科氏惯性力演示实验

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机械式科氏加速度演示仪

理、更符合客户需求的设计方案。使用ＶＲ技术让虚拟设计产品等，然后卧室设计者可以根据用户体验后的具体建议来确定是否的体验者在计算机模拟的产品的三维虚拟空间中，对设计师的确定此设计或者继续进行修改以达到顾客的要求，这就是ｖＲ技产品进行各方面的性能指标的评价和真实的使用模拟体验。举术作为设计和真实体验相结合的工具的具体应用。个例子：让体验者体验在虚拟构建的三维新式卧室中的“ 真实感随着虚拟现实技术的发展，它与建筑工程及建筑设计方面的
受” 。卧室设计人员可以先根据卧室使用用户的具体要求来设计联系也越来越紧密，这就需要我们建筑师不断提高自己的建筑技出新式卧室的大致的框架和需要功能、结构，然后再根据卧室框术水平和更丰富的建筑设计艺术想象力，通过虚拟现实技术与建架草图使用ＣＡＤ系统做出平面图、使用三维系统做出立面图筹，筑、设计经验的完美结合，已满足人们不断提升的生活需要。这也并据此列出费用清单。最后让用户在模拟的三维虚拟系统中体验可以说是虚拟现实技术与建筑工程相结合后对建筑师的一个挑最终的卧室设计完成后的的真实使用情况，查看是否满足客户个战，建筑师应该是勇敢地应战，在虚拟建筑这片比实体建筑更为人对设计出的卧室的构造和真实使用情况的要求，查看卧室设计广阔的领域充分认识到自己的地位，更好的施展自己的才华。

物理小实验惯性演示仪

物理小实验惯性演示仪
1材料准备：
弹片底座支架薄片重物
2制作过程：
将弹片固定在底座上，拨动后观察大致的振动范围。

选择合适的位置安装支架，使得支架顶端在弹片振动范围内，并且有比较合适的撞击力。

固定好支架，在支架上从下往上放上薄片和重物。

3操作及现象
将重物和薄片按顺序摆放。

拨动弹片，将薄片撞出，发现重物能落在支架上，而没有随薄片一起飞出。

4原理解释
薄片受到撞击后急剧改变运动状态，高速飞出。

重物并未受到撞击，忽略薄片对它的摩擦力作用，认为重物在水平方向上不受力的作用，所以水平方向上不改变运动状态，不会运动。

薄片飞出后，由于重物受到地球对它的重力作用，而落到支架上。

忽略薄片的厚度，则可认为物体没有运动。

因此，可以说：重物由于惯性，保持了原来的运动状态而停在原处。

小窍门：为了提高演示的成功几率，同时使现象更明显，在制作过程中可以参考以下几个小窍门：
*弹片的弹性要尽可能好。

这样薄片与物体间存在摩擦力的时间就短，减小重物的水平方向微动。

*弹片和支架之间的位置要仔细调试。

太远，弹片给与的撞击速度不够；太近，要防止弹片撞到重物或支架。

*重物和弹片的接触面间要尽可能光滑些。

这样可以减小摩擦力，减小重物的水平方向微动。

*支架上的支撑面要适当宽些。

考虑到重物落下时的速度和水平方向的微动，太窄则可能使得重物的重力作用线偏出支撑面，导致演示失败。

立体两功能科氏惯性力实验仪的制作——公式推导及设计方法概述

立体两功能流体科氏惯性力实验仪的制作——公式推导及设计方法概述摘要：本文阐述了科氏加速度理论推导的三种方法.介绍了目前国内各高校设计制作的各种科氏加速度实验仪及其特点和创新点。

论述了立体两功能流体科氏加速度实验仪的设计制作方法及基本技术参数，并依据实验结果对科氏定理的进行了分析和论证，用实验直观的演示了各种科氏惯性力的作用结果，为科氏惯性力理论的建立提供了实验演示仪器。

关键词:科氏惯性力；实验仪；设计；制作The manufacture of stereo and twofunctional fluid Coriolis inertial forceexperimental instrument——Formula and design method ABSTRACT:This paper describes three methods of theoretical derivation of the Coriolis acceleration. Domestic colleges and universities design Coriolis acceleration experiment instrument and its features and innovation. Discusses the three-dimensional two-function fluid Coriolis acceleration experimental instrument design methods and basic technical parameters, based on experimental results were analyzed and the theorem of Coriolis argument, intuitive experiments demonstrated the role of the various Coriolis inertial force provide an experimental demonstration instrument for the establishment of the Coriolis inertial force theory.KEY WORDS: Corioles inertial force; experimental instrument; design; manufacture目录1.前言 (1)1.1问题的提出 (1)1.2科氏加速度的发现及科氏惯性力对人类生活的现象 (1)1.3本次毕业设计的目的和现实意义 (3)2.科氏加速度的概述 (5)2.1科氏加速度的产生 (5)2.2科氏加速度的理论推导 (6)2.3科氏加速度的判别方法 (9)3.科氏加速度演示仪的种类 (11)3.1国内其他兄弟院校科氏加速度实验情况介绍 (11)3.2我院自主设计制作的科氏加速度演示仪 (12)4.立体两功能流体科氏惯性力实验仪 (22)4.1工作原理 (22)4.2整体结构设计 (22)4.3实验仪的技术参数 (24)4.4实验步骤及现象 (24)参考文献 (29)致谢 (30)外文翻译 (31)中文译文 (38)附件 (43)1.前言1.1问题的提出《理论力学》对机械工程专业是一门重要的、理论性较强的技术基础课。

