水力学实验报告

水力学实验报告（共7篇）

水力学实验报告 篇1

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第三组同学:

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2015、12、25平面静水总压力实验 1、1 实验目的 1、掌握解析法及压力图法,测定矩形平面上的静水总压力。

2、验证平面静水压力理论。

1、2 实验原理

作用在任意形状平面上的静水总压力P等于该平面形心处的压强p c 与平面面积A 的乘积: A p Pc , 方向垂直指向受压面。

对于上、下边与水面平行的矩形平面上的静水总压力及其作用点的位置,可采用压力图法:静水总压力 P 的大小等于压强分布图的面积  与以宽度 b 所构成的压强分布体的体积。

b P  

若压强分布图为三角形分布、如图 3-2,则 H eb gH P31212  式中:e－为三角形压强分布图的形心距底部的距离。

若压强分布图为梯形分布,如图 3-3,则 2 12 12 12321H HH H aeab H H g P＋＋）

＋（   式中:e－为梯形压强分布图的形心距梯形底边的距离。

图 1-1 静水压强分布图(三角形)

图 1-2 静水压强分布图(梯形)本实验设备原理如图 3-4,由力矩平衡原理。

图 1-3 静水总压力实验设备图 1 0L P L G   

其中: e L L  1 求出平面静水总压力 10LGLP 

1、3 实验设备

在自循环水箱上部安装一敞开的矩形容器,容器通过进水开关 K l ,放水开关 K 2 与水箱连接。容器上部放置一与扇形体相连的平衡杆,如图 3-5 所示。

***090100110120***0? ?? ? ? ? ?K 2? ? ?? ?? ? ?? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?L 0? 3-5

? ? ? ? ? ?K 1 图 1-4 静水总压力仪 1、4 实验步骤

1、熟悉仪器,测记有关常数。

2、用底脚螺丝调平,使水准泡居中。

3、调整平衡锤使平衡杆处于水平状态。

4、打开进水阀门 K 1 ,待水流上升到一定高度后关闭。

5、在天平盘上放置适量砝码。若平衡杆仍无法达到水平状态,可通过进水开关进水或放水开关放水来调节进放水量直至平衡。

6、测记砝码质量及水位的刻度数。

7、重复步骤 4～6,水位读数在 100mm 以下做 3 次,以上做 3 次。

8、打开放水阀门 K 2 ,将水排净,并将砝码放入盒中,实验结束。

1、5 实验数据记录及处理

1、有关常数记录: 天平臂距离 L 0 ＝

cm,扇形体垂直距离(扇形半径)L＝

cm, 扇形体宽 b＝

cm,矩形端面高 a 0 ＝

cm,3 3/ 10 0.1 cm kg ＝ 

2、实验数据记录

压强分布形式 测次 水位读数 H(cm)水位读数  0 00

0a H a Ha Hh(cm)砝码质量 m(g)三角形分布 1

梯形分布 1

3、实验结果 压强分布形式 测次 作 用 点 距 底部距离(cm)H hH h h H 23 作用力距支点垂 直 距 离e L L  1(cm)实 测 力 矩(N·cm)0 0mgL M  实测静水总压 力(N)10LMP ＝实 理 论 静 水总 压 力(N)

误 差(％)三角形分布 1

梯形分布 1

100%- 理论值实验值 理论值注：误差

1、6 注意事项

1、在调整平衡杆时,进水或放水速度要慢。

2、测读数据时,一定要等平衡杆稳定后再读。

1、7 思考题

1、实验中,扇形体的其她侧面所受到的压力就是否对实验精度产生影响？为什么？ 2、注水深度在 100mm 以上时,作用在平面上的压强分布图就是什么形状？

3、影响本实验精度的原因就是什么？ 2

能量方程实验

2、1 实验目的1、观察恒定流的情况下,与管道断面发生改变时水流的位置势能、压强势能、动能的沿程转化规律,加深对能量方程的物理意义及几何意义的理解。

2、观察均匀流、渐变流断面及其水流特征。

3、掌握急变流断面压强分布规律。

4、测定管道的测压管水头及总水头值,并绘制管道的测压管水头线及总水头线。

2、2 实验原理 实际液体在有压管道中作恒定流动时,其能量方程如下 whgv pZgv pZ      2 222 2 2221 1 11 它表明:液体在流动的过程中,液体的各种机械能(单位位能、单位压能与单位动能)就是可以相互转化的。但由于实际液体存在粘性,液体运动时为克服阻力而要消耗一定的能量,也就就是一部分机械能要转化为热能而散逸,即水头损失。因而机械能应沿程减小。

对于均匀流与渐变流断面,压强分布符合静水压强分布规律: Cpz   但不同断面的 C 值不同。

图 2—1 急变流断面动水压强分布图 对于急变流,由于流线的曲率较大,因此惯性力亦将影响过水断面上的压强分布

规律;

上凸曲面边界上的急变流断面如图 3-7(a),离心力与重力方向相反,所以静 动p p 。

下凹曲面边界上的急变流断面如图 2—1(b),离心力与重力方向相向,所以静 动p p 。

2、3 实验设备

实验设备及各部分名称如图 2—2 所示。

? ?? ?1 2 3 4 5 6 789CAB10? 3-8

? ? ? ? ? ? ?? ? 图 2—2 能量方程实验仪 2、4 实验步骤 1、分辨测压管与毕托管并检查橡皮管接头就是否接紧。

2、启动抽水机,打开进水阀门,使水箱充水并保持溢流,使水位恒定。

3、关闭尾阀 K,检查测压管与毕托管的液面就是否齐平。若不平,则需检查管路就是否存在气泡并排出。

4、打开尾阀 K,量测测压管及毕托管水头。

5、观察急变流断面 A 及 B 处的压强分布规律。

6、本实验共做三次,流量变化由大变小。

2、5 实验数据记录与处理

水力学实验报告 1、有关常数记录

d 5 ＝

cm, d 1 ＝

cm。(d 5 即 d,d 1 即 D)2.实验数据记录与计算(测压管高度单位为 cm)测次 1 4 5 6 8 9 A 量筒内水的质量(g)测量时间(s)流量(m3 /s)测压管液面高 总压管液面高 测压管液面高 总压管液面高 测压管液面高 总压管液面高 测压管液面高 总压管液面高 测压管液面高 总压管液面高 测压管液面高 总侧测压管高 外侧测压管高 中间测压管高 内侧测压管高 1

水力学实验报告 3、实验结果(1)绘制测压管水头线与总水头线(任选一组)。

? ?? ?1 2 3 4 5 6 789CAB10? 3-8

? ? ? ? ? ? ?? ?

