《理论力学创新实验》教学大纲boi.docx

理论力学创新实验教学大纲一、 课程名称：理论力学创新实验；Theoretical Mechanics experiment二、 课程编号：三、 教学对象：工程力学本本科生四、 教材或实验验指导书书名称：理论力学学创新实实验指指南讲义义五、 学时学分00.5；总学时时12六、 实验的地位位、作用用和目的的：基于力学基基础理论论，启发发创新思思维意识识，培养养科研实实践能力力, 培培养学生生的创造造性思维维能力和和动手能能力。提提高创新新兴趣、调调动创新新积极性性、激发发创造欲欲望；七、 实验的基本本内容与与基本要要求：课程的主要要内容有有：力学学创新教教学（包包括力学学在工程程中的应应用；灵灵感与创创造实物物展览，多多媒体理理论与工工程导航航教学等等）；静静动摩擦擦系数的的量测；物体转转动惯量量的量测测；学生生自己创创新设计计实践。八、 设备与器材材配置：多媒体导航航台；摩摩擦系数数量测装装置；转转动惯量量量测装装置。九、 考核方式：提交实验报报告，及及创新设设计作品品。十、 实验项目与与内容提提要序号实验名称内容提要每组人数实验时数所在实验室室备注1力学创新教教学理论与工程程力学导导航；灵灵感与创创造展览览30人/每每组2理论力学创创新实验验2摩擦系数量量测测定多种材材料之间间的静动动摩擦系系数4人/每组组3理论力学创创新实验验3转动惯量量量测复摆、三线线摆装置置量测转转动惯量量4人/每组组3理论力学创创新实验验4自主创新设设计内容自选个人或小组组4理论力学创创新实验验理论力学学创新实实验指指南讲义义陆晓敏 严湘赣赣 陈陈定圻河海大学土土木工程程学院力学实验中中心二OO三年年八月八八日目 录录1、 理论力学创创新实验验室介绍绍2、 静动摩擦因因数测定定实验指指导3、 转动惯量量量测实验验指导4、 计频计数计计时使用用说明静动摩擦因因数测定定实 验 指指 导 书一、 实验装置简简介撑杆滑槽摇把光电管A光电管B计时器实验装置的示意图右图是实验验装置的的示意图图。通过过摇把可可以调节节滑槽的的倾角，光光电管AA的位置置可以调调节。滑滑块在滑滑槽中运运动时，计计时器可可记录下下滑块通通过两个个光电管管之间的的时间，通通过光电电管A、BB之间的的距离及及测得的的时间，利利用动力力学方程程，可以以计算出出滑块材材料与滑滑槽底面面材料之之间的动动摩擦因因数。二、 设计实验过过程（步步骤）三、 推导计算公公式四、 选择材料、测测量动摩摩擦因数数 （包包括实验验组数，每每次实验验的数据据，计算算结果，平平均值等等）五、 误差分析、建建议六、 再测定材料料之间的的静摩擦擦因数，并并与动摩摩擦因数数比较七、 撰写实验报报告书（包括实验验目的、实实验原理理、实验验步骤、实实验结果果等） 参考资料：计频、计计时、计计数仪的的使用说说明。 静静力学基基础 动力学学基础 转动惯量测测定实 验 指指 导 书计时器图（1） 三线摆示意图一、 验装置简介介右图（1）是是三线摆摆实验装装置的示示意图，在在圆盘上上放上物物体，通通过量测测三线摆摆扭转振振动的周周期，可可以计算算出物体体的转动动惯量。周周期可以以使用光光电管测测量。右图（2）是是复摆实实验装置置的示意意图，在在架子上上放上物物体，通通过量测测复摆振振动的周周期，可可以计算算出物体体的转动动惯量。周周期可以以使用光光电管测测量。图（2） 复摆示意图二、 设计实验过过程（步步骤）（根据物体体的形状状及要量量测的要要求，选选择合适适的实验验装置，设设计如何何用光电电管来量量测周期期，实验验分那几几个步骤骤等）三、 推导计算公公式四、 选择试件、测测量动转转动惯量量 （包包括实验验组数，每每次实验验的数据据，计算算结果，平平均值等等）五、 误差分析、建建议六、 撰写实验报报告书（包括实验验目的、实实验原理理、实验验步骤、实实验结果果等）参考资料：计频、计计时、计计数仪的的使用说说明。 动动力学基基础 SSM-55C计时时-计数数-计频频仪一、 概述述本仪器是多多种用途途的时间间计量仪仪器，具具有计时时、计数数、计频频等功能能。