力學試驗教案（共五則范文）第一篇：力學試驗教案力學實驗教學目標1．通過對實驗的復習，做到對力學中的學生實驗明確實驗目的，掌握實驗原理，學會實驗操作，正確處理實驗數據．2．進一步學習用實驗處理問題的方法，體會實驗在物理學中的重要地位．3．掌握實驗操作方法，培養動手操作的能力．4．通過對力學中學生實驗的比較，知道所涉及到實驗的類型．5．在掌握課本上所給學生實驗的基礎上，靈活應用所學知識解決其它問題．教學重點、難點分析1．理解實驗的設計思想，不但要知道怎樣做實驗，更應該知道為什么這樣做實驗．2．掌握正確的實驗操作，是完成實驗的最基本要求，對學生來說也是難度較大的內容，一定要讓學生親自動手完成實驗．3．處理數據時，要有誤差分析的思想，要能夠定性地分析在實驗中影響實驗誤差的條件．教學過程設計教師活動說明：在力學中一共有八個實驗是高考中要求的實驗，在做實驗復習時，要明確實驗目的，掌握實驗原理，理解地記住實驗步驟，處理好實驗數據．在實驗復習中，實驗操作是必不可少的．按照考綱中的順序，我們一起來復習力學中所涉及的實驗．[實驗一]互成角度的兩個共點力的合成此實驗的目的是驗證力合成的平行四邊形法則．請一個同學把實驗器材和主要實驗步驟簡述一下．回答：實驗器材有木板、白紙、圖釘、帶細線的橡筋、彈簧秤等．安裝好器材，如圖1-8-1所示，用兩個彈簧秤把橡皮筋的一端拉到O點，記下兩個力的大小和方向．再用一個彈簧秤把橡皮筋的一端拉到O點．設定力的長度單位，利用力的圖示的方法分別作出分力與合力．用平行四邊形法則作出兩個分力的合力．比較直接測得的合力與用平行四邊形法則得到的合力的大小和方向，可以確定在誤差范圍內，力的合成滿足平行四邊形法則．例：在做共點的兩個力的合成的實驗時，如果只給一個彈簧秤能否完成這個實驗？回答：可以．可先做出兩個分力的方向，把兩根細線向著兩個分力的方向去拉，一只手直接拉線，另一只手通過彈簧秤拉線記下拉力的大小，然后把彈簧秤放到另一根線上重復實驗．只要總把橡皮筋的一端拉到O點，合力的大小和方向就是不變的．兩次拉兩根線的方向都相同，兩個分力的方向是不變的，兩個分力的大小也是保持不變的，可用彈簧秤分別測出兩個分力的大小．實驗操作：用所給器材完成此實驗．[實驗二]練習使用打點計時器[實驗三]測定勻變速直線運動的加速度這兩個實驗都是練習使用打點計時器的實驗，我們一起復習．提問：打點計時器的作用和使用方法．給出一條打好點的紙帶如圖1-8-2所示．回答：打點計時器是測量時間的工具．把紙帶跟運動物體連接在一起，利用打點計時器在紙帶上記錄下物體的運動情況．打點計時器使用交流6V電源，打點的頻率為50Hz，周期為0.02s．提問：（1）怎樣利用紙帶判斷物體是在做勻變速運動？回答：把紙帶上的點標上A、B、C、D、E，各點間的距離分別為s1、s2、s3、s4．如果滿足△s=s2-s1=s3-s2=s4-s3，則物體做勻變速直線運動．（2）怎樣計算做勻變速直線運動的物體在某個位置時的速度？利用這條紙帶可計算出物體過某一點的速度，如計算B點時的速度公式為VB=（s1+s2）/2t．（3）怎樣計算它的加速度？計算物體的加速度有兩種方法，可以利用公式△s=at2計算，也可以用a=（VC-VB）/t計算．例：利用打點計時器測自由落體的加速度，重錘下落時打出一條紙帶如圖1-8-3所示，計算重力加速度的數值解：可先算出B點和C點的速度VB=（0.2736-0.1900）/（2×0.02）=2.09（m/s）VC=（0.3211-0.2299）/（2×0.02）=2.28（m/s）g=（2.28-2.09）/0.02=9.50（m/s2）[實驗四]驗證牛頓第二運動定律提問：驗證牛頓第二定律的實驗要證明哪兩個關系？實驗裝置如圖1-8-4所示．問答：通過實驗要驗證物體的加速度跟物體所受的合外力成正比，跟物體的質量成反比這樣兩個關系．提問：安裝好實驗裝置后還需要做什么調整？回答：安裝實驗裝置后首先要平衡摩擦力．把小車上裝好紙帶，把木板后墊高一些，在木板上輕輕向下推一下小車，小車應該做勻速運動．提問：如何進行實驗操作？回答：保持小車的質量不變，改變所掛砝碼的質量，打出5條紙帶，記下每條紙帶對應的砝碼質量值；保持所掛砝碼的質量不變，在小車上加砝碼，改變小車的質量，打出5條紙帶，記下每條紙帶對應的小車的質量值．提問：怎樣處理數據？分別計算出每條紙帶的加速度值．做出在質量不變的條件下，加速度與小車所受外力的關系圖線；做出在小車受力不變的條件下，加速度與小車質量倒數的關系圖線．從圖線上可以看出小車的加速度跟所受外力與自身質量的關系．例：在驗證牛頓第二定律的實驗中，一個同學打出了5條紙帶后，測出了紙帶中相鄰的每五段間的距離和每條紙帶對應的小車的受力情況（見表），處理數據后在圖1-8-5所示的坐標中畫出a-F圖線．