(2)计算断面 5 与断面 2 的平均流速与毕托管测点流速。

2、6 注意事项

1、尾阀 K 开启一定要缓慢,并注意测压管中水位的变化,不要使测压管水面下降太多,以免空气倒吸入管路系统,影响实验进行。

2、流速较大时,测压管水面有脉动现象,读数时要读取时均值。

2、7 思考题

1、实验中哪个测压管水面下降最大？为什么？ 2、毕托管中的水面高度能否低于测压管中的水面高度？ 3、在逐渐扩大的管路中,测压管水头线就是怎样变化的？ 3 动量方程实验 3、1 实验目的1、测定管嘴喷射水流对平板或曲面板所施加的冲击力。

2、将测出的冲击力与用动量方程计算出的冲击力进行比较,加深对动量方程的理解。

3、2 实验原理

应用力矩平衡原理如图 3—1,求

射流对平面板与曲面板的作用力。

力矩平衡方程:

1GL FL ,LGLF1

式中:F－射流作用力;L－作用力力臂;

G 1 －砝码重量;L 1 －砝码力臂。

恒定总流的动量方程为  )(1 1 2 2v v Q F   

若令 11 2    ,且只考虑其中水平方向作用力,则可求得射流对平面板与曲面板的作用力公式为)cos 1(    Qv F

式中:Q－管嘴的流量;v－管嘴流速; －射流射向平面或曲面板后的偏转角度。

Qv     平时，F

平F :水流对平面板的冲击力 135(1 cos135)1.707 1.707 Qv Qv F          平时，F

180(1 cos180)2 2 Qv Qv F          平时，F

3、3 实验设备 实验设备及各部分名称见图 3—2,实验中配有090   的平面板与0180   及0135   的曲面板,另备大小量筒及秒表各一只。

3、4 实验步骤

1、测记有关常数。

2、安装平面板,调节平衡锤位置,使杠杆处于水平状态。

3、启动抽水机,使水箱充水并保持溢流。此时,水流从管嘴射出,冲击平板中心,标尺倾斜。加法码并调节砝码位置,使杠杆处于水平状态,达到力矩平衡。记录砝码质量与力臂 L l。

4、用质量法测量流量 Q 用以计算 F 理。

图 3-1 动量原理实验简图

5、改变溢流板高度,使水头与流量变化,重复上述步骤。

6、将平面板更换为曲面板(0135   及0180  ),又可实测与计算不同流量的作用力。

7、关闭抽水机,将水箱中水排空,砝码从杠杆中取下,实验结束。

水箱水箱图3-2 动量原理实验仪开关杠杆砝码水准气泡平衡锤支点LL 1 3、5 实验数据记录

相关常数:L＝

cm,管径 d＝

cm

水 的 质量(g)时 间(s)流 量(L/s)流 速(m/s)砝 码 质量(g)力 臂L 1(cm)F 理

(N)F 实

(N)

误 差(％)090  

0135  

0180  3、6 注意事项

1、量测流量后,量筒内水必须倒进接水器,以保证水箱循环水充足。

2、测流量时,计时与量简接水一定要同步进行,以减小流量的量测误差。

3、测流量一般测两次取平均值,以消除误差。

3、7 思考题

1、F 实 与 F 理 有差异,除实验误差外还有什么原因？ 2、流量很大与很小时各对实验精度有什么影响？ 3、实验中,平衡锤产生的力矩没有加以考虑,为什么？ 雷诺实验 4、1 实验目的 1、观察层流与紊流的流动特征及其转变情况,以加深对层流、紊流形态的感性认识。

2、测定层流与紊流两种流态的水头损失与断面平均流速之间的关系。

3、绘制水头损失 h f 与断面平均流速的对数关系曲线,即 v h f lg ~ lg 曲线,并计算图中的斜率 m 与临界雷诺数 Re k。

4、2 实验原理

同一种液体在同一管道中流动,当流速不同时,液体可有两种不同的流态。当流速较小时,管中水流的全部质点以平行而不互相混杂的方式分层流动,这种形态的液体流动叫层流。当流速较大时,管中水流各质点间发生互相混杂的运动,这种形态的液体流动叫做紊流。

层流与紊流的沿程水头损失规律也不同。层流的沿程水头损失大小与断面平均流速的 1 次方成正比,即0.1v h f 。紊流的沿程水头损失与断面平均流速的 1、75～2、0 次方成正比,即0.2 ~ 75.1v h f 。

视水流情况,可表示为mfkv h  ,式中 m 为指数,或表示为 v m k h f lg lg lg  。

每套实验设备的管径 d 固定,当水箱水位保持不变时,管内即产生恒定流动。沿程水头损失fh 与断面平均流速 v 的关系可由能量方程导出: fhgv pZgv pZ      2 222 2 2221 1 11 当管径不变,2 1v v  ,取 0.12 1   

所以 hpZpZ h f      )()(2211  h  值可以由压差计读出。

在圆管流动中采用雷诺数来判别流态:vd Re

式中:v－圆管水流的断面平均流速;d－圆管直径; －水流的运动粘滞系数。

当 Re

(下临界雷诺数)时为层流状态,Re k ＝2320;

Re>Re k ’(上临界雷诺数)时为紊流状态,Re k ’在 4000~12000 之间。

4、3 实验设备

实验设备及各部分名称见图 4—1 所示。

? ?? ?? 4—1 ? ? ? ? ?? ?? ? ?? ? ?? ? K1 2 4、4 实验步骤

(一)观察流动形态

将进水管打开使水箱充满水,并保持溢流状态;然后用尾部阀门调节流量,将阀门微微打开,待水流稳定后,注入颜色水。当颜色水在试验管中呈现一条稳定而明显的流线时,管内即为层流流态,如图 1 所示。

随后渐渐开大尾部阀门,增大流量,这时颜色水开始颤动、弯曲,并逐渐扩散,当扩散至全管,水流紊乱到已瞧不清着色流线时,这便就是紊流流态。

(二)测定 v h f ~ 的关系及临界雷诺数

1、熟悉仪器,测记有关常数。

2、检查尾阀全关时,压差计液面就是否齐平、若不平,则需排气调平。

3、将尾部阀门开至最大,然后逐步关小阀门,使管内流量逐步减少;每改变一次流量、均待水流平稳后,测定每次的流量、水温与试验段的水头损失(即压差)。流量 Q

用质量法测量。用天平量测水的质量 m,根据水的密度计算出体积 V,用秒表计时间 T。流量TVQ 。相应的断面平均流速AQv。

4、流量用尾阀调节,共做 10 次。当 Re<2500 时,为精确起见,每次压差减小值只能为 3~5mm。

5、用温度计量测当日的水温,由此可查得运动粘滞系数  ,从而计算雷诺数vd Re。

6、相反,将调节阀由小逐步开大,管内流速慢慢加大,重复上述步骤。

4、5 实验数据记录 1、有关常数 管径 d=

cm,水温 T＝

°C。

2、实验数据及处理 测次 质量 m(g)时间 t(s)流量 Q(cm 3 /s)雷诺数 流速(m/s)h (cm)1

3.绘制水头损失 h f 与断面平均流速的对数关系曲线,即 v h f lg ~ lg 曲线,并计算图中的斜率 m 与临界雷诺数 Re k。(用方格纸或对数纸)