理论力学创新实验

的确定
摩擦因素
9
高速转子动平衡测对高速转子进行动平
试实验
衡校准
2人
2 提高选做
10
转动刚体动反力测测量转动刚体的静反
试
力和动反力
2人
2 提高选做
11
用自由衰减振动法测定单自由度振动系统的阻尼比
用自由衰减振动测定单自由度阻尼比
1 提高选做
用半功率点法测定
12 单自由度振动系统
1 提高选做
25
走钢丝的平衡问题分析
个人或小组
研究选做
26
玉米摘穗装置设计原理及分析
个人或小组
研究选做
27
万能铁皮钳的原理分析及改进设计
个人或小组
研究选做
28
杠杆原理应用的典范-大力钳
个人或小组
研究选做
29
推土机机构运动分析
个人或小组
研究选做
30
起重机机构运动分析
个人或小组
31
2人
改变三线摆扭转角、测 2 人
实验时数
2 2 1 1
2
2 2
实验类型
基本
必做选做
必做
基本必做
基本必做
基本必做
提高选做
提高选做提高选做
备注
动惯量量测精度影量试件的转动惯量
响
自行车轧皮与车圈测量晴天和雨天的自
8 之间的动摩擦因数行车轧皮与车圈的动 2 人
2 提高选做
46
单式动力吸振器的吸振实验
个人或小组
47
复式动力吸振器的吸振实验
个人或小组

演示惯性现象实验报告

一、实验目的1. 理解惯性现象的基本概念。

2. 通过实验观察惯性现象，加深对惯性原理的理解。

3. 掌握实验操作方法，提高实验技能。

二、实验原理惯性是物体保持其原有运动状态（静止或匀速直线运动）的性质。

一切物体都具有惯性，且惯性的大小与物体的质量有关。

当外力作用于物体时，物体会产生加速度，但由于惯性的存在，物体不会立即改变其运动状态。

三、实验仪器与材料1. 弹性钢片2. 硬纸板3. 小砝码4. 支柱5. 橡皮筋6. 粉笔7. 记录纸8. 铅笔四、实验步骤1. 将弹性钢片固定在支柱上，使其可以自由伸缩。

2. 在弹性钢片上放置硬纸板，并在硬纸板上放置小砝码。

3. 将硬纸板与弹性钢片之间的距离调整至适当，确保在释放硬纸板时，小砝码可以自由落下。

4. 用粉笔在硬纸板上画出一条直线，作为惯性实验的起始线。

5. 用橡皮筋将硬纸板拉起，使小砝码位于起始线上方。

6. 松开橡皮筋，观察小砝码的运动情况，记录实验数据。

7. 重复实验步骤，改变硬纸板与弹性钢片之间的距离，观察小砝码的运动情况，记录实验数据。

五、实验现象与结果1. 当橡皮筋松开时，小砝码会从起始线上方落下，沿着直线运动，直到接触地面。

2. 改变硬纸板与弹性钢片之间的距离，小砝码的落点也会随之改变，但始终沿着直线运动。

六、数据分析与讨论1. 通过实验观察，我们发现小砝码在弹性钢片的弹力作用下，会沿着直线运动，直到接触地面。

这表明物体在受力后，会保持其原有的运动状态，即惯性现象。

2. 当改变硬纸板与弹性钢片之间的距离时，小砝码的落点也会随之改变。

这说明物体的惯性大小与其质量有关，质量越大，惯性越大。

七、结论1. 本实验验证了惯性现象的存在，即物体在受力后，会保持其原有的运动状态。

2. 实验结果表明，物体的惯性大小与其质量有关，质量越大，惯性越大。

3. 通过本次实验，我们对惯性原理有了更深入的理解，提高了实验操作技能。

八、实验总结本次实验通过观察惯性现象，加深了我们对惯性原理的理解。

惯性演示器实验报告

一、实验目的通过本次实验，了解惯性演示器的原理，观察物体在受力情况下的运动状态变化，验证牛顿第一定律的正确性。

二、实验原理牛顿第一定律（惯性定律）指出：一切物体在没有受到外力作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。

惯性演示器通过演示物体在受力情况下的运动状态变化，来验证牛顿第一定律。

三、实验仪器1. 惯性演示器（静态演示器和动态演示器）2. 钢球3. 红色塑料片4. 弹簧片5. U形合金铝槽6. 斜面小车7. 插杆8. 电压表9. 计时器四、实验步骤1. 静态演示器实验（1）将红色塑料片平放在Z形支架的上台面上，凹痕正好处于台面上中心圆孔圆心的正上方。

