力學(xué)試驗(yàn)教案（共五則范文）

力學(xué)試驗(yàn)教案（共五則范文）第一篇：力學(xué)試驗(yàn)教案力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)1．通過對(duì)實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)，做到對(duì)力學(xué)中的學(xué)生實(shí)驗(yàn)明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，掌握?shí)驗(yàn)原理，學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)操作，正確處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．2．進(jìn)一步學(xué)習(xí)用實(shí)驗(yàn)處理問題的方法，體會(huì)實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)中的重要地位．3．掌握實(shí)驗(yàn)操作方法，培養(yǎng)動(dòng)手操作的能力．4．通過對(duì)力學(xué)中學(xué)生實(shí)驗(yàn)的比較，知道所涉及到實(shí)驗(yàn)的類型．5．在掌握課本上所給學(xué)生實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決其它問題．教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)分析1．理解實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思想，不但要知道怎樣做實(shí)驗(yàn)，更應(yīng)該知道為什么這樣做實(shí)驗(yàn)．2．掌握正確的實(shí)驗(yàn)操作，是完成實(shí)驗(yàn)的最基本要求，對(duì)學(xué)生來說也是難度較大的內(nèi)容，一定要讓學(xué)生親自動(dòng)手完成實(shí)驗(yàn)．3．處理數(shù)據(jù)時(shí)，要有誤差分析的思想，要能夠定性地分析在實(shí)驗(yàn)中影響實(shí)驗(yàn)誤差的條件．教學(xué)過程設(shè)計(jì)教師活動(dòng)說明：在力學(xué)中一共有八個(gè)實(shí)驗(yàn)是高考中要求的實(shí)驗(yàn)，在做實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)時(shí)，要明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，掌握?shí)驗(yàn)原理，理解地記住實(shí)驗(yàn)步驟，處理好實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．在實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)中，實(shí)驗(yàn)操作是必不可少的．按照考綱中的順序，我們一起來復(fù)習(xí)力學(xué)中所涉及的實(shí)驗(yàn)．[實(shí)驗(yàn)一]互成角度的兩個(gè)共點(diǎn)力的合成此實(shí)驗(yàn)的目的是驗(yàn)證力合成的平行四邊形法則．請(qǐng)一個(gè)同學(xué)把實(shí)驗(yàn)器材和主要實(shí)驗(yàn)步驟簡述一下．回答：實(shí)驗(yàn)器材有木板、白紙、圖釘、帶細(xì)線的橡筋、彈簧秤等．安裝好器材，如圖1-8-1所示，用兩個(gè)彈簧秤把橡皮筋的一端拉到O點(diǎn)，記下兩個(gè)力的大小和方向．再用一個(gè)彈簧秤把橡皮筋的一端拉到O點(diǎn)．設(shè)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(gè)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(nèi)，力的合成滿足平行四邊形法則．例：在做共點(diǎn)的兩個(gè)力的合成的實(shí)驗(yàn)時(shí)，如果只給一個(gè)彈簧秤能否完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)？回答：可以．可先做出兩個(gè)分力的方向，把兩根細(xì)線向著兩個(gè)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(fù)實(shí)驗(yàn)．只要總把橡皮筋的一端拉到O點(diǎn)，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(gè)分力的方向是不變的，兩個(gè)分力的大小也是保持不變的，可用彈簧秤分別測出兩個(gè)分力的大?。畬?shí)驗(yàn)操作：用所給器材完成此實(shí)驗(yàn)．[實(shí)驗(yàn)二]練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器[實(shí)驗(yàn)三]測定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)都是練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的實(shí)驗(yàn)，我們一起復(fù)習(xí)．提問：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的作用和使用方法．給出一條打好點(diǎn)的紙帶如圖1-8-2所示．回答：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是測量時(shí)間的工具．把紙帶跟運(yùn)動(dòng)物體連接在一起，利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上記錄下物體的運(yùn)動(dòng)情況．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用交流6V電源，打點(diǎn)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(yùn)動(dòng)？