力学实验
物理实验简单的力学实验
物理实验简单的力学实验力学实验是物理学中基础而重要的一部分,通过实验可以帮助我们理解物体的运动规律和力的作用方式。
在本文中,将介绍一些简单的力学实验,帮助读者更好地理解和掌握力学概念。
实验一:弹簧弹力实验实验材料:弹簧、测力计、托盘、质量块实验步骤:1. 将测力计固定在桌子上,并将弹簧挂在测力计的下方。
2. 在弹簧下方的托盘上放置质量块。
3. 测出托盘上的质量,并记录下对应的测力计示数。
4. 逐渐增加托盘上质量块的重量,记录每次的测力计示数。
实验原理:当质量块增加时,弹簧受到的弹力也随之增加,利用测力计可以直接测量到弹簧的弹力大小。
通过记录不同质量块对应的示数,我们可以验证胡克定律,即弹簧伸长的长度与所受弹力成正比。
实验二:摩擦力实验实验材料:水平细木板、滑轮、绳子、质量块、测力计实验步骤:1. 将绳子系在质量块上,通过滑轮将绳子拧绕在水平细木板上。
2. 使木板保持平稳,调整绳长和质量块的质量,使木板开始运动。
3. 通过调整施加的力的大小,使木板以匀速运动。
4. 不断调整质量块的质量和施加的力的大小,记录示数和所用力的大小。
实验原理:根据牛顿第二定律,当力平衡时,木板以匀速运动,施加在木板上的力大小等于摩擦力的大小。
通过测力计记录施加在木板上的力和所用力的大小,可以推算出摩擦力的大小。
实验三:斜面实验实验材料:光滑斜面、质量块、测力计、绳子实验步骤:1. 将光滑斜面固定在桌子上,并用绳子将质量块绑在测力计上。
2. 将质量块静止放在斜面上,并记录测力计示数为F1。
3. 逐渐加大斜面角度,记录不同角度下的测力计示数F2。
实验原理:根据牛顿第二定律,当质量块处于斜面上静止时,施加在质量块上的力平衡,即受重力和法向力的合力等于零。
通过测力计所示的力大小可以计算出受重力和法向力的大小,进而验证静态力学中的平衡条件。
以上是一些简单的力学实验,通过这些实验可以帮助我们更好地理解力学中的基本概念和原理。
当然,还有许多其他有趣的力学实验可以进行,读者可以根据自己的兴趣和实验条件进行进一步探索和学习。
小学生如何进行简单的力学实验
小学生如何进行简单的力学实验力学是物理学的一个重要分支,它研究物体的运动和相互作用。
对于小学生来说,通过简单的力学实验,可以激发他们对科学的兴趣,培养观察、思考和动手能力。
下面就为小朋友们介绍几个有趣又容易操作的力学实验。
实验一:力与物体的运动材料准备:一个小球、一块光滑的木板、一块粗糙的地毯实验步骤:1、将木板倾斜放置,让小球从木板的高处自由滚落。
2、观察小球在木板上滚动的速度和距离。
3、再把粗糙的地毯铺在木板下方,让小球从相同的高度滚下。
4、对比小球在木板和地毯上滚动的情况。
实验原理:木板表面光滑,摩擦力小,小球滚动的速度快,距离远;地毯表面粗糙,摩擦力大,小球滚动的速度慢,距离近。
这说明摩擦力会影响物体的运动状态。
实验二:浮力的奥秘材料准备:一个装满水的水盆、一个塑料玩具小船、一些小石子实验步骤:1、把塑料玩具小船轻轻放入水盆中,观察小船漂浮在水面上的情况。
2、往小船里逐渐放入小石子,观察小船在水中的位置变化。
实验原理:物体在水中受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开的水的重力。
当小船里的石子增多,重力增大,排开的水的体积也增大,直到浮力小于重力时,小船就会下沉。
实验三:重心与平衡材料准备:一块长方形的木板、几个不同重量的积木块实验步骤:1、把木板平放在桌子上,尝试让木板在一个支撑点上保持平衡。
2、逐渐改变支撑点的位置,观察木板的平衡情况。
3、把积木块放在木板的不同位置,再次尝试让木板平衡。
实验原理:物体的重心越低、支撑面越大,物体就越容易保持平衡。
改变积木块的位置会影响木板的重心位置,从而影响平衡。
实验四:弹性的力量材料准备:一根橡皮筋、几个砝码实验步骤:1、把橡皮筋一端固定,另一端挂上一个砝码,观察橡皮筋的伸长情况。
2、逐渐增加砝码的数量,观察橡皮筋的伸长变化。
实验原理:橡皮筋具有弹性,在受到外力拉伸时会发生形变,产生弹力。
挂的砝码越多,外力越大,橡皮筋的伸长量也就越大。
在进行这些力学实验时,小朋友们要注意以下几点:首先,一定要在家长或老师的陪同下进行实验,确保安全。
物理实验报告基本力学(3篇)
第1篇一、实验目的1. 掌握力学实验的基本操作方法和实验技巧。
2. 学习使用力学实验仪器,如天平、弹簧测力计、刻度尺等。
3. 通过实验验证力学基本定律,如牛顿运动定律、胡克定律等。
4. 培养实验数据分析、处理和总结的能力。
二、实验原理1. 牛顿运动定律:物体受到的合外力等于物体的质量乘以加速度,即 F=ma。
2. 胡克定律:弹簧的弹力与弹簧的伸长量成正比,即 F=kx,其中 k 为弹簧的劲度系数,x 为弹簧的伸长量。
3. 阿基米德原理:浸在液体中的物体受到的浮力等于物体排开的液体的重力,即F浮 = G排= ρ液体gV排,其中ρ液体为液体的密度,g 为重力加速度,V 排为物体排开液体的体积。
三、实验仪器1. 天平:用于测量物体的质量。
2. 弹簧测力计:用于测量力的大小。
3. 刻度尺:用于测量物体的长度。
4. 金属小球:用于验证牛顿运动定律。
5. 弹簧:用于验证胡克定律。
6. 烧杯:用于验证阿基米德原理。
7. 水和盐:用于验证阿基米德原理。
四、实验步骤1. 验证牛顿运动定律(1)将金属小球放在水平面上,使用天平测量小球的质量。
(2)用弹簧测力计测量小球所受的重力。
(3)改变小球的质量,重复步骤(2),记录数据。
(4)根据 F=ma,计算小球的加速度。
2. 验证胡克定律(1)将弹簧一端固定在支架上,另一端连接弹簧测力计。
(2)逐渐增加弹簧的伸长量,记录弹簧测力计的示数。
(3)计算弹簧的劲度系数 k。
3. 验证阿基米德原理(1)在烧杯中装入适量的水,将金属小球浸入水中,使用天平和刻度尺测量小球的质量和体积。
(2)将金属小球浸入盐水中,重复步骤(1),记录数据。
(3)根据阿基米德原理,计算小球在水和盐水中所受的浮力。
五、实验数据及处理1. 验证牛顿运动定律物体质量:m = 0.2 kg重力:F = 1.96 N加速度:a = F/m = 9.8 m/s²2. 验证胡克定律弹簧伸长量:x = 0.1 m弹簧测力计示数:F = 0.98 N劲度系数:k = F/x = 9.8 N/m3. 验证阿基米德原理水中浮力:F水 = G排= ρ水gV排 = 0.98 N盐中浮力:F盐 = G排= ρ盐水gV排 = 1.02 N1. 实验验证了牛顿运动定律,物体受到的合外力与其质量成正比,与加速度成正比。
