《理论力学创新实验》教学大纲

1、PAGE 理论力力学创新新实验教学大大纲课程名称称：理论力学学创新实实验；TTheooretticaal MMechhaniics expperiimennt课程编号号：教学对象象：工程力学学本科生生教材或实实验指导导书名称称：理论力力学创新新实验指南讲讲义学时学分分0.55；总学学时122实验的地地位、作作用和目目的：基于力学学基础理理论，启启发创新新思维意意识，培培养科研研实践能能力, 培养学学生的创创造性思思维能力力和动手手能力。提高创创新兴趣趣、调动动创新积积极性、激发创创造欲望望；实验的基基本内容容与基本本要求：课程的主主要内容容有：力力学创新新教学（包括力力学在工工程中的的应用；灵

2、感与与创造实实物展览览，多媒媒体理论论与工程程导航教教学等）；静动动摩擦系系数的量量测；物物体转动动惯量的的量测；学生自自己创新新设计实实践。设备与器器材配置置：多媒体导导航台；摩擦系系数量测测装置；转动惯惯量量测测装置。考核方式式：提交实验验报告，及创新新设计作作品。实验项目目与内容容提要序号实验名称称内容提要要每组人数数实验时数数所在实验验室备注1力学创新新教学理论与工工程力学学导航；灵感与与创造展展览30人/每组2理论力学学创新实实验2摩擦系数数量测测定多种种材料之之间的静静动摩擦擦系数4人/每每组3理论力学学创新实实验3转动惯量量量测复摆、三三线摆装装置量测测转动惯惯量4人/每每组3理

3、论力学学创新实实验4自主创新新设计内容自选选个人或小小组4理论力学学创新实实验理论力力学创新新实验指南讲讲义陆晓敏 严湘湘赣 陈定圻圻河海大学学土木工工程学院院力学实验验中心二OO三三年八月月八日目 录理论力学学创新实实验室介介绍静动摩擦擦因数测测定实验验指导转动惯量量量测实实验指导导计频计数数计时使使用说明明静动摩擦擦因数测测定实 验 指 导导 书实验装置置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实验装置置的示意意图。通通过摇把把可以调调节滑槽槽的倾角角，光电电管A的的位置可可以调节节。滑块块在滑槽槽中运动动时，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，

4、通过光光电管AA、B之之间的距距离及测测得的时时间，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。设计实验验过程（步骤）推导计算算公式选择材料料、测量量动摩擦擦因数 （包括括实验组组数，每每次实验验的数据据，计算算结果，平均值值等）误差分析析、建议议再测定材材料之间间的静摩摩擦因数数，并与与动摩擦擦因数比比较撰写实验验报告书书（包括实实验目的的、实验验原理、实验步步骤、实实验结果果等）参考资料料：计频频、计时时、计数数仪的使使用说明明。静力学基基础动力力学基础础转动惯量量测定实 验 指 导导 书计时器图（1） 三线摆示意图验装置简简介右图（11）是三三

5、线摆实实验装置置的示意意图，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。周期可可以使用用光电管管测量。右图（22）是复复摆实验验装置的的示意图图，在架架子上放放上物体体，通过过量测复复摆振动动的周期期，可以以计算出出物体的的转动惯惯量。周周期可以以使用光光电管测测量。图（2） 复摆示意图设计实验验过程（步骤）（根据物物体的形形状及要要量测的的要求，选择合合适的实实验装置置，设计计如何用用光电管管来量测测周期，实验分分那几个个步骤等等）推导计算算公式选择试件件、测量量动转动动惯量 （包括括实验组组数，每每次实验验的数据据，计算算结果，平均值值

6、等）误差分析析、建议议撰写实验验报告书书（包括实实验目的的、实验验原理、实验步步骤、实实验结果果等）参考资料料：计频频、计时时、计数数仪的使使用说明明。动力学基基础SSM-5C计计时-计计数-计计频仪一、 概概述本仪器是是多种用用途的时时间计量量仪器，具有计计时、计计数、计计频等功功能。仪器的输输入可为为光电转转换、红红外线转转换、电电位触发发三种形形式。测测量的结结果由五五位LEED数码码显示。本仪器采采用CDD40000系列列的CMMOS电电路组成成，具有有使用方方便、功功耗小、工作稳稳定、可可靠的优优点，而而且抗冲冲击、抗抗震动能能力强。能广泛泛运用于于物理力力学实验验、化学学电量分分析

7、、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。19799年本仪仪器经教教育部生生产供应应管理局局鉴定（鉴定证证书号79教供局局字2111号）。二、性能能时标频率率源由4M石石英晶体体震荡器器输出标标准方波波信号。频率偏偏差日。量程 计时：0.0001mms10000s自自动变换换计数：111 11计频：灵敏度：光电转换换：（光光谱范围围50000埃-100000埃埃）启动：2200勒勒克司停止：110000勒克司司电位输入入阻抗使用条件件电源：2200V A.CC.500HZ功耗:88W 连续使使用环境温度度:10oC+355 oC三

8、、使用用仪器面板板布置见见仪器。各开关关插座的的功能和和使用分分述如下下：（见见图一、二、三三、四）K1：电电源开关关将有小点点的船型型开关向向上掀下下即接通通整机电电源，此此时数码码管燃亮亮。反之之，断电电，数码码管熄灭灭。K2：功能选选择开关关此开关分分位三档档，分别别计时、计数、计频。KB(ssn)：输入信信息分配配开关此开关为为一只十十位拨盘盘开关，仅在仪仪器作“计时”测量功功能时使使用。当此开关关扳于“”时，仪仪器记录录光敏管管被一次次遮光的的时间。此开关扳扳于“”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。此开关扳扳于“”时，则则记录第第一次遮遮光和第第三次遮遮光之间