回答：把紙帶上的點(diǎn)標(biāo)上A、B、C、D、E，各點(diǎn)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(yùn)動(dòng)．（2）怎樣計(jì)算做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體在某個(gè)位置時(shí)的速度？利用這條紙帶可計(jì)算出物體過某一點(diǎn)的速度，如計(jì)算B點(diǎn)時(shí)的速度公式為VB=（s1+s2）/2t．（3）怎樣計(jì)算它的加速度？計(jì)算物體的加速度有兩種方法，可以利用公式△s=at2計(jì)算，也可以用a=（VC-VB）/t計(jì)算．例：利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測自由落體的加速度，重錘下落時(shí)打出一條紙帶如圖1-8-3所示，計(jì)算重力加速度的數(shù)值解：可先算出B點(diǎn)和C點(diǎn)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(shí)驗(yàn)四]驗(yàn)證牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律提問：驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)要證明哪兩個(gè)關(guān)系？實(shí)驗(yàn)裝置如圖1-8-4所示．問答：通過實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證物體的加速度跟物體所受的合外力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比這樣兩個(gè)關(guān)系．提問：安裝好實(shí)驗(yàn)裝置后還需要做什么調(diào)整？回答：安裝實(shí)驗(yàn)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(yīng)該做勻速運(yùn)動(dòng)．提問：如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作？回答：保持小車的質(zhì)量不變，改變所掛砝碼的質(zhì)量，打出5條紙帶，記下每條紙帶對(duì)應(yīng)的砝碼質(zhì)量值；保持所掛砝碼的質(zhì)量不變，在小車上加砝碼，改變小車的質(zhì)量，打出5條紙帶，記下每條紙帶對(duì)應(yīng)的小車的質(zhì)量值．提問：怎樣處理數(shù)據(jù)？分別計(jì)算出每條紙帶的加速度值．做出在質(zhì)量不變的條件下，加速度與小車所受外力的關(guān)系圖線；做出在小車受力不變的條件下，加速度與小車質(zhì)量倒數(shù)的關(guān)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(zhì)量的關(guān)系．例：在驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)中，一個(gè)同學(xué)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(duì)應(yīng)的小車的受力情況（見表），處理數(shù)據(jù)后在圖1-8-5所示的坐標(biāo)中畫出a-F圖線．解：先根據(jù)所給的數(shù)據(jù)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(biāo)系中標(biāo)點(diǎn)后，畫出圖線為一條直線．說明：在實(shí)驗(yàn)中要平衡摩擦力，要知道摩擦力平衡不好對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，會(huì)對(duì)a-F圖線中不過原點(diǎn)問題的解釋．在實(shí)驗(yàn)中要求所掛砝碼的質(zhì)量要遠(yuǎn)小于車的質(zhì)量，如果這一條件不滿足將會(huì)出現(xiàn)的圖線的變化．本實(shí)驗(yàn)中數(shù)據(jù)的處理量較大，要能夠正確合理地處理數(shù)據(jù)．[實(shí)驗(yàn)五]驗(yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒提問：兩個(gè)物體在所受合外力為零的條件下，相互作用前后的動(dòng)量滿足什么關(guān)系？回答：當(dāng)兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)在所受合外力為零的條件下發(fā)生碰撞，系統(tǒng)在碰撞前的總動(dòng)量等于碰撞后的總動(dòng)量．提問：怎樣通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律？回答：實(shí)驗(yàn)裝置如圖1-8-7所示，實(shí)驗(yàn)中小球的質(zhì)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(yùn)動(dòng)的小球的飛行時(shí)間相等，平拋運(yùn)動(dòng)的小球在水平方向做勻速運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，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(zhì)量和飛行的水平距離來表示出碰撞中的動(dòng)量守恒關(guān)系．入射球的質(zhì)量要大于被碰球的質(zhì)量，兩球的半徑相等．實(shí)驗(yàn)時(shí)先不放被碰球B，入射球A從一個(gè)確定的高度釋放落在地面上的P點(diǎn)，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(diǎn)和N點(diǎn)．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(dòng)量守恒定律，那么應(yīng)該有關(guān)系m1OP=m1OM+m2O′N．提問：實(shí)驗(yàn)時(shí)還應(yīng)注意哪些問題？在實(shí)驗(yàn)中要注意儀器的正確安裝與調(diào)整，斜槽的末端一定要水平，小球的出射點(diǎn)應(yīng)是O點(diǎn)的正上方，兩小球相碰時(shí)應(yīng)在同一個(gè)高度上．