仪器的输入入可为光光电转换换、红外外线转换换、电位位触发三三种形式式。测量量的结果果由五位位LEDD数码显显示。本仪器采用用CD440000系列的的CMOOS电路路组成，具具有使用用方便、功功耗小、工工作稳定定、可靠靠的优点点，而且且抗冲击击、抗震震动能力力强。能能广泛运运用于物物理力学学实验、化化学电量量分析、生生物光照照累计等等需要进进行时间间、数量量、频率率及周期期测量的的教学演演示、科科研、生生产等场场所。1979年年本仪器器经教育育部生产产供应管管理局鉴鉴定（鉴鉴定证书书号779教教供局字字2111号）。二、性能（一） 时标频率源源由4M石英英晶体震震荡器输输出标准准方波信信号。频频率偏差差日。（二） 量程 计计时：00.0001mss10000s自自动变换换计数：11 11计频：（三） 灵敏度：光电转换：（光谱谱范围550000埃-1100000埃）启动：2000勒克克司停止：10000勒勒克司（四） 电位输入阻阻抗（五） 使用条件电电源：2220VV AA.C.50HHZ功耗:8WW 连连续使用用环境温度:10oC+355 oC三、使用仪器面板布布置见仪仪器。各各开关插插座的功功能和使使用分述述如下：（见图图一、二二、三、四四）K1：电源源开关将有小点的的船型开开关向上上掀下即即接通整整机电源源，此时时数码管管燃亮。反反之，断断电，数数码管熄熄灭。K2：功功能选择择开关此开关分位位三档，分分别计时时、计数数、计频频。KB(snn)：输输入信息息分配开开关此开关为一一只十位位拨盘开开关，仅仅在仪器器作“计时”测量功功能时使使用。当此开关扳扳于“”时，仪仪器记录录光敏管管被一次次遮光的的时间。此开关扳于于“”时，则则记录第第一次遮遮光和第第二次遮遮光之间间的时间间。此开关扳于于“”时，则则记录第第一次遮遮光和第第三次遮遮光之间间的时间间。开关分别扳扳于“”和“”时可类类推。当此开关扳扳于“”时，则则记录第第一次遮遮光和第第十次遮遮光之间间的时间间。注意：在计计时、计计频功能能时，此此开关不不能在“”、“”档测量量。K3 启启动键：按下启启动键表表示处于于启动状状态，启启动指示示灯亮。在在计数、计计频状态态下要先先按下启启动键才才能进行行计数、计计频。K4 停停止键：按下停停止键表表示此时时计时或或计数或或计频停停止，此此时，停停止红灯灯亮。K5 复复位键：按下此此键。整整机复位位，显示示为全“”。K6 累累计单单次键：该键弹弹出时为为累计状状态，指指示灯亮亮。该键键按下时时为单次次状态，指指示灯灭灭。K7 自自动复位位键：弹弹出时无无自动复复位功能能，指示示灯不亮亮。按下下时，计计时停止止后能自自动复位位，指示示灯亮。注意：K66 、 K7只有“计时”状态下下才起作作用。K8工作自检键键：弹出出时处于于工作状状态，能能进行计计时、计计数、计计频测量量。按下下时对本本机进行行自检（由由本厂检检验人员员检查），用用户使用用本机时时，此键键要处于于工作状状态。K9红外白炽炽输入选选择开关关：如果果使用红红外光电电门就把把此开关关扳在红红外位置置。如果果使用白白炽灯光光电门就就把此开开关扳在在白炽位位置，此此开关中中间档为为空档。此此开关在在整机的的背面（图图三、图图四）、四芯芯光电转转换输入入插座：为两个个独立输输入通道道，在“计时”、“计数”功能时时使用。两芯外接接脉冲输输入插座座：“计频”请使用用此通道道。灯亮：表示记记录结果果整数位位时标为为毫秒。灯亮：表表示记录录结果整整数位时时标为秒秒。灯亮：在“计频”时表示示计量单单位为赫赫兹。电压输出、电电压调节节：本机机专为用用户另外外配有一一直流稳稳压电源源，输出出电压连连续可调调，额定定电流为为.。输输出、调调节都在在整机的的背面。使用举例（一）测定定初速为为的物物体自由由下落一一段距离离所需的的时间首先组装好好QDZZJ型重重力加速速测试仪仪（详见见其产品品说明书书），校校准垂直直，将准准备下落落的钢球球吸附在在电磁定定位罩上上。