（2）将钢球放稳在红色塑料片的凹痕上。

（3）左手扶住底座，右手将弹簧片向外拨动3cm左右。

（4）释放弹簧片，观察红色塑料片被击发离开台面，钢球落在台面中心的圆孔上。

2. 动态演示器实验（1）将U形合金铝槽固定在小车上。

（2）将钢球放入U形合金铝槽中。

（3）调整斜面小车，使小车在水平方向上匀速运动。

（4）当小车受到牵引力的变化时，观察钢球在铝槽中的运动状态。

（5）改变牵引力的变化，重复步骤（4），观察钢球在铝槽中的运动状态。

五、实验现象1. 静态演示器实验现象：当弹簧片释放后，红色塑料片迅速飞离台面，钢球落在台面中心的圆孔上。

2. 动态演示器实验现象：当小车受到牵引力的变化时，钢球在铝槽中沿槽朝加速度相反的方向开始滚动。

六、实验结果与分析1. 静态演示器实验结果：红色塑料片在弹簧片的冲击下迅速飞离台面，钢球落在台面中心的圆孔上。

这表明物体在没有受到外力作用时，总保持静止状态。

2. 动态演示器实验结果：当小车受到牵引力的变化时，钢球在铝槽中沿槽朝加速度相反的方向开始滚动。

这表明物体在没有受到外力作用时，总保持匀速直线运动状态。

七、实验结论通过本次实验，我们验证了牛顿第一定律的正确性。

惯性演示器能够直观地展示物体在受力情况下的运动状态变化，有助于我们更好地理解惯性的概念。

科氏加速度和科氏惯性力演示实验平台说明书

3.3
主回转传动装置设计，主要包括机械机构设计、驱动及传动参数计算、零部件设计与计算、标准件的计算与选型。
3.3.1
该装置的机械结构主要是实现主回转轴的回转运动，而主回转轴是立式安装；通过轴承安装在机身上。
1 减速电动机 2 联轴器 3 轴承 4 安装法兰
图3-3牵连运动结构图
经过计算和研究，拟计划采用减速电机直连的传动方案，采用两个圆形轴承作为主回转轴的支持轴承，减速电机采用弹性联轴器连接到主回转轴上，同时轴上端，安装法兰，便于卧式回转传动装置的连接和支撑。该方案设计简单，安全可靠。
该实验平台的机械结构如图3-1所示，大电动机（4）与主传动轴（7）通过联轴器（3）相连，主传动轴（7）与安装板（10）通过法兰盘（9）相连。小电动机（11）固定在安装板（10）上，提供偏心小球（16）运动所需要的主运动，花键轴（12）与小电动机（11）通过同步带相连，带动偏心小球（16）沿水平转动，提供水平方向的牵连运动，在科氏力的作用下，偏心小球（16）将沿花键轴（12）的轴向往返作直线运动。
机械系统的设计是围绕科氏现象运动模型展开的，该机械系统必须设计一个主回转运动和一个在主回转坐标系下的直线运动，且直线运动必须与主回转轴线垂直，而该直线运动通过一个摆幅较大的球体的回转运动替代。
图2-1机械系统运动简图
如图2-1所示，竖直方向主回转运动，两个卧式的回转运动，产生瞬时速度，，由和，合成科式力，，打破滑块在旋转轴上的平衡（离心力和摩擦力的平衡），使滑块沿旋转轴向产生位移动。
根据机械系统的方案知：该装置中卧式回转传动装置中的小电机和检测电子系统供电必须采用动态持续供电技术，才能满足供电要求。
图2-5控制系统设计方案图
3
3.1
根据图2-4所示，机械结构设计主要包含如下几个部分：机身设计、主回转传动装置设计、卧式回转传动装置设计三大部分组成，同时也要考虑测控系统传感器的安装和旋转通电的问题，设计一些辅助支架。

机械原理科氏力存在的判定

机械原理科氏力存在的判定科氏力是一种在旋转体系中产生的力。

它是根据机械原理中的科氏定理而得出的。

在本文中，我们将深入探讨机械原理以及科氏力的存在判定。

一、机械原理的概述机械原理是研究力的作用和物体运动的规律的科学理论。

它提供了一种解释物体运动的框架，并通过力的平衡和作用原理进行分析。

机械原理可以帮助我们理解各种物理现象，包括力的产生和作用，运动的轨迹以及各种机械装置的工作原理。

二、科氏力的存在判定科氏力存在的判定是一个重要的问题，在科学界引起了广泛的讨论。

科氏力是旋转体系中的一种惯性力，它的作用是使运动的物体在相对旋转体系中产生向心力。

科氏力的存在对于理解和解释旋转体系中的物体运动非常重要。

科氏力的存在判定可以通过以下几个方面进行评估：1. 旋转体系：我们需要明确讨论的是一个旋转的体系。

这可以是一个旋转的圆盘、车轮或其他旋转物体。

在这个旋转体系中存在着一个固定的坐标系，我们需要在此基础上进行分析。

2. 陀螺仪实验：陀螺仪实验是判断科氏力存在的重要实验之一。

在实验中，通过将陀螺仪置于水平旋转的平台上，我们可以观察到陀螺仪的运动会出现偏转。

这种偏转是由科氏力引起的。

通过这个实验可以验证科氏力的存在。

3. 矢量分析：利用矢量分析的方法，我们可以通过分析速度和加速度的矢量关系来判断科氏力是否存在。

在一个旋转体系中，物体的速度和加速度与非旋转体系中的运动存在一定的关系。

通过对这些矢量关系的分析，我们可以得出科氏力的存在与否。

4. 数学推导：科氏力的存在也可以通过数学推导来证明。

利用旋转坐标系下的运动方程和科氏定理，可以得出科氏力与物体的质量、速度和旋转角度等因素有关的数学表达式。

这个数学推导的过程可以进一步证明科氏力的存在。

三、个人观点和理解对于机械原理和科氏力的存在判定，我持支持的观点。

机械原理是一个重要的学科，它帮助我们理解物体运动的本质和规律。

科氏力作为机械原理的一部分，对于解释旋转体系中的物体运动非常有帮助。

傅科摆实验报告

班级：电气112 学号：1108140728 姓名：杨雪飞大物演示实验报告项目名称：傅科摆演示实验实验目的：通过傅科摆演示，观察和理解地球的自转规律。

加深对科氏奥利力的理解。

简单操作：1、将单摆拉开一定角度（不要超过底盘限定的范围），使其在竖直平面内摆动。

2、调节底盘上的定标尺，使其方向与单摆的摆动方向一致。

实验现象：经过一段时间（大约1-2小时），单摆的摆动面与定标尺方向的夹角发生变化（大约10——20度）。

原理分析：地球自西向东旋转，其角速度ω的方向沿地轴指向北极（ζ轴）。

处于北半球某点的运动物体速度为υ，那么该物体所受的科氏奥利力的表达式为：f=2mv×ω.科氏奥利力f的方向垂直于一个平面，这个平面是由υ和?的方向所组成的平面，所以f垂直于υ，使υ发生偏转。

傅科摆的演示直接证明了地球自西向东的自转。

在地球的两级，傅科摆的摆动平面24小时转一圈，而在赤道上，傅科摆没有方向旋转的现象；在两极与赤道之间的区域，傅科摆方向的旋转速度介于两者之间。

傅科摆在地球的不同地点旋转的速度不同，说明了地球表面不同地点的线速度不同，因此，傅科摆可以用来确定摆所处的纬度。

实验拓展：1851年,法国著名物理学家傅科(foucaultjeanbernarleon)为验证地球自转进行了一系列壮观的实验,所用的实验装置被后人称为傅科摆.这也是人类第一次用来验证地球自转的实验装置.该装置可以显示由于地球自转而产生科氏奥利(coriolis)力的作用效应,也就是傅科摆振动平面绕铅垂线发生偏转的现象,即傅科效应。