實(shí)驗(yàn)時(shí)，每個(gè)點(diǎn)應(yīng)讓小球落10次，取落點(diǎn)的中心進(jìn)行測量．例：在研究碰撞中的動(dòng)量守恒的實(shí)驗(yàn)中，下列操作正確的是A．改變?nèi)肷湫∏虻尼尫鸥叨?，多次釋放，測出每次的水平位移，求出平均值，代入公式計(jì)算B．入射小球應(yīng)始終保持在同一高度上釋放C．兩球相碰時(shí)，兩球的球心必須在同一水平高度上D．重復(fù)從同一高度釋放入射小球，用一個(gè)盡量小的圓將其各次落點(diǎn)圈在其中，取其圓心作為小球落點(diǎn)的平均值分析：入射小球每一次釋放都應(yīng)保持在同一高度上，這樣在多次實(shí)驗(yàn)中才能使小球的初速度保持不變．兩球相碰時(shí)應(yīng)在同一高度上，保證兩球的飛行時(shí)間相等．另外，利用畫圓的方法取落點(diǎn)的平均值，可以減小實(shí)驗(yàn)誤差．此題的正確答案為B、C、D．實(shí)驗(yàn)操作：用所給器材完成實(shí)驗(yàn)．[實(shí)驗(yàn)六]研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)提問：說出畫出平拋物體運(yùn)動(dòng)軌跡的方法．回答：平拋物體的運(yùn)動(dòng)可以分解成水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)．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(gè)點(diǎn)，用圓滑的曲線連接起各點(diǎn)，就得到了物體做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，為一條拋物線．提問：怎樣求出平拋運(yùn)動(dòng)物體的初速度？回答：如圖1-8-8所示，以拋出點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，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(shù)個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)值，利例：在研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)選用下列各組器材中的哪一組A．鐵架臺(tái)、方木板、斜槽和小球、秒表、米尺和三角板、重錘和細(xì)線、白紙和圖釘B．鐵架臺(tái)、方木板、斜槽和小球、天平和秒表、米尺和三角板、重錘和細(xì)線、白紙和圖釘C．鐵架臺(tái)、方木板、斜槽和小球、千分尺和秒表、米尺和三角板、重錘和細(xì)線、白紙和圖釘D．鐵架臺(tái)、方木板、斜槽和小球、米尺和三角板、重錘和細(xì)線、白紙和圖釘分析：在此實(shí)驗(yàn)中小球的直徑較小，不需要用千分尺測量．實(shí)驗(yàn)中也不用測量時(shí)間，所以正確的答案應(yīng)為D．[實(shí)驗(yàn)七]驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律提問：怎樣驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律？回答：在不計(jì)空氣阻力的情況下，重物下落時(shí)的機(jī)械能守恒．如圖1-8-9所示，把重錘與紙帶相連，利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄下重錘下落過程中的運(yùn)動(dòng)情況．通過紙帶測出重錘的下落高度從而算出重錘重力勢(shì)能的變化，再算出重錘相應(yīng)的動(dòng)能，比較重力勢(shì)能的減小量和動(dòng)能的增加量，從而驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．提問：利用此裝置還能做什么實(shí)驗(yàn)？回答：利用這個(gè)實(shí)驗(yàn)還可以計(jì)算重錘在下落時(shí)的加速度，即重力加速度．在已知重錘質(zhì)量的條件下，通過計(jì)算重錘的下落高度和重錘的即時(shí)速度，算出重錘在下落過程中損失的機(jī)械能．例：將下列驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)步驟按正確順序排列起來A．選取第1、2點(diǎn)的距離接近2mm的一條紙帶，在這條紙帶上選定計(jì)數(shù)點(diǎn)．B．將鐵架臺(tái)放在實(shí)驗(yàn)桌上，用附夾把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上．C．換新紙帶重復(fù)實(shí)驗(yàn)．D．量出從首點(diǎn)到各計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，并算出各計(jì)數(shù)點(diǎn)的即時(shí)速度．E．比較△EK和△EP在誤差允許范圍內(nèi)是否近似相等．F．在重錘上夾持一紙帶，并將它從打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的復(fù)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(diǎn)的紙帶．G．計(jì)算各計(jì)數(shù)點(diǎn)的動(dòng)能增加量△EK和勢(shì)能減小量△EP．答：此題正確的排序?yàn)锽、F、C、A、D、G、E．[實(shí)驗(yàn)八]用單擺測定重力加速度提問：怎樣用單擺測當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋恐?，可以?jì)算出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋趯?shí)驗(yàn)中利用米尺測出單擺的擺長，它是從懸點(diǎn)到球心的距離．讓單擺以較小的角度擺動(dòng)，當(dāng)擺球過平衡位置時(shí)開始計(jì)時(shí)，記錄單擺振動(dòng)30至50個(gè)周期所用的時(shí)間，可以算出單擺的振動(dòng)周期．代入公式g=4π2ln2/t2，計(jì)算出重力加速度值．