解：先根據所給的數據利用公式△s-at2算出小車在不同受力情況下的加速度值，分別為0.25m/s2、0.50m/s2、0.75m/s2、1.00m/s2、1.25m/s2．如圖1-8-6所示，在坐標系中標點后，畫出圖線為一條直線．說明：在實驗中要平衡摩擦力，要知道摩擦力平衡不好對實驗結果的影響，會對a-F圖線中不過原點問題的解釋．在實驗中要求所掛砝碼的質量要遠小于車的質量，如果這一條件不滿足將會出現的圖線的變化．本實驗中數據的處理量較大，要能夠正確合理地處理數據．[實驗五]驗證碰撞中的動量守恒提問：兩個物體在所受合外力為零的條件下，相互作用前后的動量滿足什么關系？回答：當兩個物體組成的系統在所受合外力為零的條件下發生碰撞，系統在碰撞前的總動量等于碰撞后的總動量．提問：怎樣通過實驗驗證動量守恒定律？回答：實驗裝置如圖1-8-7所示，實驗中小球的質量可以用天平稱出，小球在碰前和碰后的速度利用從同一高度做平搶運動的小球的飛行時間相等，平拋運動的小球在水平方向做勻速運動的特點，用小球在碰前和碰后的水平飛行距離表示它的速度，這樣就可以利用小球的質量和飛行的水平距離來表示出碰撞中的動量守恒關系．入射球的質量要大于被碰球的質量，兩球的半徑相等．實驗時先不放被碰球B，入射球A從一個確定的高度釋放落在地面上的P點，小球飛行的水平距離為OP．再把被碰球B放在支架上，A球從同一高度釋放，兩球相碰后分別落在地面上的M點和N點．兩球飛行的水平距離分別為OM和O′N，如果在碰撞中滿足動量守恒定律，那么應該有關系m1OP=m1OM+m2O′N．提問：實驗時還應注意哪些問題？在實驗中要注意儀器的正確安裝與調整，斜槽的末端一定要水平，小球的出射點應是O點的正上方，兩小球相碰時應在同一個高度上．實驗時，每個點應讓小球落10次，取落點的中心進行測量．例：在研究碰撞中的動量守恒的實驗中，下列操作正確的是A．改變入射小球的釋放高度，多次釋放，測出每次的水平位移，求出平均值，代入公式計算B．入射小球應始終保持在同一高度上釋放C．兩球相碰時，兩球的球心必須在同一水平高度上D．重復從同一高度釋放入射小球，用一個盡量小的圓將其各次落點圈在其中，取其圓心作為小球落點的平均值分析：入射小球每一次釋放都應保持在同一高度上，這樣在多次實驗中才能使小球的初速度保持不變．兩球相碰時應在同一高度上，保證兩球的飛行時間相等．另外，利用畫圓的方法取落點的平均值，可以減小實驗誤差．此題的正確答案為B、C、D．實驗操作：用所給器材完成實驗．[實驗六]研究平拋物體的運動提問：說出畫出平拋物體運動軌跡的方法．回答：平拋物體的運動可以分解成水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動．將小球從斜槽的同一高度上釋放，從槽末端的水平槽以一定的水平初速度平拋出去．在豎直面的紙上找出小球飛行軌跡中的幾個點，用圓滑的曲線連接起各點，就得到了物體做平拋運動的軌跡，為一條拋物線．提問：怎樣求出平拋運動物體的初速度？回答：如圖1-8-8所示，以拋出點為坐標原點，水平向右為x軸的正方向，豎直向下為y軸的正方向．在曲線上讀取數個點的坐標值，利例：在研究平拋物體的運動實驗中，應選用下列各組器材中的哪一組A．鐵架臺、方木板、斜槽和小球、秒表、米尺和三角板、重錘和細線、白紙和圖釘B．鐵架臺、方木板、斜槽和小球、天平和秒表、米尺和三角板、重錘和細線、白紙和圖釘C．鐵架臺、方木板、斜槽和小球、千分尺和秒表、米尺和三角板、重錘和細線、白紙和圖釘D．鐵架臺、方木板、斜槽和小球、米尺和三角板、重錘和細線、白紙和圖釘分析：在此實驗中小球的直徑較小，不需要用千分尺測量．實驗中也不用測量時間，所以正確的答案應為D．[實驗七]驗證機械能守恒定律提問：怎樣驗證機械能守恒定律？回答：在不計空氣阻力的情況下，重物下落時的機械能守恒．如圖1-8-9所示，把重錘與紙帶相連，利用打點計時器記錄下重錘下落過程中的運動情況．通過紙帶測出重錘的下落高度從而算出重錘重力勢能的變化，再算出重錘相應的動能，比較重力勢能的減小量和動能的增加量，從而驗證機械能守恒定律．提問：利用此裝置還能做什么實驗？回答：利用這個實驗還可以計算重錘在下落時的加速度，即重力加速度．在已知重錘質量的條件下，通過計算重錘的下落高度和重錘的即時速度，算出重錘在下落過程中損失的機械能．例：將下列驗證機械能守恒定律的實驗步驟按正確順序排列起來A．選取第1、2點的距離接近2mm的一條紙帶，在這條紙帶上選定計數點．B．將鐵架臺放在實驗桌上，用附夾把打點計時器固定在鐵架臺上．C．換新紙帶重復實驗．D．量出從首點到各計數點間的距離，并算出各計數點的即時速度．E．比較△EK和△EP在誤差允許范圍內是否近似相等．F．