4、6 注意事项

1、在整个试验过程中,要特别注意保持水箱内的水头稳定。每变动一次阀门开度,均待水头稳定后再量测流量与水头损失。

2、在流动形态转变点附近,流量变化的间隔要小些,使测点多些以便准确测定临界雷诺数。

3、在层流流态时,由于流速 v 较小,所以水头损失 h f 值也较小,应耐心、细致地多测几次。同时注意不要碰撞设备并保持实验环境的安静,以减少扰动。

4、7 思考问题 1、要使注入的颜色水能确切反映水流状态,应注意什么问题？ 2、如果压差计用倾斜管安装,压差计的读数差就是不就是沿程水头损失 h f 值？管内用什么性质的液体比较好？其读数怎样进行换算为实际压强差值？ 3、为什么上、下临界雷诺数值会有差别？ 4、为什么不用临界流速来判别层流与紊流？ 5 管道局部水头损失实验 5、1 实验目的 1、掌握测定管道局部水头损失系数  的方法。

2、将管道局部水头损失系数的实测值与理论值进行比较。

3、观察管径突然扩大时旋涡区测压管水头线的变化情况,以及其她各种边界突变情况下的测压管水头线的变化情况。

5、2 实验原理

由于边界形状的急剧改变,主流就会与边界分离出现旋涡以及水流流速分布的改组,从而消耗一部分机械能。单位重量液体的能量损失就就是局部水头损失。

边界形状的改变有水流断面的突然扩大或突然缩小、弯道及管路上安装阀门等。

局部水头损失常用流速水头与一系数的乘积表示: gvh j22  式中:  －局部水头损失系数,也叫局部阻力系数。系数  就是流动形态与边界形状的函数,即)(Re,边界形状 f  。一般水流 Re 数足够大时,可认为系数  不再随Re 数而变化,而瞧作一常数。

管道局部水头损失目前仅有突然扩大可采用理论分析。并可得出足够精确的结果。其她情况可以用实验方法测定  值,也可以通过查找经验公式来确定  值。突然扩大的局部水头损失可应用动量方程与能量方程及连续方程联合求解得到如下公式: 21222212）

＝（ AAgvh j   212121112）

＝（AAgvh j    

式中:A l 与v 1 分别为突然扩大上游管段的断面面积与平均流速;A 2 与v 2 分别为突然扩大下游管段的断面面积与平均流速。

5、3 实验设备 实验设备及各部分名称如图 5—1 所示。

? ?? ?? 5—1 ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ?? ? K1 2 34 5 6 7 8 9101112***8 192021 22 23 5、4 实验步骤

1、熟悉仪器,记录有关常数。

2、检查各测压管的橡皮管接头就是否接紧。

3、启动抽水机,打开进水阀门,使水箱无水,并保持溢流,使水位恒定。

4、检查尾阀 K 全关时,测压管的液面就是否齐平,若不平,则需排气调平。

5、慢慢打开尾阀 K,使流量在测压管量程范围内最大,待流动稳定后,记录测压管液面标高,用体积法测量管道流量。

6、调节尾阀改变流量,重复测量三次。

5、5 实验数据记录

水力学实验报告 1、有关常数记录 D=

cm,d=

cm。水温 t=、要求测量 90°弯管的曲率半径 R=____cm。

2.实验数据记录 测次 水的质量m(g)时间 t(s)1 点测压管高(cm)3 点测压管高(cm)4 上点测压管高(cm)13 侧点测压管高(cm)14 点测压管高(cm)16 点测压管高(cm)17 点测压管高(cm)18 点测压管高(cm)19 点测压管高(cm)20 点测压管高(cm)21 点测压管高(cm)1

水力学实验报告 3、实验结果 测次 突然扩大 突然缩小 90°弯头 实

 理

误差(%)实

 理

误差(%)实

 理

误差(%)1

5、6 注意事项

1、实验必须在水流稳定后方可进行。

2、计算局部水头损失系数时,应注意选择相应的流速水头;所选量测断面应选在渐变流断面上,尤其下游断面应选在旋涡区的末端,即主流恢复并充满全管的断面上。

5、7 思考题

1、试分析实测 h j 与理论计算 h j ,有什么不同？原因何在？ 2、如不忽略管段的沿程损失 h f ,所测出的  值比实际的偏大还就是偏小？在工程中使用此值就是否安全？

3、在相同管径变化条件下,相应于同一流量,其突然扩大的  值就是否一定大于突然缩小的  值？ 4、不同的 Re 数时,局部水头损失系数  值就是否相同？通常  值就是否为一常数？ 6 文德里流量计及孔板流量计实验 6、1 实验目的

1、了解文德里与孔板流量计测流量的原理及其简单构造。

2、绘出压差与流量的关系,确定文德里流量计与孔板流量计的系数 。

6、2 实验原理

文德里流量计就是在管道中常用的流量计。它包括收缩段、喉管、扩散段三部分,由于喉管过水断面的收缩,该断面水流动能加大,势能减小,造成收缩段前后断面压强不同而产生的势能差。此势能差可由压差计测得。

孔板流量计原理与文德里流量计相同,根据能量方程与连续方程以及等压面原理可得出不计阻力作用时的文德里流量计(孔板流量计)的流量计算公式: Q K h 理 ＝ 式中 2 24 424D dK gD d  1 21 21 21 2 3 4()()h hp ph z zh h h h            （文德里）孔板

根据实验室的设备条件,管道的实测流量 Q 实 可由体积法测出。

在实际液体中,由于阻力的存在,水流通过文德里流量计(或孔板流量计)时有能量损失,故实际通过的流量 Q 实 一般比 Q 理 稍小,因此在实际应用时,上式应予以修正,实测流量与理想流体情况下的流量之比称为流量系数,即理实QQ 

6、3 实验设备 实验设备与各部分名称如图 6—1 所示。

? ?? ?? 6—1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ?? ? K? ? ? 6、4 实验步骤

1、熟悉仪器,记录有关数据。

2、启动抽水机,打开进水开关,使水进入水箱,并使水箱水面保持溢流,使水位恒定。

3、检查尾阀全关时,压差计的液面就是否齐平,若不平,则需排气调平。

4、调节尾阀 K,依次增大流量与依次减小流量。量测各次流量相应的压差值。共做 10 次。流量 Q 用体积法测量。用量筒量测水的体积 V,用秒表记录时间 T。流量TVQ 实。