大一大二必修课力学实验教案
大一大二必修课力学实验教案一、实验教案简介力学实验是大一大二必修课程之一,旨在帮助学生理解和掌握物体的受力、运动等基本概念和实验方法。
本实验教案主要涉及力学实验的教学内容、目标、教学步骤、实验仪器和材料,以及实验建议和注意事项。
二、教学内容力学实验教学内容包括静力学和动力学两个方面。
静力学实验主要涉及平衡力和力的分解,动力学实验主要涉及运动学和动力学两个方面。
1. 静力学实验1.1 实验一:力的平衡实验1.1.1 实验目标:通过力的平衡实验,了解和验证物体受力平衡的条件和方法。
1.1.2 实验步骤:1. 将一个附有刻度的竖直杆立在水平桌面上,并用一根绳子的两端挂载重物。
2. 调整绳子的长度和重物的位置,使得杆保持平衡状态。
3. 记录下重物的质量、绳子的长度和重心位置等数据。
4. 分析数据,验证力的平衡条件。
1.2 实验二:力的分解实验1.2.1 实验目标:通过力的分解实验,了解和验证力的分解原理和方法。
1.2.2 实验步骤:1. 构建一个倾斜的平面,并在平面上放置一个物体。
2. 采用各种不同的方向和大小的力施加在物体上。
3. 测量物体在水平方向和竖直方向上的加速度,并记录下相关数据。
4. 分析数据,验证力的分解原理。
2. 动力学实验2.1 实验三:直线运动实验2.1.1 实验目标:通过直线运动实验,了解和验证运动学的基本概念和定律。
2.1.2 实验步骤:1. 在水平桌面上设置一个直线轨道,用滑块在轨道上进行摩擦实验。
2. 通过改变滑块的质量和施加的力的大小,观察滑块的加速度和位移变化。
3. 记录下滑块的质量、力的大小和加速度等数据。
4. 分析数据,验证运动学的基本概念和定律。
2.2 实验四:简谐振动实验2.2.1 实验目标:通过简谐振动实验,了解和验证振动的基本概念和定律。
2.2.2 实验步骤:1. 准备一个弹簧和一块挂在弹簧上的物体。
2. 在物体的自由状态下,测量弹簧的原长和物体的质量。
3. 用手轻轻拉伸或压缩弹簧,使物体做简谐振动。
高中物理力学实验大全
高中物理力学实验大全力学实验是高中物理实验的一个重要分支。
在力学实验中,主要研究物体运动的规律,探讨物体的运动状态,包括速度、加速度、力和能量等方面的变化。
本文将介绍十种高中物理力学实验的操作方法及实验结果。
1. 用动量定理验证牛顿第二定律实验目的:通过测量不同质量的小车在经过一定距离后达到的速度,验证牛顿第二定律。
实验器材:小车、导轨、时间计、尺子、重物、电子秤、数据采集器。
实验步骤:1) 在导轨的一端放置重物,使导轨处于倾斜状态。
2) 将小车放在导轨上,对小车进行称重,并记录下小车的质量。
3) 预先将电子秤放在小车所经过的终点,记录下电子秤显示的重量。
4) 启动计时器,放开小车,记录下小车经过一定距离后的时间t及对应的速度v。
5) 重复实验三次,并取平均值。
实验结果及分析:根据动量定理,p=mv,小车在倾斜导轨上的势能转化为动能,在对称点转化为最大动能,此处动能等于摩擦力的负功。
通过实验测量得到小车的速度和质量,可以计算出小车的动能和动量,进而验证牛顿第二定律。
实验结果表明,小车的速度与质量成正比,即v∝m,验证了牛顿第二定律的结论 F=ma。
2. 利用物体自由落体实验验证重力加速度的大小实验目的:通过测量不同高度的物体下落时间,验证物体自由落体时的加速度大小。
实验器材:计时器、绳、微型摆锤、质量块、电子秤、天平。
实验步骤:1) 在实验室地面下方放置微型摆锤,在与微型摆锤对称的另一侧放置重物。
2) 用绳把重物绑定在摆锤上方,让重物自由下落。
3) 同时启动计时器和下落状态的重物,记录下重物在不同高度下落所需的时间t。
4) 重复实验三次,并取平均值。
5) 根据公式s=1/2gt²计算出在不同高度下落的时间t 和自由落体加速度g。
实验结果及分析:通过实验结果计算可得,物体自由落体时的加速度大小为9.8 m/s²,验证了该定值的正确性。
由此还可以推导出万有引力常数 G 和地球质量 M 的数值。
10个让孩子尖叫的物理力学实验
10个让孩⼦尖叫的物理⼒学实验-01 穿透⼟⾖的吸管-这个实验借助了空⽓的⼒量,通过空⽓的作⽤⼒将⼟⾖扎穿。
我们将吸管的⼀端⽤⼿指堵住,吸管内空⽓的唯⼀出⼝就是扎⼊⼟⾖的那⼀端,吸管内空⽓体积在插⼊⼟⾖的那⼀瞬间变⼩,对周围的压强将增⼤。
但这个⼒不⾜以⼤到可以推开⼿指和吸管壁,只能从相对⽐较薄弱的⼟⾖中冲出去,所以我们就能够⽤吸管将⼟⾖穿透。
-02平衡鸟-平衡鸟之所以会平衡,是因为添加回形针后,重⼼由鸟⾝体中部前移到鸟嘴巴,也就是说整只鸟实际的重⼼在嘴尖这点的下⽅。
把鸟嘴巴放在⼿上,就像⼀个篮⼦挂在⼿指上⼀样,鸟就能够稳稳的被托住。
平衡⽊运动员,能在平衡⽊上完美展现各种⾼难度的体操动作,也是因为运动员能很好掌控⾃⼰的重⼼,所以能够达到平衡状态。
-03 奔跑的铁环-在本实验中,我们拉长橡⽪筋然后松开下⾯,由于弹性橡⽪筋向上收缩恢复原状,铁环与⽪筋之间有静摩擦⼒,会随着⽪筋⼀起上升。
⽽我们⽤⼿遮挡住逐渐变短的⽪筋,从视觉看上去好像是铁环在⾃⼰上升。
-04 智取纸币-将纸币⽤⼿指快速敲打下来,是运⽤了惯性的原理。
惯性是物体的⼀种固有属性,是会让物体保持静⽌或者迅速直线运动的状态,抵抗运动状态被改变的性质。
在快速抽取时,当纸币移动的加速度⼤于摩擦⼒能提供的最⼤加速度时,硬币和瓶⼦的移动速度相对落后,重⼒加上惯性,因此就不会移动。
-05 轨道怪坡-我们⽣活中的每个物体都会受到地球引⼒的作⽤,这个⼒就是重⼒。
由于重⼒的作⽤,物体的重⼼都有向下运动(落下或滚下)的趋势,让它的重⼼不断降低。
⽽本实验中,当两个操纵杆平⾏的时候,⼩球重⼼与两⽊杆平⾏,所以⼩球由⽊杆⾼处往低处滚动。
当⽊杆较⾼处慢慢分开时,⼩球在⽊杆开⼝最⼤地⽅,重⼼⽐⽊杆最低处更低。
所以⼩球趋向于向⽊杆开⼝更⼤、重⼼更低的⽅向滚动,形成“怪坡”现象。
-06 悬空硬币桥-本次实验,运⽤了⼀个基本⼒学原理:⼒矩。
⼒矩在物理学⾥是指作⽤⼒使物体绕着⽀点转动的趋向。
高中物理力学实验
高中物理力学实验力学是物理学的一个重要分支,是研究物体运动规律的科学。
在高中物理学课程中,力学实验是非常重要的一部分,通过实验,学生可以更直观地感受物理规律,巩固所学知识。
本文将介绍几个常见的高中物理力学实验,帮助学生更好地理解力学知识。
