理论力学实验报告2017

《理论力学》

实验报告

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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：21F F W +=；重心位置：W

l F x C 1=

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

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:2

)2

(21D m J O =

“三线摆”测周期，转动惯量的计算式：l

mgr T J O

2

2'

)2(π=

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

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。