改變擺長測出3個(gè)g值，取平均值．例：在做單擺測重力加速度的實(shí)驗(yàn)中，有以下器材可以選用，其中正確的一組為[]A．小木球、細(xì)棉線、米尺、卡尺、秒表、鐵架臺(tái)等B．小木球、尼龍線、米尺、卡尺、秒表、鐵架臺(tái)等C．小鋼球、尼龍線、米尺、卡尺、秒表、鐵架臺(tái)等D．小鋼球、尼龍線、米尺、秒表、鐵架臺(tái)等分析：做單擺的實(shí)驗(yàn)時(shí)，擺球應(yīng)該用密度較大的球，線應(yīng)該用不易伸長的線．?dāng)[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(xí)1．將橡皮筋的一端固定在A點(diǎn)，另一端拴上兩根細(xì)繩，每根細(xì)繩分別連著一個(gè)量程為5N，最小刻度為0.1N的彈簧測力計(jì)．沿著兩個(gè)不同的方向拉彈簧測力計(jì)，當(dāng)橡皮筋的活動(dòng)端拉到O點(diǎn)時(shí)，兩根細(xì)繩相互垂直，如圖1-8-10所示，這時(shí)彈簧測力計(jì)的讀數(shù)可從圖中讀出．（1）由圖可讀得兩個(gè)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(gè)力及它們的合力．2．圖1-8-11畫出了一個(gè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，寫出圖中標(biāo)出的各部分的名稱．3．如圖1-8-12所示，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一條紙帶，在圖中所畫的點(diǎn)的中間還有4個(gè)點(diǎn)沒有畫出，利用紙帶計(jì)算物體運(yùn)動(dòng)的加速度．4．在驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)中要研究（1）______；（2）______兩個(gè)關(guān)系．使用的計(jì)時(shí)工具為____；測量紙帶的工具為______；實(shí)驗(yàn)中的研究對(duì)象為____，設(shè)它的質(zhì)量為M，小桶和砂的質(zhì)量為m，要求M____m，可以認(rèn)為物體受力的大小為____．5．在驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)中得到的兩條曲線如圖1-8-13所示．左圖的直線不過原點(diǎn)是由于______；右圖的直線發(fā)生彎曲是由于______造成的．6．在驗(yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒實(shí)驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1-8-14所示，要求實(shí)驗(yàn)時(shí)所用的兩個(gè)小球的半徑r____，入射球的質(zhì)量m1____被碰球的質(zhì)量m2.在實(shí)驗(yàn)中需要使用的測量工具有______．若兩球在碰撞中動(dòng)量守恒，則滿足關(guān)系式______（用題目和圖中量表示）．7．某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)：在小車A的前端粘有橡皮泥，推動(dòng)小車A使之做勻速運(yùn)動(dòng)，然后與原來靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速運(yùn)動(dòng)，他設(shè)計(jì)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(diǎn)計(jì)時(shí)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(diǎn)紙帶如圖1-8-16所示，并測得各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距標(biāo)在圖上，A為運(yùn)動(dòng)起始的第一點(diǎn)，則應(yīng)選____段起計(jì)算A的碰前速度；應(yīng)選____段來計(jì)算A和B碰后的共同速度（填A(yù)B、BC、CD、DE）．（2）已測得小車A的質(zhì)量m1=0.40kg，小車B的質(zhì)量m2=0.20kg，由以上測量結(jié)果可得：碰前總動(dòng)量=______kg·m/s碰后總動(dòng)量=______kg·m/s8．如圖1-8-17所示的為一個(gè)做平拋運(yùn)動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)軌跡的一部分，在圖中可以測得兩段相等時(shí)間內(nèi)物體的水平位移x1、x2和對(duì)應(yīng)的豎直位移y1、y2，根據(jù)測得量可以表示出物體的初速度為____．9．在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz，查得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=9.80m/s2，測得所用的重物的質(zhì)量為1.00kg．實(shí)驗(yàn)中得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶如圖1-8-18所示，把第一個(gè)點(diǎn)記作O，另選連續(xù)的4個(gè)點(diǎn)A、B、C、D作為測量的點(diǎn)．經(jīng)測量知道A、B、C、D各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm．根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，重力勢(shì)能的減少量等于____J，動(dòng)能的增加量等于____J（取3位有效數(shù)字）．10．如果下表中給出的是做簡諧振動(dòng)的物體的位移x或速度v與時(shí)刻的對(duì)應(yīng)關(guān)系，T是振動(dòng)周期，則下列選項(xiàng)中正確的是[]A．若甲表示位移x，則丙表示相應(yīng)的速度vB．若丁表示位移x，則甲表示相應(yīng)的速度vC．若雨表示位移x，則甲表示相應(yīng)的速度vD．