使用用一个光光电转换换架，把把连接插插头插入入本仪器器输入，然后后将四芯芯启动插插头插入入，插插头的红红、黑插插头分别别插在钢钢球定位位罩的二二半体铜铜极引出出线上（即即吸上钢钢球相当当于二铜铜极短接接，钢球球下落二二钢极相相当于开开路。）按下电源开开关,功能能选择开开关置于“计时”档,把把红外白炽开开关置于于白炽位位，输入入信号分分配开关关KB拨拨于“”，然后后按下复复位键使使仪器处处于准备备工作状状态。向上移动光光电转换换支架，当当钢球挡挡住光束束时，仪仪器计时时，钢球球不挡光光时，仪仪器停止止计时，仔仔细调整整光电转转换支架架位置，使使之正好好处于钢钢球不能能挡住光光束的临临界位置置上，读读取支架架高度尺尺寸，然然后移下下光电转转换支架架至所需需高度尺尺寸的位位置上。以以上准备备工作完完毕即可可正式测测试。将输入信号号分配开开关KBB（snn）再拨拨至“”，再手手动复位位一次。切切断重力力加速读读测试仪仪电磁铁铁电源，钢钢球开始始下落瞬瞬间即自自动计时时，钢球球下落至至光电转转换架遮遮断光束束时停止止计时，测测量结果果即可有有数码管管读出。（二）测定定单摆周周期将一光电转转换支架架置于单单摆下方方，使摆摆在光源源与光敏敏管间摆摆动。安安装好四四芯连接接电缆。功功能选择择开关KK2置于“计时”挡，单单次累累计选择择开关置置于“单次”。输入入信号分分配开关关KB(sn)拨于“”。然后后使单摆摆开始摆摆动，使使摆动稳稳定后，按按下手动动复位键键，当摆摆通过转转换支架架时，仪仪器开始始计时。摆摆回程时时通过光光电支架架为第二二次遮光光，摆第第三次时时正好完完成一个个摆动周周期，仪仪器停止止时，数数码显示示为一个个周期的的时间。（三）测定定运动物物体通过过某位置置时的瞬瞬时速度度和通过过两点间间距离的的时间。将装置在气气垫导轨轨上的两两个光点点装换支支架与仪仪器连接接。根据据需要使使用白炽炽还是红红外。使使气垫滑滑块开始始作往返返直线运运动，功功能选择择开关置置于“计时”位置，按按下单次次键。（ssn）拨拨向“”，仪器器将记录录气垫滑滑块挡光光片通过过其输入入开关对对应的光光电转换换支架的的时间，将将挡光片片的宽度度除以所所记录的的时间即即可近似似得出滑滑块通过过光敏管管受光狭狭缝时期期的瞬时时速度。再将输入信信号分配配开关拨拨到“”，其余余如上所所述。当当滑块向向两光电电转换支支架运动动时手动动复位，则则仪器可可记录到到滑块通通过两光光电转换换支架间间距离的的时间。（四）计数数可分为光电电转换和和脉冲信信号两种种计数方方式，前前者可作作光栅干干涉条纹纹计数用用，后者者可用来来记录脉脉冲个数数。（五）测定定音频频频率和转转速为保证低频频的测量量，电位位输入时时仪器为为直接耦耦合，使使用电位位输入插插入插座座进行计计数和计计频测量量时，对对具有直直流份量量的交流流信号测测量应注注意隔去去直流电电压成份份。如果果对脉冲冲进行计计数或计计频，应应注意极极性。即即正极性性脉冲时时将两芯芯输入电电缆黑鳄鳄鱼夹接接地，红红鳄鱼夹夹接输出出端。如如测负脉脉冲则红红鳄鱼夹夹接地，黑黑鳄鱼夹夹接输出出端。测测量时，先先按下启启动键。如果需要用用本仪器器测量转转速时，可可将功能能选择开开关置“计频”，取一一光电转转换支架架连接光光电输入入插座上，输输入选择择开关置置于“光电”，然后后使与被被测物体体同旋转转的挡光光片通过过光电转转换支架架（小心心碰撞）。按按下启动动键。此此时仪器器将显示示每秒内内通过光光电装换换支架的的挡光片片次数，将将此数除除以每旋旋转一周周的挡光光次数后后再乘以以，即即得出每每分钟转转数。四、电路本仪器整机机电路分分为四个个单元（一） 输入单元（二） 计数及译码码显示单单元（三） 时标信号及及控制单单元SSM-5C计时-计数-计频仪mssHz计时 计数 计频K22snKBABC电源 开关单次 自清 自检启动 停止 复位K3 K4 K5K6 K7 K8K1图一 前面板（四） 电源单元电压调节电压输出释放红外白炽武汉大学科教仪器厂K9图二 后面板1234图三 白炽灯光源接线法3DV332.2V100mV12343DV33HG412图四 红外二极管光源接线法