6、5 实验数据记录 1、相关常数:D＝

cm;喉管 d＝

cm。孔口 d=_____cm,水温 t=____℃。

测次 压差 h (mm)水的质量(g)时间(s)实Q

理Q

孔口

文德里孔口

文德里孔口

文德里孔口

文德里孔口

文德里

2、绘出压差与流量的关系曲线(两条曲线可以画在一张图上)。

6、6 注意事项 1、改变流量时,需待开关改变后,水流稳定之后(至少需 3~5 分钟),方可记录。

2、当管内流量较大时,测压管内水面会有波动现象。可读取波动水面的最高与最低读数的平均值做为该次读数。

水力学实验报告 篇2

关键词：实验力学教学,虚拟实验系统,虚拟现实技术

实验力学教学是力学和机械类专业本科生及研究生培养中一个重要环节.实验力学教学应以学生动手实验为主, 这是各种指导性大纲及绝大多数实验力学教教师的共识, 但目前大部分学校在教学实践中还很难达到这一要求:只讲课不做实验, 或仅做演示实验, 或十几个学生一组做实验的情况非常普遍, 这严重影响了实验力学的教学效果[1].导致上述问题的主要原因有两方面:第一是实验仪器台套数上的不足, 第二是实验教学师资力量, 尤其是实验技术人员上的不足.然而, 以上两方面的不足很难在短期内得到解决或缓解.目前, 基于计算机仿真和虚拟现实技术, 很多领域都建立先进而实用的仿真系统, 如虚拟装配系统、虚拟训练系统等[2], 如利用这项技术建立力学虚拟实验系统, 则有助于解决上述问题[3,4].

实验力学教学人员以往也常用一些多媒体课件或更复杂的软件仿真力学实验的结果, 但这些课件或动画只仿真结果, 实验操作者感受不到真实的仪器, 也不能进行自主操作, 因而与真实实验有很大区别, 对实验教学的促进作用有限.本文发展一种基于虚拟现实技术及三维模型操控技术的新型力学虚拟实验系统, 系统除对各种实验方法实现结果仿真外, 最重要的是实现了仪器的真实再现和操控.操作者除了用鼠标代替手进行实验操作外, 整个实验过程与真实实验没有区别.因而, 此虚拟实验系统可作为实验教学的强有力的补充, 甚至在一定程度上替代真实实验.力学虚拟实验系统包括光弹性、电子散斑干涉、几何云纹、投影条纹、数字图像相关及应变片实验共6个模块, 每个实验模块都能够对相应实验方法的仪器装置、实验操作、实验结果和数据处理实现全方位模拟.力学虚拟实验系统的造价和运行成本低, 可在网络上开放, 因此可在很大程度上缓解由于仪器台套数和师资不足而导致的实验力学教学中存在的问题, 从而大大促进实验力学教学.

1 力学虚拟实验系统的实现

力学虚拟实验系统的特点体现在:用三维显示技术真实再现实验仪器, 实现了实验场景的真实化;用立体模型操控技术实现仪器的个性化操作, 解除对具体实验过程的步骤化限制, 实现了实验操作过程的真实化;用高性能算法完成实验结果的真实再现与实时显示, 进一步加强了实验过程的真实化.

图1给出了虚拟实验系统中各实验模块的结构及其实现方法, 模块的实现可分为5部分:实验界面、虚拟实验仪器及模型、虚拟实验操作、虚拟实验结果生成和实验数据处理.系统界面总体控制实验过程, 实现各部分功能的串接, 用Visual Basic实现;虚拟实验仪器及模型部分对实验仪器及试件进行三维建模并显示, 用3D Studio Max实现;虚拟实验操作部分实现用鼠标在三维场景中进行实验操作的功能, 利用虚拟现实软件EON Studio实现[5];虚拟实验结果生成部分按操作中的实验参数实时生成实验结果 (如条纹图等) , 用C++语言实现 (为实现实时显示结果, 对算法进行了并行化处理) ;实验数据处理部分对所得实验结果进行处理获得最终结果 (如应力场、位移场等) , 用C++语言实现.

以光弹性实验为例介绍虚拟实验系统中实验模块的功能和操作[6].虚拟光弹性实验界面如图2 (a) 所示, 其中的光弹仪根据中国船舶重工集团公司第七一一研究所生产的DPH-1型同步数字光弹仪 (如图2 (b) 所示) 的真实外观和尺寸构建 (加载部分进行了少许改造) , 试件和相应夹具等也根据相应尺寸和外观绘制.

进入实验界面后, 可通过“实验介绍”学习实验目的、实验原理和实验操作等.可在三维实验场景中放大、缩小及旋转三维图形, 从各角度近距离观察光弹仪的组成 (当鼠标移过某元部件时, 会显示相应的元部件名称及操作提示) , 达到深入认识实验仪器的目的.实验仪器的操作与真实光弹仪完全类似 (如图3所示) :打开光弹仪光源, 通过点击光源控制器可切换光源为白光或单色光;点击并旋转检偏镜 (角度值可由刻度盘读出, 可调整亮场和暗场;点击四分之一波片可实现对四分之一波片的安装和拆卸, 切换平面偏振光场和圆偏振光场;旋转同轴转动手轮, 可实现检偏镜与起偏镜的同步旋转, 实现等倾线的观测.以上操作不限制先后顺序, 操作者完全可根据自己意愿随意操作.在虚拟光弹仪上进行实验的方法也与在真实光弹仪上一样:先安装试件, 在实验操作台上用鼠标点击选择试件及相应的夹具, 通过鼠标拖动试件和夹具将其置于光弹仪的加载装置中 (图2中例子选中了圆环试件和压缩夹具) .然后进行加载, 点击并旋转加载手轮对试件进行加载, 通过力传感器可读取载荷数值, 以此控制载荷的大小.在操作中, 系统会实时计算并显示检偏镜后出现的干涉光场结果.加载结束后, 可保存等倾线和等差线的条纹图像, 然后通过实验数据处理程序分析试件的应力场.

虚拟实验系统其他实验模块也按同一原则设计, 与虚拟光弹有同样的效果.

2 力学虚拟实验教学的特点及作用

基于虚拟现实技术的力学虚拟实验系统可在计算机上完全仿真力学实验的结果、仪器以及操作过程, 且建设成本低, 并可在网络上运行.因此, 力学虚拟实验系统可以大大缓解各高校, 特别是大幅度扩招的高校在实验仪器台套数和师资严重不足的情况下高质量地开设力学实验的困境.另一方面, 引入力学虚拟实验系统, 也可大大促进现有的力学实验教学:实验预习、仪器熟悉及基本实验步骤的练习可直接在虚拟实验系统上, 让学生在课余时间进行, 从而节省实验课时和师资;在真实实验仪器上进行少量实验后, 大量的对比性实验可让学生在虚拟实验系统上进行, 这些可在不损害实验教学效果的情况下, 大大增加实验内容;此外, 虚拟实验教学系统也可用于实验理论或材料力学等课程的课堂教学, 以直观的结果加深学生对相关内容的理解.