若乙表示位移x，則丙表示相應(yīng)的速度v11．一位同學(xué)用單擺做測量重力加速度的實(shí)驗(yàn)，他將擺掛好后，進(jìn)行了如下步驟，指出下面步驟中遺漏或錯(cuò)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(diǎn)時(shí)，按下秒表開始計(jì)時(shí)，同時(shí)將此次通過最低點(diǎn)作為第一次，接著一直數(shù)到擺球第60次通過最低點(diǎn)時(shí)，按秒表停止計(jì)時(shí)，讀出這段時(shí)間t，算出單擺的周期t=t/60．將它作為實(shí)驗(yàn)的最后結(jié)果寫入報(bào)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(dòng)片（2）復(fù)寫紙（3）磁鐵（4）線圈（5）紙帶3．2.25m/s24．（1）在物體質(zhì)量不變的條件下，加速度跟所受外力的關(guān)系（2）在物體所受外力不變的條件下，加速度跟物體質(zhì)量的關(guān)系打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(zhì)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(yīng)該是線長加小球半徑（2）T=t/29.5（3）應(yīng)多次測量取平均值第二篇：巖土試驗(yàn)力學(xué)課程論文巖土試驗(yàn)力學(xué)課程論文題目：巖土試驗(yàn)力學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀和前景專業(yè)：巖土工程一、巖土力學(xué)試驗(yàn)1.巖土力學(xué)試驗(yàn)概況要很好的解決巖土工程問題、防災(zāi)、治災(zāi)，必須首先進(jìn)行勘察與測試、試驗(yàn)與分析，并利用土力學(xué)、巖石力學(xué)、基礎(chǔ)工程、工程地質(zhì)學(xué)等的理論與方法，對(duì)各類工程進(jìn)行系統(tǒng)研究。因此，巖土力學(xué)試驗(yàn)是巖土工程規(guī)劃設(shè)計(jì)、防災(zāi)的前期工程，也是地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，治理地質(zhì)災(zāi)害的不可缺少的重要環(huán)節(jié)。2.巖土力學(xué)試驗(yàn)?zāi)康模?）了解巖石本身的物理和力學(xué)性質(zhì)；（2）巖體質(zhì)量分級(jí)、工程地質(zhì)條件與問題評(píng)價(jià)；（3）邊坡、地基和隧道圍巖變形及穩(wěn)定性分析，地質(zhì)災(zāi)害防治工程方案論證等；（4）為巖土工程設(shè)計(jì)與施工提供參數(shù)和依據(jù)；（5）揭示巖土的變形規(guī)律和強(qiáng)度特征及破裂機(jī)理，建立其數(shù)學(xué)力學(xué)模型，進(jìn)行巖土工程結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析。3.巖土力學(xué)試驗(yàn)內(nèi)容（1）巖石物理性質(zhì)試驗(yàn)含水率、顆粒密度、塊體密度；（2）巖石水理性質(zhì)試驗(yàn)吸水性、滲透性、膨脹性、耐崩解性和凍融性。（3）巖石力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)單軸壓縮強(qiáng)度和變形試驗(yàn)、三軸壓縮強(qiáng)度和變形試驗(yàn)、抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)、直剪強(qiáng)度試驗(yàn)和點(diǎn)荷載強(qiáng)度。二、巖土試驗(yàn)力學(xué)概況巖土試驗(yàn)力學(xué)是土木工程巖土專業(yè)的一個(gè)分支，它是一門十分重要的技術(shù)基礎(chǔ)課。它主要包括學(xué)習(xí)巖土實(shí)驗(yàn)力學(xué)的基本理論，知道巖土的物理力學(xué)性質(zhì)、強(qiáng)度變形計(jì)算、穩(wěn)定性分析、擋土墻及基坑圍護(hù)的設(shè)計(jì)與計(jì)算、地基承載力等巖土力學(xué)基本理論與方法。結(jié)合有關(guān)交通土建、建筑工程、土木工程的理論和施工知識(shí)，分析和解決巖體工程及地基基礎(chǔ)問題。三、巖土試驗(yàn)力學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀1.計(jì)算方面由于巖土材料比較特殊，那么在研究巖土試驗(yàn)力學(xué)方面就會(huì)比較復(fù)雜。巖土體本身就是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，具有不確定性，不規(guī)則性和不明確性。目前，我國的巖土試驗(yàn)力學(xué)工作者傾向于采用理想數(shù)學(xué)模型和力學(xué)模型建立和描述巖土的各類特性，結(jié)果往往不是很理想，甚至出現(xiàn)很大的偏差。那么，為解決這一現(xiàn)狀，為突破創(chuàng)新，新的方法和技術(shù)是必不可少的。在此，我國也已經(jīng)找到解決方案，注入了新的研究巖土試驗(yàn)力學(xué)理論的思想。分析幾何就是研究巖土試驗(yàn)力學(xué)需要用的一種新技術(shù)，新方法。它的工作原理是研究一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)的形態(tài)、功能等。緊密聯(lián)系它們之間的關(guān)系，用維數(shù)表展現(xiàn)系統(tǒng)的復(fù)雜性。系統(tǒng)與維數(shù)值成正比例關(guān)系，值越大，系統(tǒng)越復(fù)雜。分形幾何在計(jì)算巖土試驗(yàn)力學(xué)中的應(yīng)用主要包括“定量的對(duì)巖土材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述，研究調(diào)查水如何在巖土中流動(dòng)，測量巖土材料的強(qiáng)度和分析巖土力學(xué)特征”四方面的內(nèi)容。分形幾何又被概括為兩個(gè)方面，分形圖形和維數(shù)計(jì)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(shù)學(xué)分形，它們之間有一定的相似性。