一、简单机械实验1. 斜面静摩擦系数测定实验实验目的:通过斜面静摩擦系数测定实验,了解斜面上物体受力情况,掌握斜面静摩擦系数的测定方法。
实验器材:斜面、物块、滑轮、吊轮、测力计等。
实验步骤:1)将斜面安装在水平桌面上,测定斜面的角度θ。
2)在斜面上放置一个物块,调整物块位置使其保持静止。
3)利用滑轮和吊轮的组合,在物块上方悬挂一个测力计,测量斜面上物块所受静摩擦力的大小。
4)根据实验数据计算出斜面静摩擦系数μ。
2. 弹簧振子实验实验目的:通过弹簧振子实验,研究弹簧振子的振动规律,了解振动的基本特性。
实验器材:弹簧、振子、计时器等。
实验步骤:1)将一个挂有一定质量的物块的弹簧挂置于支架上,并拉开物块,使其产生振动。
2)用计时器测量振子的振动周期T。
3)改变物块的质量,重新测量振动周期T。
4)根据实验数据分析,探讨弹簧振子振动周期与质量、弹簧刚度之间的关系。
二、动力学实验1. 牛顿第二定律验证实验实验目的:通过牛顿第二定律验证实验,验证牛顿第二定律关于物体受力和加速度之间的定量关系。
实验器材:吊轮、吊坠、测力计等。
实验步骤:1)将一块质量为m的物块用细绳吊挂于吊轮上,并在物块下方挂上一个测力计。
2)测量物块的质量m,并在实验过程中测量不同拉力情况下的加速度a和物块所受拉力F。
3)利用牛顿第二定律公式F=ma,验证实验数据与理论计算值的符合程度。
2. 动量守恒实验实验目的:通过动量守恒实验,验证封闭系统内动量守恒定律。
实验器材:空气瞬时阀、气泵、气压计等。
实验步骤:1)将一根空气鼓吹管封闭在一根底部封盖的可移动塑料圆柱体中,在塑料圆柱体上钻一个小孔,紧靠塑料圆柱体底部,再在小孔处插上一根气压计,并用适当薄膜将气压计正面封闭,然后用适当胶裂封闭气压计所在口适当较高之处。
高中力学小实验报告
一、实验目的1. 通过实验验证牛顿第二定律的正确性。
2. 理解质量、力和加速度之间的关系。
3. 掌握实验操作和数据处理方法。
二、实验原理牛顿第二定律指出:物体所受的合外力与物体的质量成正比,与物体的加速度成正比,加速度的方向与合外力的方向相同。
其数学表达式为:F=ma。
三、实验器材1. 弹簧测力计2. 小车3. 滑轮4. 细线5. 铅块6. 水平桌面7. 秒表8. 米尺9. 计算器四、实验步骤1. 将小车放在水平桌面上,用细线连接小车和铅块,铅块挂在滑轮的另一端。
2. 用弹簧测力计测出铅块的重力G,记录数据。
3. 将小车放在水平桌面上,用米尺测量小车与滑轮之间的距离L,记录数据。
4. 在小车的一端连接弹簧测力计,用米尺测量弹簧测力计与小车之间的距离D,记录数据。
5. 在小车的一端连接细线,另一端连接铅块,调整铅块的质量m,使小车能够顺利运动。
6. 用秒表测量小车通过距离L所需的时间t,记录数据。
7. 改变铅块的质量m,重复步骤5和6,共进行5次实验。
五、数据处理1. 计算每次实验中铅块的重力G与小车受到的合外力F之间的关系。
2. 计算每次实验中小车的加速度a。
3. 计算每次实验中小车的质量m与加速度a之间的关系。
六、实验结果与分析1. 通过实验数据,我们发现铅块的重力G与小车受到的合外力F成正比,符合牛顿第二定律。
2. 通过实验数据,我们发现小车的质量m与加速度a成反比,符合牛顿第二定律。
3. 实验结果与理论分析一致,验证了牛顿第二定律的正确性。
七、实验结论通过本次实验,我们成功验证了牛顿第二定律的正确性,了解了质量、力和加速度之间的关系。
在实验过程中,我们掌握了实验操作和数据处理方法,为以后的学习奠定了基础。
八、实验注意事项1. 在实验过程中,注意保持实验环境的安静,以免影响实验数据的准确性。
2. 在测量距离和力时,尽量保证精度,减小误差。
3. 在调整铅块质量时,注意观察小车运动情况,确保实验顺利进行。
力学实验大全
力学实验大全1、力是物体之间的相互作用实验仪器:磁铁、小铁块;细线、钩码(学生用)教师操作:磁铁吸引铁块。
学生操作:用细线使放在桌上的钩码上升。
实验结论:力是物体对物体的作用。
2、测量力的仪器实验仪器:弹簧秤(2只)弹簧秤:(1)构造和原理弹簧秤测力原理是根据胡克定律,即F拉=F弹=kx,故弹簧秤的刻度是均匀的,构造如图。
(2)保养①测力计不能超过弹簧秤的量程。
②测量前要注意检查弹簧秤是否需要调零,方法是将弹簧秤竖直挂起来,如其指针不指零位,就需要调零,一般是通过移动指针来调零。
③被测力的方向应与弹簧秤轴线方向一致。
④读数时应正对平视。
⑤测量时,除读出弹簧秤上最小刻度所表示的数值外,还要估读一位。
⑥一次测量时间不宜过久,以免弹性疲乏,损坏弹簧秤。
教师操作:两只弹簧秤钩在一起拉伸,可检验弹簧秤是否已损坏。
3、力的图示实验仪器:刻度尺、圆规4、重力的产生及方向实验仪器:小球、重锤、斜面教师操作:向上抛出小球,小球总是会落到地面。
教师操作:小球在桌上滚到桌边后总是会落到地面。
实验结论:地球对它附近的一切物体都有力的作用,地球对它周围的物体都有吸引的作用。
教师操作:观察重锤线挂起静止时,线的方向。
教师操作:观察重锤线的方向与水平桌面、斜面是否垂直。
实验结论:重力的方向与水平面垂直且向下,而不是垂直物体表面向下。
5、重力和质量的关系实验仪器:弹簧秤、钩码(100g×3只)教师操作:将质量为100g的3只钩码依次挂在弹簧秤上,分别读出它们受到的重力为多少牛,将数据记在表格中,做出相应计算。
实验结论:物体的质量增大几倍,重力也增大几倍,即物体所受的重力跟它的质量成正比,这个比值始终是9.8N/kg。
6、悬挂法测重心实验仪器:三角板、悬线、不规则形状薄板(人字形梯子、绳子)教师操作:在A点用线将不规则物体悬挂起来;在B点将不规则物体悬挂起来,两次重锤线的交点即是重心。
(若条件许可,可用梯子、绳子测出人的重心位置。
力学简单有趣小实验
力学简单有趣小实验范文一:鸡蛋遇上瓶子那天啊,物理老师走进教室,手里拿着个鸡蛋和一个瓶颈很小的瓶子。
同学们都好奇地看着,心想这是要干嘛呢。
老师笑眯眯地说:“今天咱们来做个小实验,看看能不能把鸡蛋完整地放进瓶子里去。
”大家一听,都乐了,这怎么可能嘛,鸡蛋那么大,瓶口这么小,这不是开玩笑嘛。
老师接着说:“别急嘛,先给你们讲讲原理。
你们知道吗,大气压强这个东西看不见摸不着,但它可是无处不在的哦。
今天我们就用它来玩个小魔术。
”说着,老师就把鸡蛋放在瓶口上,然后拿出一根点燃的火柴扔进了瓶子里。
火柴熄灭后没多久,奇迹发生了,鸡蛋真的慢慢地被吸进了瓶子里。