3 结论

在“真实性”原则的指导下, 基于先进的虚拟现实显示和三维模型操控技术, 结合实验力学仿真方法, 建立了包含光弹性、电子散斑干涉、几何云纹、投影条纹、数字图像相关、应变片实验的力学虚拟实验系统.虚拟实验系统中各实验模块达到了对实验仪器、场景、实验过程和实验结果的真实仿真, 因此可在一定程度上替代真实仪器进行实验教学.需要指出的是, 力学虚拟实验教学虽然“好用”, 但不能“滥用”, 虚拟实验还不能完全代替真实实验, 因为在虚拟实验系统中学生遭遇不到真正实验仪器操作中的实际问题.虽然如此, 力学虚拟实验可以作为实验力学教学的一个重要补充, 正确使用力学虚拟实验系统, 可大大改善高校实验力学教学的困境, 促进实验力学教学效果.

参考文献

[1]刘凤泰.关于实验教学改革的问题.实验技术与管理, 2000, 17 (4) :6-10

[2]黄斌, 姚正军, 王红杰等.材料力学性能检测虚拟实验的设计和开发.实验力学, 2005, 20 (4) :573-578

[3]计欣华, 张丽娜, 陈金龙等.光力学虚拟实验室.庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会2007论文摘要集 (下) , 2007.828

[4]杜华, 谢惠民, 刘战伟.虚拟云纹实验方法及应用.力学与实践, 2005, 27 (1) :80-82

[5]于辉, 赵经成, 付战平等.EON入门与高级应用技巧.北京:国防工业出版社, 2008

初中物理力学实验探究 篇3

关键词：初中物理；力学实验；初中生

初中物理对于学生未来的发展有一定的影响，因此，广大初中物理教师应当注意引导学生重视物理知识的学习过程。而作为初中物理重要组成部分的力学实验，对学生形成逻辑思维能力有着较大的帮助。然而，初中力学实验学习对于初次接触物理的学生而言有着较大的困难，这就需要广大初中物理教师积极引导学生，从而提高力学实验的教学质量。

一、初中物理力学实验教学中存在的问题

近年来，我国的初中物理力学实验教学虽然取得了一定的进步与成绩，然而由于各种因素的影响，还存在着一些较为尖锐的问题。例如，初中物理教师在力学实验教学活动中，没有按照新课程标准建议的教学计划来开展相关工作，仅依照自身的经验来制定教学计划与目标，这就导致力学实验教学活动具有一定的盲目性，在教学过程中不能兼顾一些重要的知识点以及学生的认知特点，从而导致力学实验的教学效率较低。

另外，我国大部分初中学校的力学实验设施在数量、种类上存在着严重的不足，已有的力学实验器材又大多比较陈旧。上述问题不仅在一定程度上制约着初中物理力学实验教学的发展，同时还给力学实验的操作埋下了较大的安全隐患。

除此之外，部分物理教师没有照顾到学生整体的力学实验学习。在实际的教学工作中，只关注成绩相对优秀学生的学习，使原本物理实验学习就有困难的学生更加落后，从而使得其逐渐丧失对初中物理实验学习的兴趣与信心，这显然不利于学生的物理知识学习。

二、如何改进初中物理力学实验教学中存在的不足

笔者针对初中物理力学实验教学中存在的问题，结合自身的相关经验，提出了若干改进措施，具体如下：

1.教师应当参照新课标的教学建议

初中物理新课程标准是经有关教育专家与学者细致讨论后制定的教学标准，因此具有较强的科学性与普适性。所以，广大初中物理教师应当依照新课标的具体建议，合理安排教学目标，从而使教学进度能与学生的认知规律相适应，从而充分发挥学生的物理学习潜能。

2.加大物理实验器材采购力度

俗话说：“巧妇难为无米之炊。”纵使初中物理教师不遗余力地开展物理力学实验教学工作，但如果学校的实验室缺乏必要的物理实验器材或者现有的实验器材太陈旧，学生仍旧无法正常地展开物理力学实验探究活动。因此，学校应当增加物理实验器材方面的资金投入，采购一些安全、可靠且较为新式的实验器材，同时对已经损坏、老化的物理实验器材进行维修和检查，避免安全事故的发生。

3.组织开展小组合作学习活动

学生在物理知识的學习过程中经常会遇到一些麻烦，尤其是在物理力学实验的学习中可能会感觉吃力。这是因为初中学生接触物理实验时间不长，实验技能较差。如果初中物理教师无法采取有效的方法及时地解决上述问题，可能会使学生的困难愈来愈多，积重难返。为此，笔者建议初中物理教师可以组织小组合作学习的教学活动，让学生积极参与到集体的讨论之中。

例如，笔者曾经在“光的反射”一课中，将学生分成几个实验小组，再让小组学生根据自己的爱好特点选择不同的工作。很快学生就明确了各自的职责，有的负责整理实验器材，有的做实验数据的记录工作，其他学生负责查找相关的资料。在此过程中学生都在认真地进行讨论，积极地解决实验过程中出现的问题，整节实验课的学习气氛非常浓厚。笔者通过开展小组合作学习的教学模式，在一定程度上激发了学生的学习兴趣，从而提高了课堂教学效率。

需要特别指出的是，由于初中生的自控能力相对较差，初中物理教师在开展小组讨论活动时应注意维持课堂纪律，避免部分学生出现“开小差”的现象。

4.注意提升教学趣味性

如果教师依旧采用较枯燥的教学模式展开教学工作，长此以往非常容易使得学生对力学实验的学习兴趣下降。因此教师要适当增加一些教学游戏到力学实验课堂中，并且积极提升语言的幽默性。在教学语言的节奏上应当追求抑扬顿挫的效果，如此便能极大程度地吸引学生的注意力，从而使得物理课堂教学效率得到有效的提升。

初中物理力学实验能够帮助初中生提高其科学素养及实验技能，并且学生在解决力学实验探究中遇到的问题的过程中，能在一定程度上提升其逻辑思维能力，这对学生未来的发展大有裨益。教师应当积极寻求新式物理教学方法，开展合理的教学活动，突出初中生在物理知识学习过程中的主体地位，从而引导其更好地掌握相关的力学实验技能。

参考文献：

[1]管志华.初中物理生活化教学策略探讨[J].才智，2014（21）.

[2]任敬宁.初中物理有效教学策略探究[J].学周刊，2014（8）.