同時(shí)，分形維數(shù)分為6種，相似維數(shù)，容量維數(shù)，信息維數(shù)，關(guān)聯(lián)維數(shù)和廣義分形維數(shù)。對(duì)于不同的分形維數(shù)的測量各有不同的方法，如其中的關(guān)聯(lián)維數(shù)是利用關(guān)聯(lián)函數(shù)來取得的。2.模型應(yīng)用方面從巖土試驗(yàn)力學(xué)的發(fā)展史來看，巖土試驗(yàn)力學(xué)的力學(xué)模型主要有：彈性模型（胡克體）、粘彈性模型（麥克斯韋體）、內(nèi)含時(shí)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(yàn)力學(xué)特性是不一樣的，根據(jù)介質(zhì)力學(xué)理論，建立的模型應(yīng)有非線性彈性、彈塑性、粘彈塑性和塑性內(nèi)時(shí)模型等。當(dāng)前最常用的力學(xué)模型有兩種，非線性彈性模型和南水模型-南京水利科學(xué)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(shí)驗(yàn)結(jié)果，采用變切線彈性模量和變切線體積模量對(duì)粘土和砂土進(jìn)行了模擬，建立了DUANCAN-CHANG模型，其預(yù)測結(jié)果溫和于試驗(yàn)結(jié)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(jié)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(yàn)力學(xué)發(fā)展存在的問題和解決措施1.在計(jì)算方面的不足和解決措施我國巖土試驗(yàn)力學(xué)水平，還不能達(dá)到使計(jì)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(gè)目標(biāo)靠近。在排除施工因素后，誤差控制在50%以內(nèi)是完全有可能的。計(jì)算巖土試驗(yàn)力學(xué)工程還不完善，因?yàn)楫?dāng)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(dāng)深入到巖土試驗(yàn)力學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域里。我們要將分形幾何理論完全引入巖土力學(xué)宏圖中，還要加大分維數(shù)的探討和研究，理解巖土試驗(yàn)力學(xué)系統(tǒng)的基本原理和分清明了各空間的關(guān)系。只有對(duì)巖土材料有深入認(rèn)識(shí)和了解我們才能選取合適的計(jì)算方法和計(jì)算模型，減小計(jì)算誤差，避免錯(cuò)誤發(fā)生，并能促進(jìn)巖土工程各方面力學(xué)的綜合發(fā)展。2.模型應(yīng)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(fù)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(chǎn)生的，通常容易被忽略。它不適用于應(yīng)力路徑復(fù)雜時(shí)，會(huì)受彈性恢復(fù)的影響，產(chǎn)生誤差。DUNCAN-CHANG模型就沒考慮到這方面的內(nèi)容，它只適用于粘性土、砂土，其他土就不會(huì)產(chǎn)生作用，它不能考慮巖土的性質(zhì)和特征。我們可以只在分析巖土穩(wěn)定性時(shí)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(yīng)力方面的影響，但是不能考慮靜水壓力作用的影響。當(dāng)模型采用非關(guān)聯(lián)流動(dòng)理論，也不能避免剪切膨脹現(xiàn)象的發(fā)生，對(duì)巖土體縮減也考慮不到。所以在建立南水模型時(shí)，我們要綜合考慮多方面因素，建立一個(gè)完善的模型。劍橋模型也有一定的缺陷，只建立了3個(gè)參數(shù)。在構(gòu)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(yīng)力作用，當(dāng)應(yīng)力產(chǎn)生時(shí)，它是不能反應(yīng)和突出的。五、我國巖石試驗(yàn)力學(xué)發(fā)展動(dòng)向規(guī)劃巖土試驗(yàn)力學(xué)理論和本構(gòu)模型已經(jīng)過三十年的發(fā)展，但它們還不成熟，那么今后研究“巖土材料穩(wěn)定性和變形分析”是我們關(guān)注的對(duì)象，可以通過建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，損傷模型和粘彈模型來研究和探討它們。它還是一個(gè)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(yàn)數(shù)據(jù)。六、結(jié)論雖然我國在計(jì)算巖土試驗(yàn)力學(xué)方面存在些缺陷，但我們正在盡快完善，以達(dá)到控制誤差在百分之十以內(nèi)的目標(biāo)。巖土試驗(yàn)力學(xué)在建立本構(gòu)模型上，各自材料特點(diǎn)和試驗(yàn)方法采取上，會(huì)在構(gòu)建模型上造成一定的局限性。那么我們?cè)谟?jì)算和建立模型時(shí)要考慮多方面因素，不能循規(guī)蹈矩，生搬硬套，要突破創(chuàng)新，不受各種現(xiàn)有理論的影響。那么我們?cè)诮窈蟮膸资陜?nèi)，在計(jì)算和建立巖土力學(xué)模型一定會(huì)去取得令人矚目的發(fā)展，并得到廣泛認(rèn)可和應(yīng)用。第三篇：Zwick先進(jìn)力學(xué)設(shè)備試驗(yàn)演示實(shí)驗(yàn)23Zwick先進(jìn)材料試驗(yàn)機(jī)演示實(shí)驗(yàn)羅仁安編寫工程中有一些零、構(gòu)件，如汽輪機(jī)、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、蒸汽鍋爐、化學(xué)工業(yè)中的合成爐等，長期在高溫下工作；又如液態(tài)氫或液態(tài)氮的容器，則又在低溫下工作。