在重錘上夾持一紙帶，并將它從打點計時器的復寫紙下面穿過限位孔，手持紙帶保持豎直方向，接通電源后，松手讓重錘牽引紙帶下落，得到打點的紙帶．G．計算各計數點的動能增加量△EK和勢能減小量△EP．答：此題正確的排序為B、F、C、A、D、G、E．[實驗八]用單擺測定重力加速度提問：怎樣用單擺測當地的重力加速度？之后，可以計算出當地的重力加速度．在實驗中利用米尺測出單擺的擺長，它是從懸點到球心的距離．讓單擺以較小的角度擺動，當擺球過平衡位置時開始計時，記錄單擺振動30至50個周期所用的時間，可以算出單擺的振動周期．代入公式g=4π2ln2/t2，計算出重力加速度值．改變擺長測出3個g值，取平均值．例：在做單擺測重力加速度的實驗中，有以下器材可以選用，其中正確的一組為[]A．小木球、細棉線、米尺、卡尺、秒表、鐵架臺等B．小木球、尼龍線、米尺、卡尺、秒表、鐵架臺等C．小鋼球、尼龍線、米尺、卡尺、秒表、鐵架臺等D．小鋼球、尼龍線、米尺、秒表、鐵架臺等分析：做單擺的實驗時，擺球應該用密度較大的球，線應該用不易伸長的線．擺長的測量可以采取兩種方法：用卡尺測出小球的直徑，用米尺測出線長，也可以直接用米尺測出擺長．所以此題的正確答案為C、D．同步練習1．將橡皮筋的一端固定在A點，另一端拴上兩根細繩，每根細繩分別連著一個量程為5N，最小刻度為0.1N的彈簧測力計．沿著兩個不同的方向拉彈簧測力計，當橡皮筋的活動端拉到O點時，兩根細繩相互垂直，如圖1-8-10所示，這時彈簧測力計的讀數可從圖中讀出．（1）由圖可讀得兩個相互垂直的拉力的大小分別為______N和______N（只需讀到0.1N）（2）在本題的虛線方格紙上按作圖法的要求，畫出這兩個力及它們的合力．2．圖1-8-11畫出了一個打點計時器，寫出圖中標出的各部分的名稱．3．如圖1-8-12所示，打點計時器打出一條紙帶，在圖中所畫的點的中間還有4個點沒有畫出，利用紙帶計算物體運動的加速度．4．在驗證牛頓第二定律的實驗中要研究（1）______；（2）______兩個關系．使用的計時工具為____；測量紙帶的工具為______；實驗中的研究對象為____，設它的質量為M，小桶和砂的質量為m，要求M____m，可以認為物體受力的大小為____．5．在驗證牛頓第二定律的實驗中得到的兩條曲線如圖1-8-13所示．左圖的直線不過原點是由于______；右圖的直線發生彎曲是由于______造成的．6．在驗證碰撞中的動量守恒實驗時，實驗裝置如圖1-8-14所示，要求實驗時所用的兩個小球的半徑r____，入射球的質量m1____被碰球的質量m2.在實驗中需要使用的測量工具有______．若兩球在碰撞中動量守恒，則滿足關系式______（用題目和圖中量表示）．7．某同學設計了一個用打點計時器驗證動量守恒定律的實驗：在小車A的前端粘有橡皮泥，推動小車A使之做勻速運動，然后與原來靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體，繼續做勻速運動，他設計的具體裝置如圖1-8-15所示．在小車A后連著紙帶，電磁打點計時器電源頻率為50Hz，長木板下墊著小木片用以平衡摩擦力．（1）若已得到打點紙帶如圖1-8-16所示，并測得各計數點間距標在圖上，A為運動起始的第一點，則應選____段起計算A的碰前速度；應選____段來計算A和B碰后的共同速度（填AB、BC、CD、DE）．（2）已測得小車A的質量m1=0.40kg，小車B的質量m2=0.20kg，由以上測量結果可得：碰前總動量=______kg·m/s碰后總動量=______kg·m/s8．如圖1-8-17所示的為一個做平拋運動物體運動軌跡的一部分，在圖中可以測得兩段相等時間內物體的水平位移x1、x2和對應的豎直位移y1、y2，根據測得量可以表示出物體的初速度為____．9．在驗證機械能守恒定律的實驗中，已知打點計時器所用電源的頻率為50Hz，查得當地的重力加速度g=9.80m/s2，測得所用的重物的質量為1.00kg．實驗中得到一條點跡清晰的紙帶如圖1-8-18所示，把第一個點記作O，另選連續的4個點A、B、C、D作為測量的點．經測量知道A、B、C、D各點到O點的距離分別為62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm．根據以上數據，可知重物由O點運動到C點，重力勢能的減少量等于____J，動能的增加量等于____J（取3位有效數字）．10．如果下表中給出的是做簡諧振動的物體的位移x或速度v與時刻的對應關系，T是振動周期，則下列選項中正確的是[]A．若甲表示位移x，則丙表示相應的速度vB．若丁表示位移x，則甲表示相應的速度vC．若雨表示位移x，則甲表示相應的速度vD．