材料力学金属扭转实验报告 篇4

【实验目的】

1、验证扭转变形公式，测定低碳钢的切变模量 G。；测定低碳钢和铸铁的剪切强度极限b 握典型塑性材料（低碳钢）和脆性材料（铸铁）的扭转性能；

2、绘制扭矩一扭角图； 3、观察和分析上述两种材料在扭转过程中的各种力学现象，并比较它们性质的差异； 4、了解扭转材料试验机的构造和工作原理，掌握其使用方法。

【实验仪器】

仪器名称

数量

参数

游标卡尺 1 0-150mm，精度 CTT502 微机控制电液伺服扭转试验机 1 最大扭矩 500N·m，最大功率 低碳钢、铸铁 各 1 标准

【实验原理和方法】

1..测定低碳钢扭转时的强度性能指标

试样在外力偶矩的作用下，其上任意一点处于纯剪切应力状态。随着外力偶矩的增加，当达到某一值时，测矩盘上的指针会出现停顿，这时指针所指示的外力偶矩的数值即为屈服力偶矩esM，低碳钢的扭转屈服应力为 pess43WM 

式中：/3pd W   为试样在标距内的抗扭截面系数。

在测出屈服扭矩sT 后，改用电动快速加载，直到试样被扭断为止。这时测矩盘上的从动指针所指示的外力偶矩数值即为最大力偶矩ebM，低碳钢的抗扭强度为 pebb43WM 

对上述两公式的来源说明如下：

低碳钢试样在扭转变形过程中，利用扭转试验机上的自动绘图装置绘出的  eM 图如图1-3-2 所示。当达到图中 A 点时，eM 与  成正比的关系开始破坏，这时，试样表面处的切应力达到了材料的扭转屈服应力s，如能测得此时相应的外力偶矩epM，如图 1-3-3a 所示，则扭转屈服应力为 pepsWM 

经过 A 点后，横截面上出现了一个环状的塑性区，如图 1-3-3b 所示。若材料的塑性很好，且当塑性区扩展到接近中心时，横截面周边上各点的切应力仍未超过扭转屈服应力，此时的切应力分布可简化成图 1-7c 所示的情况，对应的扭矩sT 为 OM eABCM epM esM eb 图 1-3-2

低碳钢的扭转图  sT

 sT

 sT（a）

pT T 

（b）s pT T T  

（c）sT T 

图 1-3-3

低碳钢圆柱形试样扭转时横截面上的切应力分布

s p s3d/2

0

2sd/2

0

s s3412d 2 d 2         WdT      由于es sM T ，因此，由上式可以得到 pess43WM  无论从测矩盘上指针前进的情况，还是从自动绘图装置所绘出的曲线来看，A 点的位置不易精确判定，而 B 点的位置则较为明显。因此，一般均根据由 B 点测定的esM 来求扭转

切应力s。当然这种计算方法也有缺陷，只有当实际的应力分布与图 1-7c 完全相符合时才是正确的，对塑性较小的材料差异是比较大的。从图 1-6 可以看出，当外力偶矩超过esM 后，扭转角  增加很快，而外力偶矩eM 增加很小，BC近似于一条直线。因此，可认为横截面上的切应力分布如图 1-7c 所示，只是切应力值比s 大。根据测定的试样在断裂时的外力偶矩ebM，可求得抗扭强度为 pebb43WM 2..测定灰铸铁扭转时的强度性能指标

对于灰铸铁试样，只需测出其承受的最大外力偶矩ebM（方法同 2），抗扭强度为 pebbWM 

由上述扭转破坏的试样可以看出：低碳钢试样的断口与轴线垂直，表明破坏是由切应力引起的；而灰铸铁试样的断口则沿螺旋线方向与轴线约成45 角，表明破坏是由拉应力引起的。

【 实验步骤 】

一、低碳钢

1、试件准备：在标距的两端及中部三个位置上，沿两个相互垂直方向各测量一次直径取平均值，再从三个平均值中取最小值作为试件的直径 d。在低碳钢试件表面画上一条纵向线和两条圆周线，以便观察扭转变形。

2、试验机准备：按试验机→计算机→打印机的顺序开机，开机后须预热十分钟才可使用。根据计算机的提示，设定试验方案，试验参数。

3、装夹试件：

（1）先将一个定位环夹套在试件的一端，装上卡盘，将螺钉拧紧。再将另一个定位环夹套在试件的另一端，装上另一卡盘；根据不同的试件标距要求，将试件搁放在相应的 V 形块上，使两卡盘与 V 形块的两端贴紧，保证卡盘与试件垂直，以确保标距准确。将卡盘上的螺钉拧紧。

（2）先按“对正”按键，使两夹头对正。如发现夹头有明显的偏差，请按下“正转”或“反转”按键进行微调。将已安装卡盘的试件的一端放入从动夹头的钳口间，扳动夹头的手柄将试件夹紧。按“扭矩清零”按键或试验操作界面上的扭矩“清零”按钮。推动移动支座移动，使试件的头部进入主动夹头的钳口间。先按下“试件保护”按键，然后慢速扳动夹头的手柄，直至将试件夹紧。

（3）将扭角测量装置的转动臂的距离调好，转动转动臂，使测量辊压在卡盘上。

4、开始试验：按“扭转角清零”按键，使电脑显示屏上的扭转角显示值为零。按“运行”键，开始试验。

5、记录数据：试件断裂后，取下试件，观察分析断口形貌和塑性变形能力，填写实验数据和计算结果。

6、试验结束：试验结束后，清理好机器，以及夹头中的碎屑，关断电源。

二、铸铁

1、试件准备：在标距的两端及中部三个位置上，沿两个相互垂直方向各测量一次直径取平均值，再从三个平均值中取最小值作为试件的直径 d。在低碳钢试件表面画上一条纵向线和两条圆周线，以便观察扭转变形。

2、试验机准备：按试验机→计算机→打印机的顺序开机，开机后须预热十分钟才可使用。根据计算机的提示，设定试验方案，试验参数。

3、装夹试件：启动扭转试验机并预热后,将试件一端固定于机器,按“对正”按钮使两夹头对正后,推动移动支座使试件头部进入钳口间.4、开始试验：按“扭转角清零”按键，使电脑显示屏上的扭转角显示值为零。按“运行”键，开始试验。

5、记录数据：试件断裂后，取下试件，观察分析断口形貌和塑性变形能力，填写实验数据和计算结果。

6、试验结束：试验结束后，清理好机器，以及夹头中的碎屑，关断电源。

【实验数据与数据处理】

一.低碳钢扭转

1.低碳钢直径 D 测量

第一次测量

第二次测量

平均值

上部

中部

下部

2.低碳钢定位环间距 L 测量

第一次测量

第二次测量

平均值

L

注：第二次实验修正标距为 100

3.线性阶段相关数据

当处于线性阶时,有

扭矩 M(N·m)扭角ψ(°)相对扭角ψ 0(°)