材料在高溫或低溫下的力學(xué)性能與常溫下不同，且往往與作用時(shí)間長短有關(guān)。本次試驗(yàn)將對(duì)高低溫萬能材料試驗(yàn)機(jī)的使用，特別是環(huán)境箱進(jìn)行簡略的介紹。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.觀察在高溫（250C）靜載作用下，材料的屈服現(xiàn)象和極限值。2.觀察在低溫（-75~-30C）靜載作用下，材料的屈服現(xiàn)象和極限值。3.了解有關(guān)機(jī)器、儀器的操作。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1.Zwick200kN高低溫萬能材料試驗(yàn)機(jī)。2.單向夾式引伸計(jì)。3.計(jì)算機(jī)。4.游標(biāo)卡尺。三、試驗(yàn)原理和方法本次試驗(yàn)以低碳鋼和鑄鐵的拉伸試驗(yàn)為例。低碳鋼和鑄鐵的拉伸曲線非常典型，但是多數(shù)工程材料的拉伸過程既不象低碳鋼那樣復(fù)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(diǎn)，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(qiáng)度只能用規(guī)定塑性變形量的辦法來測定。工程設(shè)計(jì)常以產(chǎn)生0.2％殘余應(yīng)變時(shí)的應(yīng)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(yīng)力如果超過0.2，即認(rèn)為構(gòu)件失效。試驗(yàn)是在Zwick200kN高低溫試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。測量系統(tǒng)是由信號(hào)轉(zhuǎn)換、信號(hào)放大和自動(dòng)記錄三部分組成。信號(hào)轉(zhuǎn)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(hào)，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓信號(hào)，供下級(jí)儀器測量，本試驗(yàn)所用的變形傳感器為單向夾式引伸計(jì)。四、實(shí)驗(yàn)步驟1.按同類材料估算最大試驗(yàn)載荷，設(shè)定荷載放大器的量程。2.測量試樣尺寸。在標(biāo)距范圍內(nèi)取三個(gè)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(guī)定標(biāo)距裝卡引伸計(jì)，引伸計(jì)安裝一定不得偏斜、固緊程度要適中。4.按應(yīng)變的估計(jì)值，設(shè)定位移放大器的量程。5.開機(jī)加載正式記錄試驗(yàn)曲線。6.卸載、關(guān)機(jī)、取下引伸計(jì)、卸下試件取下圖紙。五、結(jié)果整理1.在計(jì)算機(jī)整理試驗(yàn)曲線，打印測試曲線2.用圖解法測定。3.按規(guī)格完成試驗(yàn)報(bào)告。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析在高溫靜載作用下，低碳鋼在短期(指只在幾分鐘內(nèi)拉斷)。在200C～300C之間，隨溫度的升高，即材料變“脆”。這時(shí)試件表面呈現(xiàn)藍(lán)色，故稱為“藍(lán)脆”現(xiàn)象。當(dāng)材料長期處在高溫和恒定不變的應(yīng)力作用時(shí)，材料的變形將隨著時(shí)間的延長而不斷地緩慢增長，這種現(xiàn)象稱為“蠕變”。蠕變變形是不可恢復(fù)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(yīng)力愈大，蠕變的速度也愈快。低熔點(diǎn)金屬(如鉛和鋅等)，在室溫下就有蠕變；而高熔點(diǎn)金屬在較高的溫度下才會(huì)發(fā)生蠕變，如碳鋼要在300C～350C以上；對(duì)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(chǎn)生蠕變。高溫下工作的零部件，在發(fā)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(yīng)力緩慢降低，這種現(xiàn)象稱為“應(yīng)力松弛”?？款A(yù)緊力密封或聯(lián)接的機(jī)器（如使氣缸蓋與缸體壓緊的緊固螺栓），往往因應(yīng)力松弛而引起漏氣或松脫。因此，對(duì)于長期在高溫下工作的緊固件，必須定期進(jìn)行緊固或更換。在低溫情況下，碳鋼的比例極限和強(qiáng)度極限都有所提高，而延伸率則相應(yīng)降低；在低溫情況下，非金屬材料呈現(xiàn)出脆性現(xiàn)象。七、預(yù)習(xí)和思考1.預(yù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容，了解常用材料在高低溫條件下拉伸時(shí)的現(xiàn)象。第四篇：建筑力學(xué)教案第一章緒論§1—1建筑力學(xué)的任務(wù)和內(nèi)容一．結(jié)構(gòu)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。或言建筑物中承受荷載而起骨架作用的部分。Ex梁、柱、基礎(chǔ)，以及由這些構(gòu)件單元組成的結(jié)構(gòu)體系都稱為結(jié)構(gòu)。圖示：單層廠房結(jié)構(gòu)。構(gòu)件：組成結(jié)構(gòu)的各獨(dú)立單元。二．結(jié)構(gòu)的分類（按幾何特征）⑴桿系結(jié)構(gòu)：組成桿系結(jié)構(gòu)的構(gòu)件是桿件。桿件的幾何特征：長度運(yùn)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(jié)構(gòu)（薄壁結(jié)構(gòu)）：組成薄壁結(jié)構(gòu)的構(gòu)件是薄板或薄殼。薄板或薄殼的幾何特征：其厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于寬度和高度。⑶實(shí)體結(jié)構(gòu)：其三個(gè)方向的尺寸相當(dāng)。