若乙表示位移x，則丙表示相應的速度v11．一位同學用單擺做測量重力加速度的實驗，他將擺掛好后，進行了如下步驟，指出下面步驟中遺漏或錯誤的地方，寫出該步驟的字母，并加以改正．A．測擺長l：用米尺量出擺線的長度B．測周期T：將擺球拉起，然后放開，在擺球某次通過最低點時，按下秒表開始計時，同時將此次通過最低點作為第一次，接著一直數到擺球第60次通過最低點時，按秒表停止計時，讀出這段時間t，算出單擺的周期t=t/60．將它作為實驗的最后結果寫入報告中去．參考答案1．（1）3.0N4.0N（2）如圖1-8-19所示合力F=5.0N2．（1）振動片（2）復寫紙（3）磁鐵（4）線圈（5）紙帶3．2.25m/s24．（1）在物體質量不變的條件下，加速度跟所受外力的關系（2）在物體所受外力不變的條件下，加速度跟物體質量的關系打點計時器米尺小車》F=mg5．摩擦力平衡得不夠跟所掛鉤碼相比，小車的質量過小6．相等大于米尺天平三角板m1OP=m2OM+m2（ON-2r）7．（1）BCDE（2）0.42kg·m/s0.417kg·m/s9．7.627.5610．AB11．（1）擺長應該是線長加小球半徑（2）T=t/29.5（3）應多次測量取平均值第二篇：巖土試驗力學課程論文巖土試驗力學課程論文題目：巖土試驗力學發展現狀和前景專業：巖土工程一、巖土力學試驗1.巖土力學試驗概況要很好的解決巖土工程問題、防災、治災，必須首先進行勘察與測試、試驗與分析，并利用土力學、巖石力學、基礎工程、工程地質學等的理論與方法，對各類工程進行系統研究。因此，巖土力學試驗是巖土工程規劃設計、防災的前期工程，也是地基與基礎設計，治理地質災害的不可缺少的重要環節。2.巖土力學試驗目的（1）了解巖石本身的物理和力學性質；（2）巖體質量分級、工程地質條件與問題評價；（3）邊坡、地基和隧道圍巖變形及穩定性分析，地質災害防治工程方案論證等；（4）為巖土工程設計與施工提供參數和依據；（5）揭示巖土的變形規律和強度特征及破裂機理，建立其數學力學模型，進行巖土工程結構的力學分析。3.巖土力學試驗內容（1）巖石物理性質試驗含水率、顆粒密度、塊體密度；（2）巖石水理性質試驗吸水性、滲透性、膨脹性、耐崩解性和凍融性。（3）巖石力學性質試驗單軸壓縮強度和變形試驗、三軸壓縮強度和變形試驗、抗拉強度試驗、直剪強度試驗和點荷載強度。二、巖土試驗力學概況巖土試驗力學是土木工程巖土專業的一個分支，它是一門十分重要的技術基礎課。它主要包括學習巖土實驗力學的基本理論，知道巖土的物理力學性質、強度變形計算、穩定性分析、擋土墻及基坑圍護的設計與計算、地基承載力等巖土力學基本理論與方法。結合有關交通土建、建筑工程、土木工程的理論和施工知識，分析和解決巖體工程及地基基礎問題。三、巖土試驗力學的發展現狀1.計算方面由于巖土材料比較特殊，那么在研究巖土試驗力學方面就會比較復雜。巖土體本身就是一個復雜的系統，具有不確定性，不規則性和不明確性。目前，我國的巖土試驗力學工作者傾向于采用理想數學模型和力學模型建立和描述巖土的各類特性，結果往往不是很理想，甚至出現很大的偏差。那么，為解決這一現狀，為突破創新，新的方法和技術是必不可少的。在此，我國也已經找到解決方案，注入了新的研究巖土試驗力學理論的思想。分析幾何就是研究巖土試驗力學需要用的一種新技術，新方法。它的工作原理是研究一個復雜系統的形態、功能等。緊密聯系它們之間的關系，用維數表展現系統的復雜性。系統與維數值成正比例關系，值越大，系統越復雜。分形幾何在計算巖土試驗力學中的應用主要包括“定量的對巖土材料結構進行描述，研究調查水如何在巖土中流動，測量巖土材料的強度和分析巖土力學特征”四方面的內容。分形幾何又被概括為兩個方面，分形圖形和維數計算。常用的分形模型有KOCH曲線，CANTOR集合，Sierpinski地毯和menger海綿等，如下圖。它們都屬于數學分形，它們之間有一定的相似性。同時，分形維數分為6種，相似維數，容量維數，信息維數，關聯維數和廣義分形維數。對于不同的分形維數的測量各有不同的方法，如其中的關聯維數是利用關聯函數來取得的。2.模型應用方面從巖土試驗力學的發展史來看，巖土試驗力學的力學模型主要有：彈性模型（胡克體）、粘彈性模型（麥克斯韋體）、內含時間彈塑性模型和損傷模型。其中彈性模型又分為線性彈性和非線性彈性兩方面。由于巖土試驗力學特性是不一樣的，根據介質力學理論，建立的模型應有非線性彈性、彈塑性、粘彈塑性和塑性內時模型等。當前最常用的力學模型有兩種，非線性彈性模型和南水模型-南京水利科學院非線性模型。非線性彈性模型是DUNCAN和CHANG采用KONDNER的建議和三軸壓縮實驗結果，采用變切線彈性模量和變切線體積模量對粘土和砂土進行了模擬，建立了DUANCAN-CHANG模型，其預測結果溫和于試驗結果。