“哇塞!”教室里一片惊叹声。
后来老师解释说,火柴燃烧消耗了瓶内的氧气,导致内部气压下降,而外面的大气压就把鸡蛋给挤进去了。
这下大家都明白了,原来生活中处处都有学问,物理学得好的话,连魔术都能变出来呢!范文二:纸杯电话小时候,我和邻居小伙伴特别喜欢玩过家家的游戏。
有一次,我们突发奇想,想要做一个纸杯电话来玩。
于是找来了两个空纸杯,一根长长的绳子,就开始动手做了起来。
把绳子的一头绑在一只杯子底部的小洞上,另一头也绑到另一个杯子上,这样我们的“电话”就做好了。
两个杯子之间拉直绳子后,一个人对着一个杯子说话,另一个人在另一个杯子那边就能听到声音了。
虽然声音有点怪怪的,但我们还是玩得不亦乐乎。
后来我才知道,这是因为声波通过绳子传递到了另一边,这个简单的装置居然利用了物理学上的振动原理。
现在想想,那时候虽然设备简陋,但那份快乐和好奇心却是最宝贵的。
科学其实就在我们身边,只要用心观察,生活中的每一个角落都能发现它的身影。
常见力学实验
常见力学实验力学实验是物理学中的基础实验之一,通过对物体在力的作用下的运动和变形进行观测和分析,从而揭示物体的运动规律和力学性质。
以下将介绍几种常见的力学实验。
1. 弹簧的胡克定律实验弹簧的胡克定律是力学中的重要定律之一。
该定律说明了弹簧伸长或压缩的长度与作用在其上的力成正比例。
为了验证弹簧的胡克定律,实验中可以使用弹簧测力计和一些质量来进行实验。
实验步骤:①将弹簧测力计固定在臂架上,并将测力计的游标归零。
②悬挂一个质量较小的物体在测力计的下方。
③记录下测力计示数。
④逐渐增加质量,每次增加一定数值后记录测力计示数,直至弹簧完全伸长。
⑤将数据整理成表格或绘制成图表,并根据数据进行分析,验证弹簧的胡克定律。
2. 牛顿第二定律实验牛顿第二定律描述了在给定力作用下,物体的加速度与力的大小成正比,与物体的质量成反比。
为了验证牛顿第二定律,可以进行小车加速度实验。
实验步骤:①将一个小车放在光滑的水平桌面上,并用弹簧秤连接其前端,使其能够施加水平方向的拉力。
②通过改变施加在小车上的拉力的大小,记录下小车的加速度和相应的拉力。
③根据牛顿第二定律的公式 F = ma,计算实验中记录的拉力和小车的加速度的乘积,并绘制成图表或整理成表格。
④通过分析数据,验证牛顿第二定律。
3. 摆线法测力实验摆线法测力是一种测量绳线或弹性体上的张力的常见实验方法。
该实验基于绳线或弹性体的形变与其所受的张力成正比的原理。
实验步骤:①将一段绳子或弹性体悬挂在固定的支架上,并连接一个质量较小的杆状物体。
②使绳子或弹性体的下端保持水平,将杆状物体拉离平衡位置,直至它保持在一个新的平衡位置上。
③测量杆状物体与垂直方向的位移以及绳子或弹性体的长度。
④根据物体受到的重力和张力的平衡条件,利用几何推导或张力计算公式计算出对应位置的张力。
⑤根据实验测得的值,整理成表格或绘制成图表,并验证摆线法测力的原理。
以上是常见力学实验的简要介绍,这些实验包含了弹簧的胡克定律、牛顿第二定律以及摆线法测力的原理和实验步骤。
理论力学实验报告总结(3篇)
第1篇一、实验背景理论力学是研究物体在力的作用下运动规律和平衡条件的学科,是力学的基础学科。
本实验报告旨在通过对理论力学实验的总结,加深对理论力学基本原理和方法的理解,提高实验操作技能,培养严谨的科学态度。
二、实验目的1. 掌握理论力学实验的基本操作技能;2. 理解理论力学基本原理和方法;3. 培养实验数据处理和结果分析能力;4. 提高团队合作意识。
三、实验内容本实验报告主要总结了以下三个实验:1. 摩擦实验2. 重心实验3. 合力与分力实验1. 摩擦实验实验目的:研究滑动摩擦力与正压力、摩擦系数的关系。
实验原理:滑动摩擦力F与正压力N、摩擦系数μ的关系为F=μN。
实验步骤:(1)将实验装置组装好,调整实验台面水平;(2)测量正压力N,并记录;(3)改变摩擦系数μ,重复步骤(2);(4)测量滑动摩擦力F,并记录;(5)绘制F-N、F-μ关系图。
实验结果:滑动摩擦力F与正压力N、摩擦系数μ成正比。
2. 重心实验实验目的:研究不规则物体的重心位置。
实验原理:不规则物体的重心位置可以通过悬吊法和称重法确定。
实验步骤:(1)将不规则物体悬挂在实验装置上,调整悬挂点位置,使物体保持平衡;(2)记录悬挂点位置,即为重心位置;(3)使用称重法测量物体重量,并记录;(4)计算重心位置。
实验结果:不规则物体的重心位置可以通过悬吊法和称重法确定。
3. 合力与分力实验实验目的:研究力的合成与分解。
实验原理:力可以分解为若干个分力,也可以合成一个合力。
实验步骤:(1)将实验装置组装好,调整实验台面水平;(2)测量已知力的大小和方向,并记录;(3)使用分力实验装置,将已知力分解为两个分力;(4)测量两个分力的大小和方向,并记录;(5)使用合力实验装置,将两个分力合成一个合力;(6)测量合力的大小和方向,并记录。
实验结果:力可以分解为若干个分力,也可以合成一个合力。
四、实验总结1. 通过本次实验,我们对理论力学基本原理和方法有了更深入的理解,提高了实验操作技能;2. 在实验过程中,我们学会了如何使用实验装置,掌握了实验数据处理和结果分析的方法;3. 通过团队合作,我们提高了沟通能力和协作精神。
力学综合实验实验报告
力学综合实验实验报告实验名称:力学综合实验实验目的:1. 了解测量力的方法和技术。
2. 掌握力的合成、分解和平衡条件。
3. 学会测量重心位置、重心高度。
4. 熟练掌握弹簧弹性力的测量方法。
5. 研究摩擦力的特性和测量方法。
实验仪器:1. 弹簧秤2. 细直尺3. 细绳和各种典型器具实验原理:1. 力的合成、分解和平衡条件(1)力的合成:当一个物体受到多个力的作用时,可以把它们看成是一个力的合力作用在物体上。
(2)力的分解:一个力可以分解成若干个力的和,作用在不同的方向上。
(3)力的平衡条件:当作用在一个物体上的多个力平衡时,它们的合力为零,物体保持静止或做匀速直线运动。
2. 重心和重心高度(1)重心:物体的每个质点都有质量,它们按一定位置分布在物体内部。
重心是指物体内部所有质点所形成的重力中心,也是物体保持平衡的重心位置。
(2)重心高度:以水平面为基准面,物体重心所在点到基准面的垂直距离称为重心高度。
3. 弹簧弹性力的测量方法(1)弹性力:当弹簧变形时,它对物体产生的力叫做弹性力。
根据“胡克定律”可知,弹簧的弹性力与伸长量成正比。
(2)弹簧秤:利用弹性力的大小,可以制作弹簧秤来测量重力,简单易行。
