螺旋测微器的读数为 h＝6.5 mm＋36.1×0.01 mm＝6.861 mm。答案：1.220 6.861 2．考查游标卡尺和螺旋测微器的读数] (·安徽高考)Ⅰ.根据单摆周期公式T＝2πl g，可以通过实验测量当地的重力加速度。如 图甲所示，将细线的上端固定在铁架台上，下端系一小钢球，就做成了单摆。 用游标卡尺测量小钢球直径，示数如图乙所示，读数为________mm。 Ⅱ.在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中，利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图所示，校零时的读数为________ mm，合金丝的直径为________mm。
解析：Ⅰ.该游标尺为十分度的，根据读数规则可读出小钢球直径大小。Ⅱ.由于螺旋测微器开始起点有误差，估读为0.007 mm ，测量后要去掉开始误差。 答案：Ⅰ.18.6 Ⅱ.0.007 0.638 考点二 “纸带”类实验 3.(·天津高考)某同学利用如图所示装置研究小车的匀变速直线运动。 (1)实验中，必需的措施是________。 A ．细线必须与长木板平行 B ．先接通电源再释放小车 C ．小车的质量远大于钩码的质量 D ．平衡小车与长木板间的摩擦力 (2)他实验时将打点计时器接到频率为50 Hz 的交流电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图所示(每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出)。s 1＝3.59 cm ，s 2＝4.41 cm ，s 3＝5.19 cm ，s 4＝5.97 cm ，s 5＝6.78 cm ，s 6＝7.64 cm 。则小车的加速度a ＝________ m /s 2(要求充分利用测量的数据)，打点计时器在打B 点时小车的速度v B ＝________ m/s 。(结果均保留两位有效数字) 解析：(1)利用打点计时器研究小车的匀变速直线运动时，为顺利完成实验，保证实验效果，细线与长木板要平行，否则小车受力会发生变化，选项A 正确；为打的点尽量多些，需先接通电源，再释放小车，选项B 正确；本题中只要保证小车做匀变速运动即可，无需保证小车质量远大于钩码的质量，选项C 错误；同理，小车与长木板间可以有不变的摩擦力，无需平衡摩擦力，选项D 错误。故必要的措施是A 、B 选项。 (2)由s 4－s 1＝3aT 2、s 5－s 2＝3aT 2、s 6－s 3＝3aT 2知加速度a ＝s 4＋s 5＋s 6－s 1－s 2－s 39T 2 ＝0.80 m/s 2
189 第8章 气体的一元流动 一、 学习的目的和任务 1．掌握可压缩气体的伯努利方程 2．理解声速和马赫数这两个概念 3．掌握一元气体的流动特性，能分析流速、流通面积、压强和马赫数等参数的相互关系 4．掌握气体在两种不同的热力管道（等温过程和绝热过程）的流动特性。 二、 重点、难点 1．重点： 声速、马赫数、可压气体的伯努利方程、等温管道流动、绝热管道流动 2．难点： 声速的导出、管道流动参数的计算 由于气体的可压缩性很大，尤其是在高速流动的过程中，不但压强会变化，密度也会显著地变化。这和前面研究液体的章节中，视密度为常数有很大的不同。 气体动力学研究又称可压缩流体动力学，研究可压缩性流体的运动规律及其应用。其在航天航空中有广泛的应用，随着研究技术的日益成熟，气体动力学在其它领域也有相应的应用。本章将简要介绍气体的一元流动。 8.1 气体的伯努利方程 在气体流动速度不太快的情况下，其压力变化不大，则气体各点的密度变化也不大，因此可把其密度视为常数，即把气体看成是不可压缩流体。这和第四章研究理想不可压缩流体相似，所以理想流体伯努利方程完全适用，即 22 1122 1222p u p u z z g g g g ρρ++=++ (8.1-1) 上式中12,p p ——流体气体两点的压强； 12,u u ——流动气体两点的平均流速 在气体动力学中，常以g ρ乘以上式（8.1-1）后气体伯努利方程的各项表示称压强的
190 形式，即 2 212 11222 2 u u p gz p gz ρρρρ++ =++ (8.1-2) 由于气体的密度一般都很小，在大多数情况下1gz ρ和2gz ρ很相近，故上式(8.1-2)就可以表示为 2 212 122 2 u u p p ρρ+ =+ (8.1-3) 前面已经提到，气体压缩性很大，在流动速度较快时，气体各点压强和密度都有很大的变化，式(8.1-3)就不能适用了。必须综合考虑热力学等知识，重新导出可压缩流体的伯努利方程,推导如下。 如图8-1所示，设一维稳定流动的气体，在上面任取一段微小长度ds ，两边气流断面1、2的断面面积、流速、压强、密度和温度分别为A 、u 、p 、ρ、T ；A dA +、 u du +、p dp +、d ρρ+、T dT +。 取流段1-2作为自由体，在时间dt 内，这段自由体所作的功为 ()()()W pAudt p dp A dA u du dt =-+++ (8.1-4) 根据恒流源的连续性方程式，有uA C ρ=（常数），所以上式(8.1-4)可写成 ()p p dp p p dp W Cdt Cdt Cdt d d ρ ρρρρρ ++= - =-++ 由于在微元内，可认为ρ和d ρρ+很相近，则上式可化简为 ( )p p dp dp W Cdt Cdt ρ ρ --==- (8.1-5)