理论力学实验报告.docx

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理论力学实验报告

《理论力学》

实验报告

班级：

姓名：

学号：

成绩：

实验一实验方法测定物体的重心

一、实验目的：

1、通过实验加深对合力概念的理解；

2、用悬挂法测取不规则物体的重心位置；

3、用称重法测物体的重心位置并用力学方法计算重量。

二、实验设备和仪器

1、理论力学多功能实验装置；

2、不规则物体（各种型钢组合体）；

3、连杆模型；

4、台秤。

三、实验原理

物体的重心的位置是固定不变的。

再利用柔软细绳的受力特点和两力平衡原理，我们可以用悬挂的方法决定重心的位置；又利用平面一般力系的平衡条件，可以测取杆件的重心位置和物体的重量。

物体的重量：

；重心位置：

四、实验方法和步骤

A、悬挂法

1、从柜子里取出求重心用的组合型钢试件，用将把它描绘在一张白纸上；

2、用细索将其挂吊在上顶板前面的螺钉上（平面铅垂），使之保持静止状态；

3、用先前描好的白纸置于该模型后面，使描在白纸上的图形与实物重叠。

再用笔在沿悬线在白纸上画两个点，两点成一线，便可以决定此状态的重力作用线；

4、变更悬挂点，重复上述步骤2-3，可画出另一条重力作用线；

5、两条垂线相交点即为重心。

B、称重法

1、取出实验用连杆。

将连杆一端放在台秤上，一端放在木架上，并使连杆保持水平。

2、读取台秤的读数，并记录；

3、将连杆两端调换，并使摆杆保持水平；

4、重复步骤2；

五、数据记录与处理

A、悬挂法（请同学另附图）

B、称重法

左边读数（kg）F1

右边读数（kg）

F2

重量（kg）

W

重心位置（mm）

xC

六、注意事项

1、实验时应保持重力摆水平；

2、台称在使用前应调零。

实验二、四种不同类型载荷的比较实验

一、实验目的

1、了解四种常见的不同载荷；

2、比较四种不同类型载荷对承载体的作用力特性。

二、实验仪器和设备

1、理论力学多功能实验装置；

2、2kg台秤1台；

3、0.5kg重石英沙1袋；

4、偏心振动装置1个。

三、实验原理

渐加载荷、突加载荷、冲击载荷和振动载荷是常见的四种载荷。

不同类型的载荷对承载体的作用力是不同的。

将不同类型的载荷作用在同一台秤上，可以方便地观察到各自的作用力与时间的关系曲线，并进行相互比较。

四、实验方法和步骤

1、将台秤置于实验装置合适的位置并放平稳；

2、渐加载荷：

取出装有石英沙的袋子，将沙子缓慢、渐渐地倒入台秤上的托盘中，仔细观察台秤指针的变化，并描绘出作用力的时程曲线示意图；

3、突加载荷：

将托盘中的石英沙装回原袋子，用手将沙袋拎起至刚好与托盘分离时突然松手，仔细观察台秤指针的变化，并描绘出作用力的时程曲线示意图；

4、冲击载荷：

再将沙袋拎起至某一高度（如5cm）后自由释放，沙袋对台秤造成一定的冲击，仔细观察台秤指针的变化，并描绘出作用力的时程曲线示意图；

5、振动载荷：

用偏心振动装置代替沙袋。

先打开偏心振动装置上的电源开关让其上的电机旋转，然后轻轻置于台秤的托盘上。

仔细观察台秤指针的变化，并描绘出作用力的时程曲线示意图。

五、实验结果与数据处理

画出各种载荷的力与时间的关系曲线（见图）。

六、注意事项

1、观察渐加载荷时，应掌握好倒沙的速度，适中即可；

2、观察冲击载荷时，无须将沙袋拎得太高，以免对台秤造成过度冲击；

3、振动装置上，有一个电位器。

它被用以调节偏心电机的转速，控制电机转速不要太快。

F

O

t

F

O

t

F

O

t

F

O

t

渐加载荷

突加载荷

振动载荷

冲击载荷

实验三、“三线摆”法测定圆盘的转动惯量

一、实验目的

1、了解并掌握用“三线摆”方法测取物体转动惯量的方法；