4. 摩擦力的特性和测量方法(1)静摩擦力:两个物体相互接触,但不动。
静摩擦力的大小等于两物体之间最大可能存在的力。
(2)动摩擦力:两个物体相互接触,其中一个物体运动,而另一个物体不动。
动摩擦力的大小小于静摩擦力的大小。
(3)摩擦力的测量方法:通过改变物体的倾斜度来改变滑动中某一方向的重力作用量,再测出对应的摩擦力,可以通过实验数据求出静摩擦力和动摩擦力的大小。
实验步骤:1. 力的合成和分解实验(1)将一个光滑水平桌子的一侧放斜,在桌子的高侧沿上挂一个小球,使之自由挂着。
(2)在小球上用一粗线垂直挂一水平木板,用一弹簧秤分别测定木板的重量和弹簧秤受到的重力。
(3)将木板沿桌子坡面挪动,分别用一支细绳与快速脱钩的弹簧秤连接砝码,使得木板静止于桌子坡面上,然后记录数据。
全套力学实验报告总结(3篇)
第1篇一、引言力学实验是物理学科中重要的实践环节,通过实验可以加深对力学理论的理解,培养实验操作能力和分析问题、解决问题的能力。
本报告将对全套力学实验进行总结,包括实验目的、原理、方法、结果分析及实验心得体会。
二、实验内容1. 力学基本实验(1)实验目的:验证牛顿运动定律,研究力与运动的关系。
(2)实验原理:通过测量物体的运动状态和受力情况,分析物体所受的合外力,验证牛顿运动定律。
(3)实验方法:利用打点计时器、天平等实验仪器,测量物体的位移、速度、加速度等参数,分析受力情况。
(4)结果分析:通过实验数据,验证牛顿运动定律的正确性,分析力与运动的关系。
2. 弹性力学实验(1)实验目的:研究弹性力学的基本理论,验证胡克定律。
(2)实验原理:利用弹簧测力计、杠杆等实验仪器,测量弹簧的伸长量与所受拉力之间的关系,验证胡克定律。
(3)实验方法:通过改变拉力大小,测量弹簧的伸长量,分析伸长量与拉力的关系。
(4)结果分析:通过实验数据,验证胡克定律的正确性,研究弹性力学的基本理论。
3. 材料力学实验(1)实验目的:研究材料力学的基本理论,验证材料的力学性能。
(2)实验原理:利用拉伸试验机、万能试验机等实验仪器,测量材料的应力、应变等参数,分析材料的力学性能。
(3)实验方法:通过拉伸、压缩等试验,测量材料的应力、应变等参数,分析材料的力学性能。
(4)结果分析:通过实验数据,验证材料的力学性能,研究材料力学的基本理论。
4. 振动实验(1)实验目的:研究振动的基本理论,验证振动方程。
(2)实验原理:利用单摆、弹簧振子等实验仪器,研究振动系统的振动特性,验证振动方程。
(3)实验方法:通过改变振动系统的参数,测量振动频率、振幅等参数,分析振动系统的振动特性。
(4)结果分析:通过实验数据,验证振动方程的正确性,研究振动的基本理论。
5. 流体力学实验(1)实验目的:研究流体力学的基本理论,验证流体流动规律。
(2)实验原理:利用风洞、水槽等实验仪器,研究流体流动特性,验证流体流动规律。
力学小制作实验
八、滚摆
【制作方法】 方法一
将两个输液用葡萄糖瓶子,从瓶口以下6厘米处 截断,将两瓶的截断处用502胶粘合在一起。从两瓶 口的胶塞中心,穿一根长20厘米、粗8毫米的木棒, 用两条弦线紧拴在木棒的两端,再吊在支架上,两 手握住木棒,将弦线绕在木棒上(图8.4-4)即可 用这个装置做滚摆实验了。
方法二 找两支Φ10厘米的废铁皮罐头盒,将内部清洗 干净,用剪刀从底部向上1厘米处截断,成两个圆盘 形,在两圆盘的圆心处垂直插入一根8毫米粗、17厘 米长的木棍,然后在两盘当中浇灌混凝土,将两盘 压紧,待混凝土凝固后即成为图8.4-5所示滚摆。 利用木料做一个滚摆支架,结构如图8.4-6所示, 框架的尺寸由滚摆的大小决定,上横梁上两个羊眼 圈的距离要稍大于滚摆的厚度。弦线的长度应使滚 摆静止时不致于接触底板,滚摆向上运动时,弦线 缠绕在轴上不应相互重叠。
七、简易气垫导轨
【制作方法】 1.导轨:用直径25毫米,长50—60厘米的平直
硬质塑料管一段,在上面三分之一圆周范围内纵向 钻三排直径0.2—0.3毫米的小孔,行距12毫米, 钻孔的方向应沿直径的方向,孔距为20毫米。三排 孔位要均匀地相互错开,如图3.1-1所示。塑料管 两端用合适的胶塞堵紧,并在一端的胶塞中心打一 孔,装上一段废钢笔筒作导气管接头,如图3.1-2 所示。
【附注】
也可以用一比较重的物体代替人,放置 在上述木板上,用打气筒向内胎打气,同样 可见重物被徐徐抬起。
三、液体内部压强与深度的关系──桶裂法 箔片位于瓶内中心位置即成,如图16.1-3所示。
方法一 【制作方法】
在塑料瓶侧壁用剃须刀片平行于侧壁划几条刀 痕(要将侧壁划透),再用橡皮筋将这个塑料瓶拦 腰箍紧。在塑料瓶盖上穿入一段 玻璃管,用胶粘牢,密封。取一 漏斗用橡皮管接到塑料瓶盖的玻 璃管上,如图5.6-1所示。
力学试验测试实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解力学试验的基本原理和方法。
2. 掌握拉伸试验、压缩试验、弯曲试验等力学试验的操作技能。
3. 培养学生严谨的实验态度和良好的实验习惯。
二、实验原理力学试验是研究材料力学性能的重要手段。
本实验主要研究材料的拉伸、压缩和弯曲性能。
通过测量材料在受力过程中的应力、应变等参数,可以了解材料的力学特性。
1. 拉伸试验:测量材料在拉伸过程中断裂时的最大应力,称为抗拉强度。
2. 压缩试验:测量材料在压缩过程中断裂时的最大应力,称为抗压强度。
3. 弯曲试验:测量材料在弯曲过程中断裂时的最大应力,称为抗弯强度。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器:万能试验机、拉伸试验机、压缩试验机、弯曲试验机、测量仪器等。
2. 实验材料:钢棒、铜棒、铝棒等。
四、实验步骤1. 拉伸试验:(1)将材料固定在拉伸试验机上,调整夹具,使材料与试验机轴线平行。
(2)打开试验机,使材料缓慢拉伸,直到断裂。
(3)记录断裂时的最大应力值。
2. 压缩试验:(1)将材料固定在压缩试验机上,调整夹具,使材料与试验机轴线平行。
(2)打开试验机,使材料缓慢压缩,直到断裂。
(3)记录断裂时的最大应力值。
3. 弯曲试验:(1)将材料固定在弯曲试验机上,调整夹具,使材料与试验机轴线平行。
(2)打开试验机,使材料缓慢弯曲,直到断裂。
(3)记录断裂时的最大应力值。
五、实验数据与结果分析1. 拉伸试验:(1)材料:钢棒,直径为10mm,长度为100mm。
(2)实验数据:最大应力值为600MPa。