实际上这等同于观察者观察到地球在摆下的自转。

傅科摆的摆锤直径0.30m,摆锤质量28kg,摆线长达67m,对于这样的庞然大物,一般的大学实验室根本无法容纳得下,更不用说在课堂上当堂演示。

因地球自转角速度极小(ω≈10-5/s),故傅科摆振动平面偏转周期t≥105s.为了达到既能模拟傅科摆在地球自转影响下产生的傅科效应,同时又可大大缩短演示时间的双重目的,可以设计一匀角速转动的转盘来模拟地球的自转，然后考虑用置于该非惯性系中单摆的微小振动来近似傅科摆在地球的南、北两极点的运动。

科学暑期实验--惯性系列实验

科学暑期实验--惯性系列实验科学暑期实验------惯性系列实验一，实验目的为了探究惯性现象,理解惯性的真正意义及原理,在生活中正确地运用惯性知识给生活带来方便,我运用一只透明的玻璃杯、一张较光滑的硬纸片(纸片尺寸比杯口大)、一只鸡蛋、一把尺子和足够的水设计了三个惯性实验.二，实验原理惯性原理:一切物体有保持静止或匀速直线运动状态叫做惯性. 三，实验器材实验一：一只透明的玻璃杯、一张较光滑的硬纸片(纸片尺寸比杯口大)、一只鸡蛋、一把尺子.实验二:一只透明的玻璃杯、一张较光滑的纸片(纸片尺寸比杯口大)、足够的水.实验三:一张较光滑的纸片(纸片尺寸比杯口大)、一只鸡蛋.四，实验步骤实验一:1.将玻璃杯置于水平桌面上;2.将硬纸片盖在玻璃杯口上;3.在硬纸片上放一个鸡蛋;4.用尺子把纸片猛力弹开;5.观察鸡蛋的运动情况.实验现象:鸡蛋掉入玻璃杯中.实验二:1.将玻璃杯置于水平桌面上;2.将玻璃杯内倒入足够量水;3.用硬纸片盖住玻璃杯口;4.用手按紧硬纸片，留下一个小气泡,将玻璃杯平置于胸前，让气泡停留在玻璃杯中部;5.人突然向前走动;6.观察水和气泡的运动情况.实验现象:水运动到玻璃杯的后部,气泡运动到玻璃杯的前部.实验三:1.将硬纸片立在水平桌面上;2.用鸡蛋去撞击硬纸片;3.观察鸡蛋和硬纸片的运动情况.实验现象:硬纸片被鸡蛋撞倒,鸡蛋继续减速向前运动,最终停下来. 五，实验结论实验一结论:鸡蛋有惯性, 会保持原来静止不动的状态，而纸片被打走，鸡蛋由于重力就掉到杯子里了.实验二结论:人突然向前运动，观察到气泡向前运动，这是由于水的质量大于气泡的质量，因此惯性比较大。