二.铸铁扭转

1.铸铁直径 d 测量

第一次测量

第二次测量

平均值

上部

中部

下部

【实验结果分析】

一、低碳钢数据处理1、验证线性阶段的数据是否为一条直线，以验证比例极限内的扭转角公式

根据 Original Data, 运用 b matlab 拟合实验数据

则 选取数据如下表

数据

LoadV

PosV

LoadV

PosV

用 用 b matlab 绘制的图如下

满足线性关系

水力学实验室简介 篇5

一、实验室总体介绍

水力学实验室始建于1960年，扩建于1990年，改建于2004年。实验室使用面积为300多平方米。2005年底利用日元贷款，完成了实验大厅的改建和实验设备的更新工作，现有的实验设备和实验教学条件已达国内领先水平。

二、实验教学任务与管理

实验室承担了我校的港口航道与海岸工程、水利水电工程《水力学》、土木工程《水力学及桥涵水文》、船舶与海洋工程、轮机工程《流体力学》的实验教学任务。实验室可开设流体静力学和能量方程等十多个项目实验，每年有26个班计800人左右参加实验，人时数达9600。

实验室各种规章制度建全，设备档案完整，人员配置合理。实验室现有专、兼职教师5名，高级职称3人，初级职称2人，硕士3人；为实验教学与科研提供有力的保证。

三、实验室资产设备介绍

实验室现有设备总资产约152万元。实验设备共计95台（套），配套水力学CAI课件和计算软件各一套。该设备的小型化、多功能、操作简便、形象直观和计算机数据采集系统的应用，提高了学生实验的可视化，稳定性、精确度和实验效率；从实验时间、方法、内容上使学生有更多的选择性和动手机会。

四、实验教学运行与实验室开放情况

盘点高考力学实验 篇6

实验一游标卡尺和螺旋测微器的读数

例1仪器读数:图1(甲)中游标卡尺的读数是______mm;图1 (乙)中螺旋测微器的读数是______mm.

解析:游标卡尺的读数=100 mm+0.05 mm×10=100.50 mm.螺旋测微器的读数=3 mm+0.01 mm×20.0=3.200 mm,在(3.198 mm-3.202 mm)范围内的也对.

点评易错警示:对游标卡尺和螺旋测微器的读数原理理解不够,没有熟练掌握读数方法,主要有以下几个方面:(1)不注意主尺上的单位;(2)不注意零刻度线;(3)把握不准精度.

实验二研究匀变速直线运动

例2在“研究匀变速直线运动”的实验中,打点计时器使用的交流电的频率为50 Hz,记录小车运动的纸带如图2所示,在纸带上选择0、1、2、3、4、5的6个计数点,相邻两计数点之间还有四个点未画出,纸带旁并排放着有最小分度为毫米的刻度尺,零点跟“0”计数点对齐,由图2可以读出三个计数点1、3、5跟0点的距离填入表1中.

计算小车通过计数点“2”的瞬时速度为v2=______m/s.根据表格中的数据求出小车的加速度是a=______m/s2.(计算结果保留三位有效数字)

解析:由图可以读出:d1=1.20cm(1.18～1.20)cm,d2=5.40 cm(5.38～5.40)cm,d3=12.02 cm(12.01～12.02)cm,由题意知,T=5T0=0.1s,变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度,即,得,再由v4-v2=a·2T得:(0.598～0.615) m/s2.

点评:纸带数据处理方法:(1)公式法;(2)图象法:v-t图象.

实验三验证力的平行四边形定则

例3李瑞雪同学做“探究求合力的方法”实验时,进行了如下操作:

(1)他的实验步骤是:

(A)在桌上放一块方木板,在方木板上铺一张白纸,用图钉把白纸钉在方木板上;

(B)用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点,在橡皮条的另一端拴上两条细绳,细绳的另一端系着绳套;

(C)用两个弹簧测力计分别钩住绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,结点到达某一位置O,记录下O点的位置,读出两个弹簧秤的示数;

(D)按选好的标度,用铅笔和刻度尺作出两只弹簧秤的拉力F1和F2的图示,并用平行四边形定则求出合力F;

(E)只用一只弹簧测力计,通过细绳套拉橡皮条使其伸长,读出弹簧测力计的示数,记下细绳的方向,按同一标度作出这个力F'的图示;

(F)比较力F'与F的大小和方向,看它们是否相同,得出结论.

上述步骤中:(1)①有重要遗漏的步骤的序号是______和______;②遗漏的内容分别是______和______.

(2)他根据测量结果在白纸上画出如图3所示的图(F与AO共线),图中______是F1与F2合成的理论值;______是F1与F2合成的实际值.

解析:(1)步骤(C)中只有记下两条细绳的方向,才能确定两个分力的方向,进一步才能根据平行四边形定则求合力;步骤(E)中只有使结点到达同样的位置O,才能表示两种情况下力的作用效果相同.所以遗漏的步骤的序号为(C)和(E),遗漏的内容分别是记下两条细绳的方向和使结点到达同样的位置O.(2)F1与F2合成的理论值是由平行四边形定则作图得到的,由于误差可能不与OA共线;而F1与F2合成的实际值一定与OA共线(二力平衡).故F'为F1与F2合成的理论值,F为F1与F2合成的实际值.

点评:本题的关键在于理解两个分力与合力的作用效果是使橡皮条结点到达同样的位置O.

实验四探究加速度与力、质量的关系

例4“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图4所示.

(1)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中,打出了一条纸带如图5所示,计时器打点的时间间隔为0.02 s.从比较清晰的点起,每5个点取一个计数点,量出相邻计数点之间的距离,该小车的加速度a=______m/s2.(结果保留两位有效数字)

(2)平衡摩擦力后,将5个相同的砝码都放在小车上,挂上砝码盘,然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中,测量小车的加速度.小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如表2所示,请根据实验数据在图6中作出a-F的关系图象.

(3)根据提供的实验数据作出的a-F图线不通过原点,请说明主要原因.

解析:(1)或.(2)a-F图线如图7所示.(3)小车、砝码盘和砝码组成的系统所受合外力为砝码盘和砝码的总重力,而表中数据漏计了砝码盘的重力,导致合力F的测量值小于真实值,a-F的图线不过原点.

点评:实验前,必须平衡摩擦力,方法是将长木板的一端垫起,而垫起的位置要恰当.在位置确定以后,不能再更换倾角.本实验中是保持系统的总质量不变.

实验五研究平抛运动

例5用图8所示的实验装置做“研究平抛物体的运动”实验.对于实验的操作要求,下列说法正确的是()

(A)应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下

(B)斜槽轨道必须光滑

(C)斜槽轨道末端可以不水平

(D)要使描出的轨迹更好地反映真实运动,记录的点应适当多一些

(E)为了比较准确地描出小球运动的轨迹,应该用一条曲线把所有的点连接起来

解析:为保证平抛运动的初速度相同,应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下,轨道可以是不光滑,(A)正确,(B)错误;平抛运动的初速度方向要求是水平的,则斜槽轨道末端一定要是水平的,(C)错误;要使描出的轨迹更好地反映真实运动,记录的点应适当多一些,(D)正确;为了比较准确地描出小球运动的轨迹,应该画出一条光滑的曲线,使大多数点在曲线上,或者分布在曲线的两侧,对于一些相差太大的点,应该去掉,(E)错误.