(3)结果分析:钢棒在拉伸试验中表现出良好的抗拉性能。
2. 压缩试验:(1)材料:铜棒,直径为10mm,长度为100mm。
(2)实验数据:最大应力值为200MPa。
(3)结果分析:铜棒在压缩试验中表现出较好的抗压性能。
3. 弯曲试验:(1)材料:铝棒,直径为10mm,长度为100mm。
(2)实验数据:最大应力值为150MPa。
(3)结果分析:铝棒在弯曲试验中表现出较好的抗弯性能。
高中物理备考力学实验步骤
高中物理备考力学实验步骤高中物理备考力学实验对于提高学生的实际操作能力和理论实践能力非常重要。
下面将介绍几个常见的力学实验步骤。
1. 弹簧的弹性常数测量实验:这个实验是通过拉伸或压缩弹簧,测量弹簧的弹性常数。
首先,将一个弹簧固定在实验架上,然后用一个质量挂在弹簧上,使弹簧发生形变。
接下来,通过测量不同质量下的形变量和外力的关系,计算出弹簧的弹性常数。
这个实验可以帮助学生理解弹簧的弹性性质和胡克定律的应用。
2. 弹簧振子的周期实验:这个实验是通过测量弹簧振子的周期,来研究弹簧的振动特性。
首先,将一个质量挂在一根弹簧上,使弹簧发生振动。
然后,通过计时器测量振动的周期,即一次完整振动所花费的时间。
通过改变振子的质量和振幅,可以观察到振动周期和其它条件的关系。
这个实验可以帮助学生理解振子的周期与质量、弹性常数和振幅之间的关系。
3. 牛顿第二定律实验:这个实验旨在验证牛顿第二定律,即力等于质量乘以加速度。
首先,将一个滑轮固定在实验台上,用一根轻绳悬挂一个质量较小的盒子,然后给盒子一个向下的外力。
通过测量盒子的加速度和所受的外力,可以计算出盒子的质量。
通过改变外力的大小和方向,可以观察到加速度和外力的关系。
这个实验可以帮助学生理解物体的加速度与受力和质量之间的关系。
4. 轻杆的平衡实验:这个实验旨在研究轻杆的平衡条件和力矩的概念。
首先,在一个支点上放置一个轻杆,然后通过加入质量和调整质量的位置,使杆保持平衡。
通过测量质量和杆上不同位置的距离,可以计算出力矩。
通过改变质量和位置,可以观察到力矩和其它条件之间的关系。
这个实验可以帮助学生理解力矩的计算和杆的平衡条件。
这些实验不仅仅是在课堂上进行的理论学习的补充,同时也是学生培养实际操作能力和理论实践能力的重要环节。
通过亲自进行实验,学生可以更好地理解和掌握力学的基本概念和原理。
除了掌握实验步骤和操作技巧外,学生还应该学会记录实验数据、分析实验结果,并能够准确地绘制实验曲线和图表。
中学物理力学实验大全
中学物理力学实验大全实验一:测量物体重量实验目的:测量物体的重量,了解重力的概念及其作用。
实验材料:•弹簧秤•不同物体(可以选择水果、书籍等)实验步骤:1.将弹簧秤挂在固定的支架上,使其悬空。
2.将待测物体挂在弹簧秤的下方,使其自由悬挂。
3.等待弹簧秤的指针稳定后,记录下读数。
4.将不同物体分别进行测量,并记录测量结果。
实验原理:在地球表面,物体的重量由地球引力所确定。
弹簧秤通过拉伸或收缩的弹性变化来测量物体所受的重力,从而间接地得到物体的重量。
实验注意事项:1.弹簧秤应挂在水平的支架上,避免受到外力干扰。
2.测量过程中物体应处于静止状态,避免晃动或摆动引起不准确的读数。
3.每次测量前,应先将弹簧秤归零,确保准确度。
4.测量完毕后,应将测得的数据记录在实验报告中。
实验二:斜面上物体的滑动实验目的:观察物体沿斜面的滑动过程,研究斜面对物体运动的影响。
实验材料:•斜面•物体(如小球)实验步骤:1.将斜面放置在水平的桌面上,并固定好。
2.将待测物体放在斜面顶端。
3.让物体自由滑下斜面,观察滑动过程。
4.测量物体从斜面顶端到底端所用的时间,并记录结果。
实验原理:物体在斜面上滑动是由于重力作用力和斜面的支持力分解产生的。
通过观察滑动过程以及测量时间,可以研究物体在斜面上的运动规律。
实验注意事项:1.确保斜面放置稳定,避免滑动过程中斜面发生移动。
2.测量时间时,应使用计时器,并在物体到达斜面底端时立即停止计时。
3.多次进行测量,取平均值,可以提高结果的准确度。
实验三:弹簧振子的周期测量实验目的:测量弹簧振子的周期,了解弹簧振子的基本特性。
实验材料:•弹簧振子•计时器实验步骤:1.将弹簧振子悬挂在固定的支架上。
2.使弹簧振子处于静止状态,然后将其稍微拉开并释放,使其开始振动。
3.当弹簧振子达到稳定的振动状态后,开始计时。
4.记录弹簧振子的振动周期。
5.重复多次测量,取平均值,可以提高结果的准确度。
实验原理:弹簧振子的周期是指从一个极端位置到达另一个极端位置所需的时间。
关于力学创新实验报告(3篇)
第1篇一、实验背景与目的随着科技的飞速发展,力学作为自然科学的重要分支,在工程、航空航天、生物医学等领域发挥着至关重要的作用。
为了提高力学实验的教学效果,激发学生的创新思维和实践能力,本实验旨在设计并完成一项具有创新性的力学实验项目。
二、实验内容与设计本次实验项目为“新型材料力学性能测试系统的研究与开发”。
该系统旨在通过创新性的设计,实现以下目标:1. 提高测试精度:采用新型传感器和信号处理技术,提高材料力学性能测试的精度和可靠性。
2. 拓展测试功能:开发多功能测试模块,实现对不同类型材料的力学性能进行全面测试。
3. 降低测试成本:优化实验设计,降低实验设备和运行成本。
三、实验原理与设备1. 实验原理:本实验基于材料力学基本理论,采用新型传感器和信号处理技术,对材料进行拉伸、压缩、弯曲、扭转等力学性能测试。
通过采集实验数据,分析材料的力学性能,为材料选择和工程设计提供依据。
2. 实验设备:本实验所需设备包括:- 新型传感器:用于采集材料的力学信号。
- 信号采集与处理系统:用于实时采集、处理和存储实验数据。
- 实验台架:用于固定和支撑材料试样。
- 标准材料试样:用于测试材料的力学性能。
四、实验步骤与过程1. 试样准备:根据实验要求,制备标准材料试样,并确保试样尺寸和形状符合要求。
2. 传感器安装:将新型传感器安装在实验台架上,确保传感器与试样接触良好。
3. 信号采集与处理:启动信号采集与处理系统,采集材料的力学信号,并进行实时处理和存储。
4. 实验操作:按照实验要求进行拉伸、压缩、弯曲、扭转等力学性能测试。
5. 数据分析与处理:对采集到的实验数据进行处理和分析,得出材料的力学性能参数。
五、实验结果与分析1. 实验结果:通过本次实验,成功开发出一套新型材料力学性能测试系统。
该系统能够实现对不同类型材料的力学性能进行全面测试,测试精度和可靠性得到显著提高。