当人突然向前运动时，水由于惯性仍像保持原来静止的运动状态，因此退到了杯子后部，就把气泡挤到了前部。

实验三结论：鸡蛋有动力，因而把硬纸片撞到，撞倒后由于鸡蛋自身有惯性，会继续向前运动，最终停下来，是由于鸡蛋受到水平桌面的摩擦力。

六，实验评价与分析本次惯性系列实验进行的很成功，每个实验都反复进行，以降低实验出现的偶然性，增大实验结论的准确性。

科氏惯性力实验装置与实验

80力学与实践2018年第40卷科氏惯性力实验装置与实验陈建平1)王妮张彦李训涛(南京航空航天大学航空宇航学院，南京210016)摘要介绍了自主设计和研制的科氏惯性力实验装置的构造、原理和特点，以及据此开设的科氏惯性力实验.该仪器的研制贴近教学实际，为理论力学课程开设科氏惯性力实验提供了必要的条件.十多年的教学实践表明，科氏惯性力实验内容精彩，呈现的力学现象奇妙有趣，能够加深学生对科氏惯性力概念的理解，收到了良好的教学效果.关键词理论力学，科氏惯性力，仪器研制中图分类号：O313文献标识码：Adoi：10.6052/1000-0879-17-336科氏惯性力和科氏加速度是理论力学课程中的重要概念，也是学生学习和理解的难点，日常生活和实际工程中的许多重要力学现象都是由科氏惯性力引起的[1-2].为了使学生更好地理解和掌握科氏惯性力和科氏加速度的概念，作者自主研制了科氏惯性力实验装置，并在我校理论力学课程中开设科氏惯性力实验达十多年之久，收到了“百闻不如一见”的教学效果.其间该实验装置进行过两次较大的改进，曾获国家发明专利和实用新型专利，2016年获第四届全国高等学校自制实验教学仪器设备评比一等奖，并已推广到北京大学、中国矿业大学等高校.1科氏惯性力实验装置的构造和功能图1为科氏惯性力实验装置实物图，图2为其构造图.实验装置由实验皮带、转台、三个独立的驱动机构、角度传感器、引电器、保护限位开关、控制图1科氏惯性力实验装置实物图图2科氏惯性力实验装置构造图本文于2017–09–27收到.1)陈建平，教授，研究方向为多体系统动力学.E-mail：jpchen@引用格式：陈建平,王妮,张彦.科氏惯性力实验装置与实验.力学与实践,2018,40(1):80-82Chen Jianping,Wang Ni,Zhang Yan,et al.The coriolis force experimental device and the coriolis force experiment.Mechanics in Engineering,2018,40(1):80-82第1期陈建平等：科氏惯性力实验装置与实验81仪以及支承架等组成.通过调节转台的转速和转向、实验皮带的运行速度和方向，以及转台倾角，使得实验皮带产生不同程度的分离或者靠拢，从而全面反映科氏惯性力的形成机理，演示上述参数对科氏惯性力的影响.科氏惯性力实验装置的功能如下：(1)转台的转速和转向调节功能转台调速电机与下皮带轮A同轴，并通过传动皮带驱动下皮带轮B，进而带动转动支架和转台绕铅垂轴转动.通过控制仪改变调速电机的转向和速度即可实现转台转速和转向的调节.(2)实验皮带运行速度和运行方向调节功能实验皮带调速电机、实验皮带轮A和实验皮带轮B均安装在转台上，实验皮带调速电机与实验皮带轮同轴，并通过实验皮带驱动实验皮带轮B.通过控制仪改变实验皮带调速电机的转向和速度即可实现实验皮带的运行速度和运行方向的调节功能.(3)转台倾角调节功能倾角驱动电机安装在转动支架上，并通过传动机构使转台相对转动支架转动.通过控制仪改变倾角驱动电机的转角，即可实现转台倾角的调节功能.2科氏惯性力实验由理论力学知，质点的科氏惯性力为F IC=−2mωe×v r，式中m为质点的质量，ωe为牵连角速度矢量，v r为相对速度矢量[1].因此科氏惯性力的大小为F IC=2mωe v r sinθ，式中v r=ωr R(ωr为皮带轮相对转台的角速度，R为皮带轮的半径)，θ为牵连角速度矢量ωe与相对速度矢量v r之间的夹角，科氏惯性力的方向由矢量叉乘的右手法则确定，如图3所示.由于实验皮带具有一定的弹性，因此在图3科氏惯性力的形成原理科氏惯性力的作用下，两侧原来平行的实验皮带就会产生向外张开或向内靠拢的力学现象.2.1基本实验实验开始时，首先接通电源，打开电源开关，并按“运行”键，此时控制仪显示如图4所示.首先向“+”的一侧调节“实验皮带速度”和“转台角速度”旋钮至某一位置，这时实验皮带轮的相对角速度与转台的牵连角速度均为逆时针转向(从上向下看)，同时使“转台倾角”旋钮保持为零的位置(牵连角速度矢量ωe与相对速度矢量v r之间的夹角θ=90◦)，此时可以观察到两侧原来平行的实验皮带向外张开的现象.这说明实验皮带上各质点的科氏惯性力向右(沿实验皮带运行的方向观察).图4开机时的控制仪显示2.2相关参数影响实验2.2.1相对速度对科氏惯性力的影响在上述基本实验的控制仪设置下，在“0”至“+”的一侧调节“实验皮带速度”旋钮，改变实验皮带相对转台的速度大小，可以看到，随着实验皮带相对速度大小的增大或减小，实验皮带向外张开的程度会相应地增大或减小.将“实验皮带速度”旋钮调至“0”的位置，则实验皮带相对转台的速度变为零，两侧的实验皮带又回到原来平行的状态.进一步地，在“0”至“–”的一侧调节“实验皮带速度”旋钮，这时实验皮带相对转台的速度方向反过来了(实验皮带轮的相对角速度从上向下看变为顺时针转向)，两侧的实验皮带也由前面的向外张开变为向内靠拢，而且随着实验皮带相对速度大小的增大或减小，实验皮带向内靠拢的程度也会相应地增大或减小.以上现象说明，实验皮带上质点的科氏惯性力的大小随着实验皮带相对速度大小的增大(减小)而增大(减小)，当实验皮带相对速度为零时，科氏惯性力亦等于零，而科氏惯性力的方向则随着实验皮带相对速度方向的改变而改变.82力学与实践2018年第40卷2.2.2牵连角速度对科氏惯性力的影响在上述基本实验的控制仪设置下，在“0”至“+”的一侧调节“转台角速度”旋钮，改变转台的牵连角速度大小，可以看到，随着转台牵连角速度大小的增大或减小，实验皮带向外张开的程度会相应增大或减小.将“转台角速度”旋钮调至“0”的位置，则转台的牵连角速度变为零，两侧的实验皮带又回到原来平行的状态.进一步地，在“0”至“–”的一侧调节“转台角速度”旋钮，这时转台的牵连角速度变为顺时针(从上向下看)，两侧的实验皮带也由前面的向外张开变为向内靠拢，而且随着转台牵连角速度大小的增大或减小，实验皮带向内靠拢的程度也会相应地增大或减小.以上现象说明，实验皮带上质点的科氏惯性力的大小随着转台牵连角速度大小的增大(减小)而增大(减小)，当转台的牵连角速度为零时，科氏惯性力亦等于零，而科氏惯性力的方向则随着转台牵连角速度转向的改变而改变.2.2.3牵连角速度矢量与相对速度矢量的夹角对科氏惯性力的影响在上述基本实验的控制仪设置下，调节“转台倾角”旋钮，逐渐增加转台倾角ϕ(见图3)，可以看到，随着转台倾角的增大，实验皮带向外张开的程度会相应地减小.而当转台至铅垂位置(即ϕ=90◦)时，两侧的实验皮带又回到平行的状态.再次减小转台倾角，可以看到，实验皮带又会向外张开，而且随着转台倾角的减小，实验皮带张开的程度会相应增大，直至转台水平(即ϕ=0◦)时，实验皮带张开的程度达到最大.由于牵连角速度矢量ωe与相对速度矢量v r的夹角θ与转台倾角ϕ之和为90◦，即ϕ+θ=90◦，以上现象说明，当0◦ θ 90◦时，实验皮带上质点的科氏惯性力的大小随着θ的增大(减小)而增大(减小)，当θ=0◦时，科氏惯性力亦等于零.2.2.4多个因素同时对科氏惯性力的影响在上述基本实验的控制仪设置下，同时调节“实验皮带速度”、“转台角速度”和“转台倾角”旋钮，综合改变实验皮带相对转台的速度大小和方向、转台的牵连角速度的大小和转向以及牵连角速度矢量与相对速度矢量之间的夹角，观察各种组合下实验皮带的张开或靠拢及张开与靠拢的程度，进而分析科氏惯性力的形成机理.需要说明的是，实验皮带上的质点除受到科氏惯性力的作用外，还受到牵连惯性力的作用，其大小为F Ie=mω2eR0，其中R0为该质点到转台转轴的垂直距离.为此作者在设计时让转台的牵连角速度比实验皮带相对于转台的速度小得多，由于F Ie∝ω2e，而F IC∝ωe v r，这样牵连惯性力的影响就可以忽略不计.从实验的实际效果来看，本文的实验装置很好地达到了这一目的.应用本文的装置，将转台视为地球表面，实验皮带上的质点视为相对地面运动的质点，就可以较好地模拟地球自转产生的科氏惯性力对地面上运动质点的影响，如在北半球南北向流动的河流右岸比左岸(顺着河流流动的方向)冲刷更为严重、南北向飞行的远程炮弹向右偏移、傅科摆的进动等现象.这里转台的牵连角速度对应地球的自转角速度，实验皮带相对于转台的速度对应于质点相对于地面的速度，而90◦减去转台的倾角则对应于地面的纬度. 3结束语作者自行设计、自行研制的科氏惯性力实验装置，通过实验皮带的张开与靠拢形象、生动、直观、全面地反映科氏惯性力的形成机理，通过调节转台的转速和转向、皮带的运行速度和方向以及转台倾角，演示上述参数对科氏惯性力的影响.该装置设计新颖，构思巧妙，国内首创，国外未见同类设备.十多年的教学实践表明，借助科氏惯性力实验装置，可以比较方便地演示由于地球自转引起的工程和日常生活中一些重要的力学现象.通过科氏惯性力实验，不仅有助于学生对科氏惯性力概念的理解和掌握，而且激发了学生的学习兴趣和学习热情，培养了学生的探究意识和实验能力，受到师生的普遍欢迎.参考文献1范钦珊,陈建平.理论力学(第2版).北京：高等教育出版社，20102刘延柱.月球轨道稳定性与科氏惯性力.力学与实践，2015，37(4)：523-524(责任编辑:周冬冬)。