而南水模型將DOMASCHUK模型加以推廣，把剪切曲線變成推廣曲線，不僅適用于硬化的巖土，還可以適用于超固結土和巖石等軟化巖土。它不但考慮了軟硬方面還考慮了膨脹與壓縮方面，適用范圍非常廣泛。四、目前巖土試驗力學發展存在的問題和解決措施1.在計算方面的不足和解決措施我國巖土試驗力學水平，還不能達到使計算誤差小于10%的愿望，這還有待努力，但我國正在努力向這個目標靠近。在排除施工因素后，誤差控制在50%以內是完全有可能的。計算巖土試驗力學工程還不完善，因為當前的研究只是剛開始，只涉及到很小的一部分，只取的很小的研究成果，我們還當深入到巖土試驗力學的各個領域里。我們要將分形幾何理論完全引入巖土力學宏圖中，還要加大分維數的探討和研究，理解巖土試驗力學系統的基本原理和分清明了各空間的關系。只有對巖土材料有深入認識和了解我們才能選取合適的計算方法和計算模型，減小計算誤差，避免錯誤發生，并能促進巖土工程各方面力學的綜合發展。2.模型應用方面的不足和解決方案線彈性模型不能考慮剪脹變形，它只考慮受荷載作用的變形狀況，忽略了不能恢復的塑形變形。塑形變形往往在荷載作用下，荷載不斷變化中產生的，通常容易被忽略。它不適用于應力路徑復雜時，會受彈性恢復的影響，產生誤差。DUNCAN-CHANG模型就沒考慮到這方面的內容，它只適用于粘性土、砂土，其他土就不會產生作用，它不能考慮巖土的性質和特征。我們可以只在分析巖土穩定性時使用它。南水模型建立在DOMASCHUK模型中并推廣，考慮了剪切膨脹和壓縮方面，并考慮了應力方面的影響，但是不能考慮靜水壓力作用的影響。當模型采用非關聯流動理論，也不能避免剪切膨脹現象的發生，對巖土體縮減也考慮不到。所以在建立南水模型時，我們要綜合考慮多方面因素，建立一個完善的模型。劍橋模型也有一定的缺陷，只建立了3個參數。在構建上沒有充分考慮剪切變形，只利用塑形體積做參量，不考慮應力作用，當應力產生時，它是不能反應和突出的。五、我國巖石試驗力學發展動向規劃巖土試驗力學理論和本構模型已經過三十年的發展，但它們還不成熟，那么今后研究“巖土材料穩定性和變形分析”是我們關注的對象，可以通過建立神經網絡模型，損傷模型和粘彈模型來研究和探討它們。它還是一個比較新的研究課題，在研究過程中，我們要建立多種模型和充分利用試驗數據。六、結論雖然我國在計算巖土試驗力學方面存在些缺陷，但我們正在盡快完善，以達到控制誤差在百分之十以內的目標。巖土試驗力學在建立本構模型上，各自材料特點和試驗方法采取上，會在構建模型上造成一定的局限性。那么我們在計算和建立模型時要考慮多方面因素，不能循規蹈矩，生搬硬套，要突破創新，不受各種現有理論的影響。那么我們在今后的幾十年內，在計算和建立巖土力學模型一定會去取得令人矚目的發展，并得到廣泛認可和應用。第三篇：Zwick先進力學設備試驗演示實驗23Zwick先進材料試驗機演示實驗羅仁安編寫工程中有一些零、構件，如汽輪機、噴氣發動機、蒸汽鍋爐、化學工業中的合成爐等，長期在高溫下工作；又如液態氫或液態氮的容器，則又在低溫下工作。材料在高溫或低溫下的力學性能與常溫下不同，且往往與作用時間長短有關。本次試驗將對高低溫萬能材料試驗機的使用，特別是環境箱進行簡略的介紹。一、實驗目的1.觀察在高溫（250C）靜載作用下，材料的屈服現象和極限值。2.觀察在低溫（-75~-30C）靜載作用下，材料的屈服現象和極限值。3.了解有關機器、儀器的操作。二、實驗設備1.Zwick200kN高低溫萬能材料試驗機。2.單向夾式引伸計。3.計算機。4.游標卡尺。三、試驗原理和方法本次試驗以低碳鋼和鑄鐵的拉伸試驗為例。低碳鋼和鑄鐵的拉伸曲線非常典型，但是多數工程材料的拉伸過程既不象低碳鋼那樣復雜，也不象鑄鐵那樣簡單。這類材料有一定的塑性，沒有明顯的屈服點，從彈性到屈服極限是光滑過渡的。硬鋁、黃銅等就屬于這類材料。由于沒有明顯的屈服階段，這類材料的屈服強度只能用規定塑性變形量的辦法來測定。工程設計常以產生0.2％殘余應變時的應力定義為屈服極限，叫做條件屈服極限，用0.2來表示。0.2用來限制使用過程中的過量塑性變形，工作應力如果超過0.2，即認為構件失效。試驗是在Zwick200kN高低溫試驗機上進行。測量系統是由信號轉換、信號放大和自動記錄三部分組成。信號轉換部分：試樣的力和變形分別由載荷傳感器和變形傳感器接收信號，并轉換成相應的電壓信號，供下級儀器測量，本試驗所用的變形傳感器為單向夾式引伸計。四、實驗步驟1.按同類材料估算最大試驗載荷，設定荷載放大器的量程。2.測量試樣尺寸。在標距范圍內取三個截面，每截面按互垂方向測兩次。3.安裝試樣，并在試樣上按規定標距裝卡引伸計，引伸計安裝一定不得偏斜、固緊程度要適中。4.