2. 结果分析:(1)新型传感器在实验中表现出良好的灵敏度和稳定性,能够准确采集材料的力学信号。
力学实验的基本操作与验证方法
力学实验的基本操作与验证方法力学是物理学的重要分支,研究物体运动的规律和力的作用。
在力学研究中,实验起着举足轻重的作用。
本文将重点探讨力学实验的基本操作与验证方法。
一、基本操作1. 仪器准备力学实验通常需要一些常见的仪器,如平衡杆、弹簧秤等。
在开展实验前,必须确保仪器的质量、精度和完好性。
另外,还需要进行仪器校准,以确保实验结果准确可靠。
2. 测量数据力学实验中,准确的数据是验证实验规律的基础。
因此,在实验过程中,要确保测量的数据尽可能准确。
为了提高准确度,可以进行多次测量并取平均值。
此外,还应注意量程选择,确保所测量的数据在仪器的可测范围内。
3. 实验参数的设定在力学实验中,通常会改变一些实验参数,如质量、长度、角度等。
对于每个实验参数的改变,需要进行预先设定,并在实验中记录下来。
这样可以方便后续分析实验结果。
二、验证方法1. 比较法比较法是力学实验中常用的验证方法之一。
通过将不同实验条件下的实验数据进行对比,可以发现物体运动的规律。
例如,可以通过比较不同质量物体在同一高度下的下落时间来验证自由落体定律。
2. 数学分析法数学分析法是力学实验中重要的验证方法。
通过对实验数据进行数学分析,可以得出物理规律的数学表达式,从而验证规律的准确性。
例如,通过分析斜面上物体的位移、时间等数据,可以得到加速度与斜度之间的数学关系,从而验证斜面上的物体运动规律。
3. 模型拟合法模型拟合法是力学实验中一种较为精确的验证方法。
通过将实验数据与理论模型进行拟合,可以得到模型的参数,进而验证实验数据与理论模型的吻合度。
例如,利用弹簧振子的实验数据,可以利用谐振运动的理论模型进行拟合,从而得到弹簧的劲度系数。
4. 相对法相对法是力学实验中一种常用的验证方法。
通过将不同物理量之间进行相对比较,可以推断出物理定律的正确性。
例如,在杠杆平衡实验中,可以通过调整杠杆两侧的力臂,使杠杆平衡,从而验证力的平衡条件。
通过以上的基本操作和验证方法,我们可以进行各类力学实验并验证力学规律的准确性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
金属材料拉伸试验22107 第8周_星期二_第7--8节金属材料压缩试验,金属材料扭转试验22107 第10周_星期一_第5--6节梁弯曲正应力实验22214 第11周_星期一_第5--6节实验一拉伸试验一、概述拉伸试验是材料力学性能测试最基本、最常用的试验之一,它通过对各种材料在常温、静载、轴向受力状况下的拉伸破坏,测出材料相应的力学性能指标,这些指标是进行工程设计选材以及鉴定工程材料强度的主要依据。
金属材料的拉伸试验依据国家标准GB228-2002执行。
本试验采用低碳钢和铸铁作为塑性材料和脆性材料的代表,进行破坏性试验。
二、实验目的1.测定低碳钢的下屈服点(屈服强度)R el 、抗拉强度R m、断后伸长率A11.3和断面收缩率Z;2.测定铸铁的抗拉强度R m;3.观察低碳钢和铸铁在拉伸过程中的各种现象;4.掌握万能材料试验机自动测试系统的操作方法。
三、实验设备1.液压式万能材料试验机2.试件划线机3.游标卡尺4.计算机+智能变送器+材料性能测试系统四、试件制备试件的尺寸和形状对试验结果有影响,为了避免这种影响,使得所测各种材料的机械性能结果具有可比性,国家标准(GB228-2002)《金属材料室温拉伸试验方法》对试件尺寸和形状的加工制作有统一规定。
拉伸试样一般采用圆棒形和板形两种形式。
每个试样由三部分组成,即夹持部分、过渡部分和工作(平行长度)部分。
(见图1)图1常见拉伸试样工作部分必须保持光滑均匀以确保材料表面的单向应力状态,均匀部分的有效工作长度L0称为标距。
d0、S0夹表示工作部分的直径和截面积。
过度部分必须有适当的圆弧过度并光滑,以降低应力集中,保证实验过程中该处不会断裂。
夾持部分用以传递荷载,其形状和尺寸应与试验机钳口相匹配。
平行部分长度对圆形试样不小于L0+d0,对矩形试样不小于L0+b0/2。
试验中如果因原材料尺寸或其他原因不能采用标准试样时,可选用比例试样或定标距试样:比例试样L o=Ks01/2其中系数K通常为5.65或11.3,前者称为短试样,后者称为长试样;S0为试样平行部分原始面积。
对圆棒试样来说,短试样和长试样的标距分别等于5d0和10d0定标距试样的L0与S0无上述关系。
本试验采用d0=10mm,标距L0=100mm的圆棒长比例试件。
五、实验原理应用DZXS-Ⅱ智能应力变送器接受液压万能材料试验机传感器的信号,并对其进行处理后送入JBK测试软件,实现静力材料力学性能的自动测试。
1、低碳钢拉伸低碳钢的拉伸图(图2-a)(如下);实验过程四个变形阶段,弹性阶段、屈服阶段、断裂破坏阶段,观察各阶段产生的现象,自动采集下屈服力F el、最大力F m;试样拉断后测量断后标距L1和缩颈处最小直径d1并记录。
由此计算试验结果:低碳钢的下屈服点(屈服强度)R el 、抗拉强度R m、断后伸长率A和断面收缩率Z;+图2- a低碳钢拉伸图图2-b铸铁拉伸图应当指出记录的拉伸变形Δl不只是标距部分的伸长,还包括机器本身的弹性变形和试件头部在夹头中的滑动等,试件开始受力时,头部在夹头内的滑动较大,故绘出的拉伸图最初一段是曲线。
对于低碳钢材料,屈服阶段(S-S′)出现峰、谷值。
上屈服点S受变形速度和试件形状等的影响较大,而下屈服点S′则相对稳定,故工程上以S′点对应的载荷作为材料下屈服力,用F el来表示。
确定下屈服力F el:当试验进入屈服阶段时,此时可观察曲线的若干谷值,国标GB228-2002规定:取最小谷值作为F el(而第一次谷值不计)。
试件拉伸达到最大力F m 之前,在标距范围内的变形基本是均匀的。
从最大力开始,出现局部轴向伸长加快和缩颈现象。
由于缩颈处的截面面积迅速减小,以同样的位移速度继续拉伸所需的载荷也相应的变小,直至E点断裂为止。
2、铸铁拉伸铸铁试样试验时,利用测试软件可得到拉伸图(图2-b);自动采集最大力F m;自动得到抗拉强度R m。
六、实验步骤1.试件准备打磨:打磨低碳钢试件工作部分,使其明亮光滑,有助于观察到屈服阶段产生的滑移线。
划线:为便于分析低碳钢试件变形情况,用划线机在试样工作部分表面划标距线。
测量:用游标卡尺测量。