科氏加速度与科氏惯性力实验

科氏加速度与科氏惯性力实验在一般情况下，牛顿定律只能应用于惯性坐标系，因此，在工程实际中都假定地球是静止不动的。

而实际上，即使不考虑地球每年绕太阳一周的公转运动，地球也还有每昼夜自转一周的自转运动，这就使得当考虑地球自转的影响时，运动的物体除受到重力的作用外，还将受到另一种力的作用，即科氏惯性力的作用。

本实验就是为了验证科氏惯性力的存在而设计的。

一、实验目的观察科氏惯性力的存在现象，了解产生科氏加速度的原因。

实验对象圆盘皮带轮上的皮带二、实验仪器及工作原理1. 实验仪器科氏惯性力演示仪2. 工作原理科氏惯性力主要是由坐标系的转动与物体在动坐标系中的相对运动引起的，具体表达式为()r e c g v m a m F ⨯-=⋅-=ω2，式中g F 表示科氏惯性力，m 表示运动物体的质量，c a 表示科氏加速度，e ω表示坐标系转动的牵连角速度，r v 表示物体相对于动坐标系的相对运动速度。

科氏惯性力演示仪就是利用上述原理设计的。

首先在固定支架上建立了一个可转动的圆盘，此圆盘转速定，但可以改变转动方向。

圆盘上装有两个小电机，并由皮带相连接，通过按动不同的按钮，电机可改变转速和转动的方向。

设动坐标系与圆盘相固连，e ω就是圆盘的转动角速度，皮带在小电机的带动下所作的运动为相对运动，r v 就是皮带的相对运动速度。

（1）当圆盘转动而皮带不动时，虽然有动坐标系的转动而没有相对运动，此时没有科氏惯性力产生。

（2）当圆盘不转动而皮带作直线运动时，因只有相对运动而没有动坐标系的转动，此时也没有科氏惯性力产生。

（3）当圆盘转动，同时皮带也作直线运动时，由于动坐标系的转动和动点在动坐标系上的相对运动，即产生了科氏惯性力，它促使皮带向中间靠拢或分开 (它决定于e ω、r ω的方向)。

（4）改变相对运动速度的大小和方向，可以改变皮带向中间靠拢或分开的大小。

四、实验步骤1．仔细检查仪器的设置状态，皮带在圆盘上的位置，打开电源总开关。

北工大材料力学奇妙的科式惯性力

奇妙的科式惯性力摘要：由于自转的存在，地球并非一个惯性系，而是一个转动参照系，因而地面上质点的运动会受到科里奥利力的影响。

地球科学领域中的地转偏向力就是科里奥利力在沿地球表面方向的一个分力。

地转偏向力有助于解释一些地理现象，如河道的一边往往比另一边冲刷得更厉害。

关键词：科里奥利力地转偏向力1、前言地球上南北方向的河流为什么右岸冲刷的情况比左岸严重？南北向的铁轨（单向行车）为什么右侧磨损的情况比左侧严重？北半球中纬度地区吹向赤道低压区的风，为什么会由北风变为由东北向西南吹的东北信风？这些都与科式惯性力有关，并和人类的生活息息相关。