按應變的估計值，設定位移放大器的量程。5.開機加載正式記錄試驗曲線。6.卸載、關機、取下引伸計、卸下試件取下圖紙。五、結果整理1.在計算機整理試驗曲線，打印測試曲線2.用圖解法測定。3.按規格完成試驗報告。六、實驗結果分析在高溫靜載作用下，低碳鋼在短期(指只在幾分鐘內拉斷)。在200C～300C之間，隨溫度的升高，即材料變“脆”。這時試件表面呈現藍色，故稱為“藍脆”現象。當材料長期處在高溫和恒定不變的應力作用時，材料的變形將隨著時間的延長而不斷地緩慢增長，這種現象稱為“蠕變”。蠕變變形是不可恢復的塑性變形。溫度愈高，蠕變的速度愈快；在溫度不變的情況下，應力愈大，蠕變的速度也愈快。低熔點金屬(如鉛和鋅等)，在室溫下就有蠕變；而高熔點金屬在較高的溫度下才會發生蠕變，如碳鋼要在300C～350C以上；對合金鋼，要在350C～400C以上。非金屬材料，如瀝青、木材、混凝土及各種塑料，都能產生蠕變。高溫下工作的零部件，在發生彈性變形后，如果保持變形總量不變，由于蠕變，塑性變形不斷增加，使彈性變形逐漸減少，致使應力緩慢降低，這種現象稱為“應力松弛”?？款A緊力密封或聯接的機器（如使氣缸蓋與缸體壓緊的緊固螺栓），往往因應力松弛而引起漏氣或松脫。因此，對于長期在高溫下工作的緊固件，必須定期進行緊固或更換。在低溫情況下，碳鋼的比例極限和強度極限都有所提高，而延伸率則相應降低；在低溫情況下，非金屬材料呈現出脆性現象。七、預習和思考1.預習本節內容，了解常用材料在高低溫條件下拉伸時的現象。第四篇：建筑力學教案第一章緒論§1—1建筑力學的任務和內容一．結構由建筑材料按合理方式組成并能承受一定載荷作用的物體或物體系?；蜓越ㄖ镏谐惺芎奢d而起骨架作用的部分。Ex梁、柱、基礎，以及由這些構件單元組成的結構體系都稱為結構。圖示：單層廠房結構。構件：組成結構的各獨立單元。二．結構的分類（按幾何特征）⑴桿系結構：組成桿系結構的構件是桿件。桿件的幾何特征：長度運大于橫截面寬度和高度。Ex直桿、曲桿、折桿。此外桿件又可分為等截面桿和變截面桿。⑵板殼結構（薄壁結構）：組成薄壁結構的構件是薄板或薄殼。薄板或薄殼的幾何特征：其厚度遠遠小于寬度和高度。⑶實體結構：其三個方向的尺寸相當。三、建筑力學的基本任務建筑力學的基本任務是研究結構的幾何組成規律，以及在荷載作用下結構和構件的強度、剛度和穩定性的計算方法和計算原理。其目的是保證所設計的結構和構件能正常工作，并充分發揮材料的力學性能，使設計的結構既安全可靠又經濟合理。說明：⑴幾何組成：是指結構必須按一定規律由構件連接組成，以確保結構在荷載作用下能夠維持其幾何形狀和相對位置不變。保證結構能夠承受荷載并維持平衡。⑵強度：指結構和構件抵抗破壞的能力。即保證結構和構件正常工作不發生斷裂。⑶剛度：指結構和構件抵抗變形的能力。即保證結構和構件在使用過程中不致產生實用上不允許的過大變形。⑷穩定性：指承壓結構和構件抵抗失穩的能力。即保證結構和構件在使用過程中始終保持其原來的直線平衡形式，不發生因彎曲變形而喪失承載能力導致破壞的現象。四、建筑力學的內容1．靜力學基礎及靜定結構的內力計算包括：⑴物體的受力分析。⑵力系的簡化及平衡方程。⑶結構的幾何組成規律。⑷靜定結構的內力計算。由于這些問題均與變形無關，故此部分內容中的結構和構件均可視為剛體。即以剛體為研究對象。2．強度問題研究結構和構件在各種基本變形形式下內力的計算原理和方法，以保證結構和構件滿足強度要求。3．剛度問題研究靜定結構和構件在荷載作用下變形和位移的計算原理和計算方法。以保證結構和構件滿足剛度要求。同時也為超靜定結構的計算奠定基礎。4．超靜定結構的內力計算介紹力法、位移法求解超靜定問題以及力矩分配法求解連續梁及無側移剛架的內力。以確保超靜定結構的強度和剛度滿足要求。5．穩定性問題僅討論不同支撐條件下中心受壓直桿的穩定性問題。在2—5的各部分內容中，變形因素在所研究的問題中起主要作用，所以，研究這些問題時，結構和構件均視為理想變形固體，即以理想變形固體為研究對象?！?—2剛體、變形固體及其基本假設建筑力學中通常將物體抽象為兩種力學模型：剛體模型和理想變形固體模型。⑴剛體：在力的作用下不變形的物體。是研究物體在特定問題狀態下一種理想化的力學模型。⑵理想變形固體：（a）變形：在荷載作用下物體的形狀和尺寸的改變稱作變形。變形包括：彈性變形和塑性變形。彈性變形：撤去荷載可消失的變形。塑性變形：撤去荷載后殘留下來而無法消失的變形。（b）變形固體：荷載作用下產生變形的物體稱變形固體。（c）理想變形固體：為研究問題的方便，將滿足下面三個假設條件的變形固體稱理想變形固體。是一種理想化的力學模型。①連續性假設：組成物體的材料是密實的，其內部物質連續分布無任何空隙。