点评:本题的关键是掌握平抛运动的原理.

实验六探究功与物体速度变化的关系

例6某兴趣小组在做“探究功和物体速度变化关系”的实验前,提出了以下几种猜想:①W∝v;②W∝v2;③.他们的实验装置如图9所示,PQ为一块倾斜放置的木板,在Q处固定一个速度传感器(用来测量物体每次通过Q点的速度).在刚开始实验时,有位同学提出,不需要测出物体质量,只要测出物体初始位置到速度传感器的距离和读出速度传感器的读数就行了,大家经过讨论采纳了该同学的建议.

(1)请你简要说明为什么不需要测出物体的质量?

(2)让小球分别从不同高度无初速释放,测出物体初始位置到速度传感器的距离L1、L2、L3、L4…,读出物体每次通过Q点的速度v1、v2、v3、v4、…,并绘制了如图10所示的L-v图象.若为了更直观地看出L和v的变化关系,他们下一步应怎么做?

(3)在此实验中,木板与物体间摩擦力的大小会不会影响探究出的结果,为什么?

解析:(1)合力做功W=FL,F一定时,W∝L,可以用L来表示W,可以不需要测出物体的质量;(2)下一步应该绘制L-v2图象;(3)不会,摩擦力和重力的合力对物体做功也与距离L成正比.

点评:当合外力是恒力时,用L来表示W,而没有直接去计算出W,为研究问题带来了便利,这是一种很重要的物理思想——等效替代的思想,课本中利用橡皮筋的条数来表示力做的功也是用了这种思想,本题是这种方法的迁移运用.在物理实验中,对于数据处理的方法有两种:公式法和图象法,图象法的优点是形象直观反映出物理量之间的变化关系.

实验七验证机械能守恒定律

例7利用如图11所示的装置验证机械能守恒定律,图中AB是固定的光滑斜面,斜面的倾角为30°,1和2是固定在斜面上适当位置的两个光电门,当光电门中有物体通过时与它们连线的光电计时器(都没有画出)能够显示挡光时间.让滑块从斜面的顶端滑下,光电门1、2各自连接的光电计时器显示的挡光时间分别为5.00×10-2 s、2.00×10-2 s.已知滑块质量为2.00kg,滑块沿斜面方向的长度为5.00 cm,光电门1和2之间的距离为0.54 m,g取9.80 m/s2,取滑块经过光电门时的速度为其平均速度.

(1)滑块通过光电门1时的速度v1=______m/s,通过光电门2时的速度v2=______m/s.

(2)滑块通过光电门1、2之间的动能增加量为______J,重力势能的减少量为______J.(3)由以上数据,得出的结论是______.

解析:本实验的原理是分别确定出滑块动能的增加量ΔEk和滑块重力势能的减少量ΔEp,判断ΔEk与ΔEp是否相等.(1)光电门记录的瞬时速度等于经过光电门时的平均速度,ΔEp=mgs12sin30°=2×9.8×0.54×0.5 J=5.29 J.(3)在实验误差允许的范围内,ΔEk=ΔEp,所以小车沿斜面下滑过程中机械能守恒.

二轮力学实验专题的复习策略 篇7

关键词： 力学 实验专题 复习策略

一、近年高考对力学实验的考查现状

首先，近年高考物理实验题加强了对基本实验仪器使用和基本实验技能的考查，比如：刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、打点计时器、光电门、频闪相机、传感器等常见力学实验器材。其次，要求学生都会观察实验现象，会记录实验数据，会用图像处理实验数据并得出结论。再次，学生要能发现问题、提出问题并制订解决方案，运用已学的物理理论、实验方法和实验器材处理问题，包括简单设计实验。

二、创设情境，从不同的途径总结归类力学实验

1.对同一个实验，总结出多种实验方案。比如速度的测量可以用打点计时器精确测量，可以用频闪相机精确测量，还可以用光电门进行测量，针对不同方法设计一个小题训练。

2.对同一个仪器，总结出在哪些实验用到这种仪器。比如打点计时器的使用，涉及打点计时器的实验有研究匀变速直线运动的规律（求加速度，瞬时速度）、验证牛顿第二定律、探究动能定理、验证机械能守恒定律。把每个实验的原理、注意事项分别总结出来。

3.对同一个实验模型用在多个实验中，比如必修1中验证牛顿定律的实验装置、可以验证动能定理、机械能守恒。对此，我提出以下问题：

问题1：可用此装置完成的实验有哪些？问题2：研究匀变速直线运动的规律需要平衡摩擦力吗？需要使钩码及吊盘质量远小于小车质量吗？问题3：用此装置做验证牛顿第二定律需要平衡摩擦力吗？需要使钩码及吊盘质量远小于小车质量吗？探究动能定理呢？问题4：平衡摩擦力的方法有哪些？当小车后的绳子上加上力传感器后用该装置做验证牛顿第二定律及动能定理还需用平衡摩擦力？满足钩码吊盘质量远小于小车质量吗？

4.对同一个问题有多种数据处理方法，可以对各种数据处理方法进行分析比较。比如打点计时器打出的纸带数据处理注意事项和方法：①纸带的选择：纸带上的点清晰，适当舍弃开头密集部分，适当选取计数点，弄清楚所选的时间间隔。②加速度的求解方法：逐差法。③用图像法处理实验数据，要求画出图像首先要选择好标度，然后描点、连线。若是题目中直接给出图像，则要先推导出纵坐标随横坐标变化的函数表达式，明确图像中斜率和截距表示的物理量，求相关问题。对频闪照片的处理方法与纸带的处理方法相同。

对同一种数据处理方法也可以用在不同实验中。比如描点作图求斜率可以求解匀变速运动的加速度、匀速运动的速度、利用单摆周期的平方和摆长函数图像的斜率求重力加速度、图像研究a和F的关系，等等。

通过对不同实验装置及不同实验目的的比较让学生对这类实验的认识更有深度和广度。

三、精选题型精讲精练

学生通过高三实验复习，强化了与实验有关的基础知识，同时熟悉了基本实验的原理和步骤，但学生复习的目的就是要参加高考拿高分。我们在实验练习题的设计中要考虑三个方面的能力培养。一是审题能力的培养，能够把题目文字转化为情境，把情境转化为物理条件，也就是要把题中的实验目的和实验原理读懂。二是选择最佳解题方法的能力，设计的考题尽量能一题多解。三是把数学条件转化为物理条件，应用数学方法解决物理问题的能力。