2、理论分析模型1.水漩涡的形成当我们打开水龙头向塑料桶中注水时，当水库放水（放水口在水下）时，水槽放水时等，都会看到在水面形成漩涡。

注水时呈顺时针旋转，放水时呈逆时针旋转。

如图2-1：图中虚线是表层水的原始流动方向，实线是水的实际流动方向。

当向桶中注水时，水从注水点向四周流动，北半球在地转偏向力的作用下右偏，漩涡呈顺时针方向旋转。

南半球则呈逆时针方向旋转。

放水时表面水都流向下层出水点，北半球在地转偏向力的作用下右偏，漩涡呈逆时针方向旋转。

南半球则呈顺时针方向旋转。

图2-12.车辆和行人靠右行不是所有的国家或地区的车辆和行人都靠右行，但靠右行是最为合理的。

如图2-2：A图为靠左行，北半球车辆在地转偏向力的作用下右偏，都偏向道路中间，更容易与对面过来的车辆相撞，发生车祸的频率会更高。

B图为靠右行，北半球车辆在地转偏向力的作用下右偏，都偏向路边，路边是司机开车注意力的集中点，司机会不断调整方向来保证行车安全。

图2-2车辆靠右行导致人也靠右行，这样更安全些。

由于长期习惯，所以人们无论在哪里行走都喜欢右行。

3.左右鞋磨损程度不同这种现象现代人已经难看到，因为一双鞋穿的时间太短，表现不明显。

我想40岁以上的人对这个现象还记忆犹新。

如图2-3：这是由于两只鞋的受力差异而形成的。

关于科氏力_PPT课件

R O
N
M
由N引起的东西方向的科氏惯性力为
Fic 2mvN
Z =2mvcos =2mv (when 0)
由Z引起的水平面上的科氏惯性力为
Fic 2mvZ
=2mvsin 0 (when 0)
地球上科氏力的方向
• 在北半球，沿着运动方向看，科氏力总是垂直于运动方向向右。
• 在南半球，沿着运动方向看，科氏力总是垂直于运动方向向左。
惯性力举例
• 超重与失物体，物体相对于圆盘静止。从静止坐标系看（向心力）
Fq
v2 m
R
m2R
• 从转动坐标系看
Fr 0
• 惯性力 F I F rF qm 2R
• 该惯性力称为惯性离心力
o F向
F惯
角速度为
第二类惯性力—科氏力
s
v0t
1 2
• 对于双轨铁路，由于列车总是单方向行驶，在北半球右侧铁轨磨损较为严重；在南半球左侧铁轨磨损较为严重。
科氏力引起的大气效应
• 地转风（流）
低气压 V 风速方向
低气压
压强梯度力
V
科氏力
高气压
等压线
高气压
• 在科氏力作用下，气流沿等压线流动。
气旋与反气旋
• 在北半球，气流沿逆时针旋转叫气旋，顺时针旋转叫反气旋
• 副热带高压控制的天气主要是高温干燥。
• 在地面上，空气由此处向南流动，去补充赤道带上升的空气，受科氏力影响，逐渐右偏，形成稳定的东北风。古代商船都是帆船，它们就是靠着这种方向常年不变的风航行于海上，故名贸易风(Trad wind )。现在我国称为信风，也是指它的方向不变，很守信用。同理，在赤道到南纬附近形成东南信风。

科氏力效应的实验演示_陈平生

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使演示观察不清或形成错误
3 ( ) 若使有色液体从滴管中随水流自然流出观察效果最佳
,
・
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本校教师论著简介
帕
・
普通物理选择题错解分析
我校物理系罗绍凯老师为该书主编物理系付景礼王明泉分别执笔热学光学和原子物理学
, ,
理学家中国物理学会原理事代序
、。
、
、
《理教学》志原主编物杂
、
华东师大许国保教授审查推荐并
、
、
一该书是《普通物理选择题错解分析》书的继续包括了理论力学热力学与统计物理电动力学量子力学的内容两本错解分析覆盖了高校物理学专业的主要课程
和标准化考试它可以帮助学生解答种种疑问还可使任课教师了解到学生中可能出现的
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种种疑问从而在教学中做到有的放矢
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该书可以作为各类高校理工医农各专业普通
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物理课程的教学参考书对于标准化考试的命题具有较大的实用参考价值
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3
演示操作
在水槽中注入无色液体然后滴入少量有色液体 (或把滴管放入水中让其自然随水流出 ) 以便于

惯性的演示实验报告

一、实验目的通过本次实验，了解惯性的概念，掌握惯性定律的原理，并通过实验观察惯性现象，加深对惯性概念的理解。

二、实验原理惯性是物体保持静止或匀速直线运动状态的性质。

根据牛顿第一定律，一切物体在没有受到外力作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。

惯性与物体的质量有关，质量越大，惯性越大。

三、实验器材1. 水平桌面2. 滑动小车3. 钢球4. 橡皮筋5. 秒表6. 刻度尺7. 摄像机四、实验步骤1. 将滑动小车放置在水平桌面上，确保小车在水平桌面上运动时不受摩擦力的影响。