②均勻性假設：組成物體的材料的力學性質是均勻的，其任何一部分材料的力學性質均相同。③各向同性假設：組成物體的材料各個方向的力學性質均相同。若各個方向力學性質不相同則為各向異性材料。Ex木材、竹子等。§1—3桿件變形的基本形式桿件據其所受荷載方式的不同，其變形有所不同，盡管變形形式復雜多樣但總括起來可歸結為四種基本變形形式之一，或是基本變形形式的組合。⑴軸向拉伸與壓縮桿件在軸線方向的荷載作用下產生的伸長或縮短的變形即為拉壓變形。這種變形形式稱軸向拉伸與壓縮。⑵剪切桿件承受一對相距很近，作用線垂直于桿件軸線且方向相反的平行荷載的作用，桿件的變形為橫截面沿荷載作用方向發生相對錯動，此種變形形式稱剪切變形。⑶扭轉桿件在一對作用于桿件橫截面且方向相反的力偶作用下，產生的相鄰橫截面繞軸線轉動的變形稱扭轉變形。⑷彎曲桿件在一對方向相反的作用于桿件縱向平面內的力偶作用下產生的軸線由直線變為曲線的變形成為彎曲變形。§1—4荷載的分類一．荷載的概念作用在結構上的外力稱荷載。Ex結構自重、水壓力、土壓力、風壓力、雪壓力以及設備重量等。此外還有一些其它因素如：溫度變化、基礎沉陷、制造誤差等，廣義上說這些因素都可以稱作荷載。確定結構所受荷載，需根據實際結構受力狀況，既不能將荷載估計過大造成浪費，也不能將荷載估計過小造成設計的結構不夠安全。二．荷載的分類⑴根據荷載的分布情況分分布荷載：作用于體積、面積和線段上的體荷載、面荷載和線荷載統稱為分布荷載。重力屬于體荷載，風、雪屬于面荷載。由于本教材僅研究平面桿系結構，故通常將體荷載、面荷載簡化成沿桿件軸線分布的線荷載。集中荷載：作用于結構上一點的荷載。Ex吊車輪壓。⑵按荷載作用時間久暫分恒荷載：長期作用于結構上不變的荷載。Ex結構的自重、固定設備等。活荷載：暫時作用于結構的短期荷載。Ex風、雪等荷載。⑶按荷載作用性質分靜力荷載：荷載的大小、方向、作用位置不隨時間變化，或雖有變化，變化極緩不致引起結構產生加速度而具有慣性力的作用。動力荷載：荷載的大小、方向、作用位置隨時間變化，由此引起結構的質量產生加速度而具有慣性力的作用。Ex結構上轉動的偏心電機、地震荷載等。由此引起的結構的內力和位移都隨時間變化，稱之為動內力和動位移，統稱為動力反應。第五篇：建筑力學教案建筑力學重點內容教案（四）靜定結構和超靜定結構建筑物中支承荷載、傳遞荷載并起骨架作用的部分叫做結構，例如在房屋建筑中由梁、板、柱、基礎等構件組成的體系。前面，我們介紹了單個桿件的強度、剛度和穩定性問題。本章將要介紹結構的幾何組成規則、結構受力分析的基本知識、不同結構形式受力特點等問題。第一節結構計算簡圖實際結構很復雜，完全根據實際結構進行計算很困難，有時甚至不可能。工程中常將實際結構進行簡化，略去不重要的細節，抓住基本特點，用一個簡化的圖形來代替實際結構。這種圖形叫做結構計算簡圖。也就是說，結構計算簡圖是在結構計算中用來代替實際結構的力學模型。結構計算簡圖應當滿足以下的基本要求：1．基本上反映結構的實際工作性能；2．計算簡便。從實際結構到結構計算簡圖的簡化，主要包括支座的簡化、節點的簡化、構件的簡化和荷載的簡化。一、支座的簡化一根兩端支承在墻上的鋼筋混凝土梁，受到均布荷載g的作用(圖10—1。)，對這樣一個最簡單的結構，如果要嚴格按實際情況去計算，是很困難的。因為梁兩端所受到的反力沿墻寬的分布情況十分復雜，反力無法確定，內力更無法計算。為了選擇一個比較符合實際的計算簡圖，先要分析梁的變形情況：因為梁支承在磚墻上，其兩端均不可能產生垂直向下的移動，但在梁彎曲變形時，兩端能夠產生轉動；整個梁不可能在水平方向移動，但在溫度變化時，梁端能夠產生熱脹冷縮?？紤]到以上的變形特點，可將梁的支座作如下處理：通常在一端墻寬的中點設置固定鉸支座，在另一端墻寬的中點設置可動鉸支座，用梁的軸線代替梁，就得到了圖10—16的計算簡圖。這個計算簡圖反映了：梁的兩端不可能產生垂直向下移動但可轉動的特點；左端的固定鉸支座限制了梁在水平方向的整體移動；右端的可動鉸支座允許梁在水平方向的溫度變形。這樣的簡化既反映了梁的實際工作性能及變形特點，又便于計算。這就是所謂的簡支梁。假設某住宅樓的外廊，采用由一端嵌固在墻身內的鋼筋混凝土梁支承空心板的結構方案(圖10—20)。由于梁端伸入墻身，并有足夠的錨固長度，所以梁的左端不可能發生任何方向的移動和轉動。于是把這種支座簡化為固定支座，其計算簡圖如圖10—26所示，計算跨度可取梁的懸挑長加縱墻寬度的一半。預制鋼筋混凝土柱插入杯形基礎的做法通常有以下兩種：當杯口四周用細石混凝土填實、地基較好且基礎較大時，可簡化為固定支座(圖10—3a)；在杯口四周填入瀝青麻絲，柱端可發生微小轉動，則可簡化為鉸支座(圖10一36)。當地基較軟、基礎較小時，圖口的做法也可簡化為鉸支座。