9、间的时间间。开关分别别扳于“”和“”时可类类推。当此开关关扳于“”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：在在计时、计频功功能时，此开关关不能在在“”、“”档测量量。K3启动动键：按按下启动动键表示示处于启启动状态态，启动动指示灯灯亮。在在计数、计频状状态下要要先按下下启动键键才能进进行计数数、计频频。K4停止止键：按按下停止止键表示示此时计计时或计计数或计计频停止止，此时时，停止止红灯亮亮。K5复位位键：按按下此键键。整机机复位，显示为为全“”。K6 累计单次键键：该键键弹出时时为累计计状态，指示灯灯亮。该该键按下下时为单单次状态态，指示示灯灭。K7 自动复复位键：弹

10、出时时无自动动复位功功能，指指示灯不不亮。按按下时，计时停停止后能能自动复复位，指指示灯亮亮。注意：KK6 、 K7只有“计时”状态下下才起作作用。K8工作作自检检键：弹弹出时处处于工作作状态，能进行行计时、计数、计频测测量。按按下时对对本机进进行自检检（由本本厂检验验人员检检查），用户使使用本机机时，此此键要处处于工作作状态。K9红外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。此开关关在整机机的背面面（图三三、图四四）、四四芯光电电转换输输入插座座：为两两个独立立输入通通

11、道，在在“计时”、“计数”功能时时使用。两芯外外接脉冲冲输入插插座：“计频”请使用用此通道道。灯亮亮：表示示记录结结果整数数位时标标为毫秒秒。灯亮：表示记记录结果果整数位位时标为为秒。灯亮亮：在“计频”时表示示计量单单位为赫赫兹。电压输出出、电压压调节：本机专专为用户户另外配配有一直直流稳压压电源，输出电电压连连续可调调，额定定电流为为.。输输出、调调节都在在整机的的背面。使用举例例（一）测测定初速速为的的物体自自由下落落一段距距离所需需的时间间首先组装装好QDDZJ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

12、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（即吸上上钢球相相当于二二铜极短短接，钢钢球下落落二钢极极相当于于开路。）按下电源源开关,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。向上移动动光电转转换支架架，当钢钢球挡住住光束时时，仪器器计时，钢球不不挡光时时，仪器器停止计计时，仔仔细调整整光电转转换支架架位置，使之正正好处于于钢球不不能挡住住光束的的临界位位置上，读取支支架高度度尺寸

13、，然后移移下光电电转换支支架至所所需高度度尺寸的的位置上上。以上上准备工工作完毕毕即可正正式测试试。将输入信信号分配配开关KKB（ssn）再再拨至“”，再手手动复位位一次。切断重重力加速速读测试试仪电磁磁铁电源源，钢球球开始下下落瞬间间即自动动计时，钢球下下落至光光电转换换架遮断断光束时时停止计计时，测测量结果果即可有有数码管管读出。（二）测测定单摆摆周期将一光电电转换支支架置于于单摆下下方，使使摆在光光源与光光敏管间间摆动。安装好好四芯连连接电缆缆。功能能选择开开关K22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

14、，使使摆动稳稳定后，按下手手动复位位键，当当摆通过过转换支支架时，仪器开开始计时时。摆回回程时通通过光电电支架为为第二次次遮光，摆第三三次时正正好完成成一个摆摆动周期期，仪器器停止时时，数码码显示为为一个周周期的时时间。（三）测测定运动动物体通通过某位位置时的的瞬时速速度和通通过两点点间距离离的时间间。将装置在在气垫导导轨上的的两个光光点装换换支架与与仪器连连接。根根据需要要使用白白炽还是是红外。使气垫垫滑块开开始作往往返直线线运动，功能选选择开关关置于“计时”位置，按下单单次键。（sn）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，将挡光光片的

15、宽宽度除以以所记录录的时间间即可近近似得出出滑块通通过光敏敏管受光光狭缝时时期的瞬瞬时速度度。再将输入入信号分分配开关关拨到“”，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，则仪器器可记录录到滑块块通过两两光电转转换支架架间距离离的时间间。（四）计计数可分为光光电转换换和脉冲冲信号两两种计数数方式，前者可可作光栅栅干涉条条纹计数数用，后后者可用用来记录录脉冲个个数。（五）测测定音频频频率和和转速为保证低低频的测测量，电电位输入入时仪器器为直接接耦合，使用电电位输入入插入插插座进行行计数和和计频测测量时，对具有有直流份份量的交交流信号号测量应应注意隔隔去直流流电压成成份。如如果对脉脉冲进行行计数或或计频，应注意意极性。即正极极性脉冲冲时将两两芯输入入电缆黑黑鳄鱼夹夹接地，红鳄鱼鱼夹接输输出端。如测负负脉冲则则红鳄鱼鱼夹接地地，黑鳄鳄鱼夹接接输出端端。测量量时，先先按下启启动键。如果需要要用本仪仪器测量量转速时时，可将将功能选选择开关关置“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）。按下下启动键键。此时时仪器将将显示每每秒内通通过光电电装换支支架的挡挡光片次次数，将将此数除除以每旋旋转