2. 用橡皮筋将钢球与滑动小车连接，确保钢球与滑动小车之间的连接稳固。

3. 在摄像机的辅助下，记录钢球和滑动小车从静止状态开始加速运动的整个过程。

4. 释放钢球，使其与滑动小车一起运动，同时用秒表记录钢球和滑动小车运动的时间。

5. 用刻度尺测量钢球和滑动小车在运动过程中的位移，记录数据。

6. 分别对钢球和滑动小车进行多次实验，取平均值作为最终结果。

五、实验现象1. 在实验过程中，钢球和滑动小车从静止状态开始加速运动，当释放橡皮筋后，钢球和滑动小车继续向前运动，速度逐渐减小，最终停止。

2. 在实验过程中，钢球和滑动小车在运动过程中受到摩擦力的作用，速度逐渐减小。

3. 在实验过程中，钢球和滑动小车在相同时间内通过的距离不同，说明质量越大，惯性越大。

六、实验结果与分析1. 实验结果表明，钢球和滑动小车在释放橡皮筋后，继续向前运动，速度逐渐减小，最终停止。

这符合惯性定律的原理。

2. 实验结果表明，质量越大的物体，惯性越大。

在相同时间内，质量较大的物体通过的距离较短，说明质量较大的物体具有更大的惯性。

3. 实验结果表明，摩擦力对物体的运动产生影响，使得物体的速度逐渐减小。

七、实验结论1. 惯性是物体保持静止或匀速直线运动状态的性质。

2. 惯性与物体的质量有关，质量越大，惯性越大。

3. 摩擦力对物体的运动产生影响，使得物体的速度逐渐减小。

八、实验拓展1. 通过改变物体的质量，观察惯性的变化。

惯性原理演示实验报告

一、实验目的1. 理解惯性原理的基本概念。

2. 通过实验观察惯性现象，加深对惯性原理的理解。

3. 掌握简单的实验操作技能，提高动手能力。

二、实验原理惯性原理是物理学中的一个基本原理，即物体在没有外力作用的情况下，将保持静止状态或匀速直线运动状态。

本实验通过演示不同情境下的惯性现象，验证惯性原理的正确性。

三、实验器材1. 实验台2. 小车3. 驱动电源4. 光电门5. 计时器6. 测量尺7. 记录本四、实验步骤1. 准备实验器材，确保实验台稳固，小车放置在实验台上。

2. 连接驱动电源，将小车与光电门连接。

3. 打开计时器，启动小车。

4. 观察小车在光电门处通过的时间，记录数据。

5. 重复步骤3-4，进行多次实验，求平均值。

6. 将小车放在实验台上，保持静止状态。

7. 打开计时器，启动小车，观察小车从静止状态开始运动的时间，记录数据。

8. 重复步骤6-7，进行多次实验，求平均值。

9. 将小车放在实验台上，给予一定的初速度，使其沿直线运动。

10. 观察小车在光电门处通过的时间，记录数据。

11. 重复步骤9-10，进行多次实验，求平均值。

五、实验结果与分析1. 小车在光电门处通过的时间记录如下：实验次数 | 通过时间（秒）--------|------------1 | 0.52 | 0.43 | 0.6平均时间 | 0.52. 小车从静止状态开始运动的时间记录如下：实验次数 | 开始运动时间（秒）--------|----------------1 | 0.22 | 0.13 | 0.3平均时间 | 0.23. 小车沿直线运动时通过光电门的时间记录如下：实验次数 | 通过时间（秒）--------|------------1 | 0.72 | 0.63 | 0.8平均时间 | 0.7根据实验结果，可以得出以下结论：1. 小车在光电门处通过的时间、从静止状态开始运动的时间和沿直线运动时通过光电门的时间均存在一定的误差，这可能是由于实验操作、环境因素等因素的影响。

科里奥利力演示仪

科里奥利力演示仪
实验目的：
演示科里奥利力的存在。

实验原理：
当小球在一作转动的圆盘上运动时，以盘为参照系，会受到惯性力。

其中一部分是与小球的相对速度有关的横向惯性力称为科里奥利力，其表达式为：
其中为小球的质量，为小球相对于转动系的速度，为转盘旋转的角速度。

实验仪器：
实验操作：
1.当转盘静止，不转动，此时质量为的小球沿轨道下滑，其轨迹沿圆盘的直径方向，不发生任何的偏离。

2.使转盘以角速度转动，同时释放小球，沿轨道滚动，当小球落到圆盘时，小球将偏离直径方向运动。

3.如果从上向下看圆盘逆时针方向旋转，即方向向上，当小球向下滚动到圆盘时，小球将偏离原来直径的方向，而向前进方向的右侧偏离，如图1所示。

如果圆盘转动方向相反，从上向下看，圆盘顺时针方向旋转，即方向向下，当小球向下滚动到圆盘时，小球向前进方向的左侧偏离，如图2所示。

图
1 图2讨论与思考：
1.在北半球，若河水自南向北流，则东岸受到的冲刷严重，试由科里奥利力进行解释。

若河水在南半球自南向北流，哪边河岸冲刷较严重？
2.美国科学家谢皮诺曾注意到浴盆内的水泻出时产生的旋涡。

当底部中心有孔的大盆
中的水泻出时，可在空的上方看到逆时针方向的旋涡。

在澳大利亚作同样的实验，会看到什么现象？为什么？。

（原创）科学实验室：小实验——牛顿第一定律及惯性

（原创）科学实验室：小实验——牛顿第一定律及惯性
小实验——牛顿第一定律及惯性
日期：2017.03.15 星期三
天气：晴
实验人：王婧菡
实验材料：玻璃杯、熟鸡蛋、几本一样大的本子、卫生纸
实验步骤：
1．在玻璃杯中塞入纸团，只要能支撑住鸡蛋就好。

再在玻璃杯上放几本一样大的本子，最
后在本上放一个熟鸡蛋，位置需垂直于玻璃杯，即若没有这几本本，鸡蛋就在玻璃杯口处。

2．以最快的速度抽出其中的一本本，必须最快，唉，试了好几次才成功，被抽出本子以上
的部分在空中停了一下，又落了下来。

3．再接连抽出几本本，情况相同，抽出最后一本，鸡蛋准确无误地落在了玻璃杯中（其实
也就说起来容易，但在实验操作中是很困难的）
实验中的科学道理原理：这实际上运用了牛顿第一定律和惯性，当鸡蛋在本上时，水平方
向没有受到力的作用，竖直方向受到平衡力，所以鸡蛋处于静止状态，而当本子抽出时，被抽
出本子以上的部分在空中保持了瞬间的静止状态，而这种性质就是惯性。

此刻鸡蛋在竖直方向
只受到一个重力作用，鸡蛋最终落入了杯中，也就说明了物体在受到不平衡力的作用，会改变
物体的运动状态。

在这里，聆听一线草根教师的教育心声！
辅导教师简介：潘书朋，中学物理教师，在《当代教育家》、《光明日报》、《中国教师报》、《中学
物理》、《新课程评论》等国家、省级刊物、教育网站上发表教育教学论文50余篇。

多年来一直致力
于“让物理教学回归实验室”的课题研究，所申报的教育部教师科研基金“十二五”规划重点课题子课题荣获
教育科研成果一等奖。

微信ID：shupengchaguan。