支座通常可簡化為可動鉸支座、固定鉸支座、固定支座三種形式。二、節點的簡化結構中兩個或兩個以上的構件的連接處叫做節點。實際結構中構件的連接方式很多，在計算簡圖中一般可簡化為鉸節點和剛節點兩種方式。1．鉸節點鉸節點連接的各桿可繞鉸節點做相對轉動。這種理想的鉸在建筑結構中很難遇到。但象圖10—40中木屋架的端節點，在外力作用下，兩桿間可發生微小的相對轉動，工程中將它簡化為鉸節點(圖10—46)。2·剛節點剛節點連接的各桿不能繞節點自由轉動，在鋼筋混凝土結構中剛節點容易實現。圖10—5a是某鋼筋混凝土框架頂層的構造，圖中的梁和柱的混凝土為整體澆注，梁和柱的鋼筋為互相搭接。梁和柱在節點處不可能發生相對移動和轉動，因此，可把它簡化為剛節點(圖10—56)。三、構件的簡化構件的截面尺寸通常比長度小得多。在計算簡圖中構件用其軸線表示，構件之間的連接用節點表示，構件長度用節點間的距離表示。四、荷載的簡化在工程實際中，荷載的作用方式是多種多樣的。在計算簡圖上通?？蓪⒑奢d作用在桿軸上，并簡化為集中荷載和分布荷載兩種作用方式。關于荷載的分類及簡化已在第一章中述及。這里不再重復。在結構設計中，選定了結構計算簡圖后，在按簡圖計算的同時，還必須采取相應韻措施，以保證實際結構的受力和變形特點與計算簡圖相符。因此，在按圖施工時，必須嚴格實現圖紙中規定的各項要求。施工中如疏忽或隨意修改圖紙；就會使實際結構與計算簡圖不符，這將導致結構的實際受力情況與計算不符，就可能會出現大的事故。檢查與回顧1.結構計算簡圖應滿足哪些基本要求？2.結構計算簡圖的簡化主要包括哪些內容？新授課第二節平面結構的幾何組成分析一、幾何組成分析的概念建筑結構通常是由若干桿件組成的，但并不是用一些桿件就可隨意地組成建筑結構。例如圖10—6a中的鉸接四邊形，可不費多少力就把它變成平行四邊形(圖。一6b)，但這種鉸接四邊形不能承受任何荷載的作用，當然不能作為建筑結構使用。如果在鉸接四邊形中加上一根斜桿(圖10—7)，那么在外力作用下其幾何形狀就不會改變了。圖10—6圖110—7從幾何組成的觀點看，由桿件組成的體系可分為兩類：1·幾何不變體系在荷載作用下，不考慮材料的應變時，體系的形狀和位置是不能改變的2·幾何可變體系在荷載作用下，不考慮材料的應變時，體系的形狀和位置是可以改變的(圖10—6a)。對結構的幾何組成進行分析，以判定體系是幾何不變體系還是幾何可變體系，叫做幾何組成分析。顯然，建筑結構必須是幾何不變體系。在體系的幾何分析中，把幾何不變的部分叫做剛片。一根柱可視為一個剛片；任一肯定的幾何不變體系可視為一個剛片；整個地球也可視為一個剛片。二、幾何不變體系的組成規則(一)鉸接三角形規則實踐證明，鉸接三角形是幾何不變體系。如果將圖10—8口鉸接三角形A船中的鉸A拆開：AB桿則可繞曰點轉動，AB桿上4點的軌跡是弧線①；4C桿則可繞C點轉動，AC桿上的A點的軌跡是弧線②。這兩個弧線只有一個交點，所以A點的位置是唯一的，三角形ABC的位置是不可改變的。這個幾何不變體系的基本規則叫做鉸接三角形規則。如果在鉸接三角形中再增加一根鏈桿仰(圖10—86)，體系ABCD仍然是幾何不變的，從維持體系幾何不變的角度看，AD桿是多余的，因而把它叫做多余約束。所以ABCD體系是有多余約束的幾何不變體系，而鉸接三角形ABC是沒有多余約束的幾何不變體系。②鉸接三角形規則的幾種表達方式1·二元體規則在鉸接三角形中，將一根桿視為剛片，則鉸接三角形就變成一個剛片上用兩根不共線的鏈桿在一端鉸接成一個節點，這種結構叫做二元體結構(圖10—9)。于是鉸接三角形規則可表達為二元體規則：一個點與一個剛片用兩根不共線的鏈桿相連，可組成幾何不變體系。且無多余約束。2·兩剛片規則若將鉸接三角形中的桿AB和桿日C均視為剛片，桿AC視為兩剛片間的約束(圖10—10)，于是鉸接三角形規則可表達為兩剛片規則：兩剛片間用一個鉸和一根不通過此鉸的鏈桿相連，可組成幾何不變體系，且無多余約束。圖10一lla表示兩剛片用兩根不平行的鏈桿相連，兩鏈桿的延長線相交于A點，兩剛片可繞圖10一10圖10—11A點做微小的相對轉動。這種連接方式相當于在A點有一個鉸把兩剛片相連。當然，實際上在A點沒有鉸，所以把A點叫做“虛鉸”。為了阻止兩剛片間的相對轉動，只需增加一根鏈桿(圖10—11b)。因此，兩剛片規則還可以這樣表達：兩剛片間用三根不全平行也不全相交于一點的三根鏈桿相連，可組成幾何不變體系，且無多余約束。3．三剛片規則若將鉸接三角形中的三根桿均視為剛片(圖10—12)，則有三剛片規則：三剛片用不在同一直線上的三個鉸兩兩相連，可組成幾何不變體系。且無多余約束。總結作業：P23810-1、10-2檢查與回顧鉸結三角形的表達形式新授課三、超靜定結構的概念簡支梁通過鉸A和鏈桿B與地球相連(圖10—