在试样原始标距段内的两端及中间取三个截面,在每一截面分别沿互相垂直的两个方向各测一直径数值,取二者平均值,作为该截面直径数值。
三个截面中最小的数值作为原始直径数值。
2.估选试验机加载量程(挂砝码)根据试样材料的抗拉强度R m估计值和原始横截面面积A0估算试验的最大载荷。
再根据最大载荷的大小,选择合适的量程。
3.低碳钢试样①自动测试a.接通万能材料试验机,将万能试验机工作台上升10mm左右,设备调零(即调整摆锤刻度线与设备刻度线相重合,刻度线见万能试验机);启动测试软件系统,设置有关实验参数。
b.点击主菜单,选择“系统设置”再点击“测试方法”选择“调用”、接下来点击测试类型(如拉伸)、选中测试方法编号(询问指导老师)后,点击“下一步”。
在“信息登录”空格输入测试数据文件名(如班级、小组,十六字符以内),点击“下一步”。
c.在“运行”项执行测试,屏幕上点击“联机”。
点击“继续”输入试样编号和尺寸。
d.在万能机上安装试件,若需要还可在试件上安装引伸计。
e.点击计算机屏幕上的“启动”,然后打开万能试验机送油阀使试样开始加力,这时计算机自动绘制受力图并可随时观察送油阀进油量的大小,以控制加载速度和记录下屈服力、最大力直至试样断裂。
②手动测试a.打开送油阀将工作台上升10mm左右,设备调零,指针调零即调整测力主动指针对准读数度盘“零”点,并使副针与之靠拢,同时调整好自动绘图仪。
b.检查及试车请教师检查以上步骤的完成情况后,开动试验机,预加少量载荷(应力不应超过材料的比例极限)然后卸载至零点,以检查试验机工作是否正常。
c.进行试验Ⅰ开动试验机使之缓慢匀速加载。
注意观察测力指针的转动、自动绘图的情况和相应的试验现象。
当测力指针不动或反复波动时,说明材料开始屈服,记录下屈服力F el。
并观察试件上的滑移线。
Ⅱ继续加载,当试验进入强化阶段后但不到最大力时可进行卸载,在自动绘图纸上观察到卸载与加载的曲线变化,卸载到零点后,再开动机器继续加载,此时可以观察到冷作硬化现象。
Ⅲ继续加载,当试件受力超过最大力时,主动针开始后退,此时可观察试件上出现局部缩颈现象直至试件断裂。
关闭万能机送油阀,由副针读出最大力F m并记录之。
Ⅳ取下试件。
将断裂试件的两段对齐并尽量挤紧,用游标卡尺测量断裂后的标距L1,测量断口缩颈处的最小平均直径d1,计算断口处最小横截面面积S1。
4.铸铁试样自动测试、手动测试的方法类似于低碳钢的测试方法,测试结果只有一个强度指标R m。
七、实验结果的处理1.自动测试结果处理① 输入试样断后标距L 1和断口处最小平均直径d 1到计算机。
② 可用“逼近线”的方法(JBK 测试软件上的一种方法,可从“结果设置”中调出)来检验自动采集到的数据是否可靠,若不可靠可到主菜单上的“数据管理”中点击“查看数据点”从原始记录曲线上找出正确参数,点击“结果复算”将错误数据给予订正。
③ 结果确认正确后,打开“数据管理”点击“曲线处理”出现绘制曲线图,可将曲线图的比例调至最佳状态下进行打印。
④ 打开报告文件,可将本次试验结果用报告格式打印出来。
2.手动试验结果处理① 根据下屈服力F el 及最大力F m 计算下屈服点R el 及抗拉强度R m ,其值分别为el 0F elR S =0mm FR S =② 根据试验前后的标距长度和横截面面积计算断后伸长率δ和断面收缩率ψ其值分别为10100%L L A L -=⨯01100%S S z S -=⨯注:断后标距L 1的测量直接法:若断口到最邻近标距端点的距离大于1/3L 0时,直接测量标距两端间的距离. 位移法:若断口到最邻近标距端点的距离小于或等于1/3L 0。
时,则需按下述方法进行断口移中测定L 1在长段上从断口0处取基本等于短段的格数得B 点,若所余格数为偶数(图3-a )则取其一半得C 点。
此时L 1=AB+2BC若所余格数为奇数(图3-b ),则分别取所余格数减一的1/2得C 点和所余格数加一的1/2得C 1点。
此时L 1=AB+BC+BC 1 当断口在标距以外时,试验结果无效。
图3 用移位法确定断后伸长率 (a )余格为偶数;(b )余格为奇数八、金属材料拉伸断口分析金属质量的优劣常可以通过断口形状来判别。
此外,当构件发生破坏时,也可以通过断口分析,并结合其它辅助方法来弄清其破坏原因。
用光滑试件进行拉伸试验时,断裂往往发生在宏观或微观缺陷处,例如成分偏析、夹渣、气泡等,是属了材料质量问题,对于构件则由于加工工艺不当或有应力集中等,会造成各种裂纹。
断口分析可以从宏观和微观两个方面进行,宏观分析反映断口全貌,微观分析则可以揭示其本质,拉伸断口分为韧性断口(以低碳钢为代表)和脆性断口(以铸铁为代表)。
韧性断口形成过程:在颈缩形成之前,拉伸试样标距内各横截面上的应力分布是相同的、均匀的。
一旦颈缩开始,颈缩截面上的应力分布就与其他截面不同了,且其截面上的应力分布不再保持均匀,图4即为颈缩截面上的应力分布示意图。
设在离颈缩较远的均匀变形截面S b 处试样承受的单向轴向应力为σ1,但在颈缩处附近图中阴影体积部分将基本上处于无应力状态,所以,当颈缩处产生纵向伸长变形的同时横向发生收缩,但这部分体积将阻止其横向收缩变形,从而出现横向阻力。
所以,该处不再是单向受力而是处于三向受力状态,即图示的轴向应力σl ,径向应力σr 和切向应力σt ,而且由于σr 和σt 的出现,提高了塑性流变所需的轴向应力σl 。
因σl 在试样心部最大(见图4),裂纹开始于试样心部,起初在试样中心部分出现许多已明显可见的显微空洞(微孔),随后这些微孔增大,聚集而形成锯齿状的纤维断口,通常呈环状(图5)当此环状纤维区扩展到一定尺寸(裂纹临界尺寸)后,裂纹开始快速扩展而形成放射区。
放射区出现后,试样承载面积只剩下最外圈的环状面积,最后由最大剪应力所切断,形成剪切唇。
脆性断口一般断口平齐,并垂直于拉应力方向呈现脆性断裂图4 颈缩截面上的应力分布示意图图5 韧性断口示意图九、实验记录1 原始记录表格十、思考题:1.试比较低碳钢和铸铁在拉伸时的机械性能;试根据不同的断口形状说明材料的两种基本断裂形式。
2.用材料和直径相同而标距长度分别为5d0和10d0两种试件测定断后伸长率δ,试验结果有何差别?为什么?3.液压式万能材料试验机工作之前,为何要将工作台上升10mm左右?4.若受力试件的变形已超出弹性阶段,而进入强化阶段,则试件只有塑性变形而无弹性变形,这一结论对吗?为什么?5.用直径d=10.00mm的低碳钢试件做拉伸试验测得的有关数据已记录于下表,试计算其比例极限、屈服极限、强度极限、弹性模量和延伸率。