2、分析“三线摆”摆长对测量的误差。

二、实验仪器和设备

1、理论力学多功能实验装置；

2、不锈钢圆盘“三线摆”1个；

3、秒表1个；

4、卷尺1支。

三、实验原理

“三线摆”是测取转动惯量的一种常用方法。

给摆一个微小偏转，然后自然释放，摆就会产生扭振。

同样的摆线长，不同的转动惯量，摆动的周期就不同；同样的转动惯量，不同的摆长，摆动的周期也不同。

因此，“三线摆”的摆动周期不仅与物体的转动惯量有关，而且与摆线的长度有关。

根据摆的线长和摆动的周期，可以推算出物体物体的转动惯量。

圆盘转动惯量的理论计算式:

“三线摆”测周期，转动惯量的计算式：

四、实验方法和步骤

1、松动理论力学多功能实验装置上右边的转轮锁紧开关，摇动手轮，将右边的一个圆盘往下放；

2、用卷尺量摆线长，使圆盘下降至线长为30cm处，锁紧手轮；

3、给圆盘一个微小的摆角，自然释放。

用秒表测取10个摆动周期的时间，并记录；

4、再使圆盘下降10cm，重复上述步骤3；

5、重复上述步骤3-4，直至摆线长为60cm位置。

6、将圆盘恢复原来状态，并锁紧手轮。

五、实验结果与数据处理

已知：

圆盘直径D=100mm,摆线直径r=38mm，厚度δ=5.3mm,

材料密度γ=7.8*103kg/m3

摆线长度（cm）

摆动10周期（s）

平均周期（s）

转动惯量理论值

转动惯量实测值

误差（%）

30

40

50

60

六、注意事项

1、摆的原始偏转角应小于或等于5°角；

2、摆的三根线应等长，以保持圆盘水平；

3、实际测试时，不应有较大幅度的平动。

实验四、“三线摆”法测定不规则物体的定轴转动惯量

一、实验目的

1、通过实验加深对转动惯量的理解；

2、通过“三线摆”法，测取不规则物体的定轴转动惯量；

二、实验仪器和设备

1、TME—1理论力学多功能实验装置；

2、薄质圆盘“三线摆”2个；

3、不规则物体（发动机摇臂）1个；

4、圆柱体铁2个；

5、秒表1个；

6、卷尺1支。

三、实验原理

对于不规则物体，要通过计算来得到转动惯量是困难的。

而相对规则物体，转动惯量的计算并不会感到困难。

两个具有相同线长和相同直径的“三线摆”，其上各放置不同的物体。

假如“三线摆”摆动具有一样的周期，则说明两个物体的转动惯量是相等的。

根据这一原理，在一个摆上放置一个不规则的物体，而另一个摆上对称放置相同形状相同质量的两个物体，且两个对称物体之间的间隔可以进行方便调整。

当调整到两个“三线摆”的摆动周期相等时，则认为此时不规则物体的转动惯量与两个对称物体的转动惯量是等效的。

从而，求得不规则物体的转动惯量。

两个圆柱体对中心轴的转动惯量计算式：

四、实验方法与步骤

1、将TME—1理论力学多功能实验装置上左边的两个圆盘“三线摆”的手轮松开；

2、两个“三线摆”的摆线长统一调整为60cmm长；

3、一个“三线摆”圆盘上放置不规则物体，给摆以微小转角，然后用秒表测10个周期，并作记录；

4、在另一个“三线摆”圆盘上对称放置两个规则的圆柱体铁块。

两个铁块之间的中心距离设为1cm，给摆以微小转角，然后用秒表测10个周期，并作记录；

5、逐渐增加两圆柱体间的距离，直至周期的变化，跨越不规则物体的摆动周期，并记录。

五、实验结果与数据处理

已知：

圆柱体直径d=18mm,m=

摆线长度L=60cm，不规则物体的重量M=g，转动周期T=s

规则物体间的中心距离（mm）

10个周期（s）

平均周期（s）

等效距离（mm）

等效转动惯量

10

15

20

25

30

35

40

六、注意事项

1、不规则物体的轴心应与圆盘中心重合；

2、摆的初始角应小于或等于5°角；

3、两个摆的线长应一致；

4、实际测试时，不应有较大幅度的平动。