三、建筑力學(xué)的基本任務(wù)建筑力學(xué)的基本任務(wù)是研究結(jié)構(gòu)的幾何組成規(guī)律，以及在荷載作用下結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的計(jì)算方法和計(jì)算原理。其目的是保證所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件能正常工作，并充分發(fā)揮材料的力學(xué)性能，使設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)既安全可靠又經(jīng)濟(jì)合理。說明：⑴幾何組成：是指結(jié)構(gòu)必須按一定規(guī)律由構(gòu)件連接組成，以確保結(jié)構(gòu)在荷載作用下能夠維持其幾何形狀和相對(duì)位置不變。保證結(jié)構(gòu)能夠承受荷載并維持平衡。⑵強(qiáng)度：指結(jié)構(gòu)和構(gòu)件抵抗破壞的能力。即保證結(jié)構(gòu)和構(gòu)件正常工作不發(fā)生斷裂。⑶剛度：指結(jié)構(gòu)和構(gòu)件抵抗變形的能力。即保證結(jié)構(gòu)和構(gòu)件在使用過程中不致產(chǎn)生實(shí)用上不允許的過大變形。⑷穩(wěn)定性：指承壓結(jié)構(gòu)和構(gòu)件抵抗失穩(wěn)的能力。即保證結(jié)構(gòu)和構(gòu)件在使用過程中始終保持其原來的直線平衡形式，不發(fā)生因彎曲變形而喪失承載能力導(dǎo)致破壞的現(xiàn)象。四、建筑力學(xué)的內(nèi)容1．靜力學(xué)基礎(chǔ)及靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算包括：⑴物體的受力分析。⑵力系的簡化及平衡方程。⑶結(jié)構(gòu)的幾何組成規(guī)律。⑷靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算。由于這些問題均與變形無關(guān)，故此部分內(nèi)容中的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件均可視為剛體。即以剛體為研究對(duì)象。2．強(qiáng)度問題研究結(jié)構(gòu)和構(gòu)件在各種基本變形形式下內(nèi)力的計(jì)算原理和方法，以保證結(jié)構(gòu)和構(gòu)件滿足強(qiáng)度要求。3．剛度問題研究靜定結(jié)構(gòu)和構(gòu)件在荷載作用下變形和位移的計(jì)算原理和計(jì)算方法。以保證結(jié)構(gòu)和構(gòu)件滿足剛度要求。同時(shí)也為超靜定結(jié)構(gòu)的計(jì)算奠定基礎(chǔ)。4．超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)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(xù)梁及無側(cè)移剛架的內(nèi)力。以確保超靜定結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度滿足要求。5．穩(wěn)定性問題僅討論不同支撐條件下中心受壓直桿的穩(wěn)定性問題。在2—5的各部分內(nèi)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(shí)，結(jié)構(gòu)和構(gòu)件均視為理想變形固體，即以理想變形固體為研究對(duì)象?！?—2剛體、變形固體及其基本假設(shè)建筑力學(xué)中通常將物體抽象為兩種力學(xué)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(tài)下一種理想化的力學(xué)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(chǎn)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(gè)假設(shè)條件的變形固體稱理想變形固體。是一種理想化的力學(xué)模型。①連續(xù)性假設(shè)：組成物體的材料是密實(shí)的，其內(nèi)部物質(zhì)連續(xù)分布無任何空隙。②均勻性假設(shè)：組成物體的材料的力學(xué)性質(zhì)是均勻的，其任何一部分材料的力學(xué)性質(zhì)均相同。③各向同性假設(shè)：組成物體的材料各個(gè)方向的力學(xué)性質(zhì)均相同。若各個(gè)方向力學(xué)性質(zhì)不相同則為各向異性材料。Ex木材、竹子等?！?—3桿件變形的基本形式桿件據(jù)其所受荷載方式的不同，其變形有所不同，盡管變形形式復(fù)雜多樣但總括起來可歸結(jié)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(chǎn)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(duì)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(fā)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng)，此種變形形式稱剪切變形。⑶扭轉(zhuǎn)桿件在一對(duì)作用于桿件橫截面且方向相反的力偶作用下，產(chǎn)生的相鄰橫截面繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的變形稱扭轉(zhuǎn)變形。⑷彎曲桿件在一對(duì)方向相反的作用于桿件縱向平面內(nèi)的力偶作用下產(chǎn)生的軸線由直線變?yōu)榍€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(jié)構(gòu)上的外力稱荷載。Ex結(jié)構(gòu)自重、水壓力、土壓力、風(fēng)壓力、雪壓力以及設(shè)備重量等。此外還有一些其它因素如：溫度變化、基礎(chǔ)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(jié)構(gòu)所受荷載，需根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)受力狀況，既不能將荷載估計(jì)過大造成浪費(fèi)，也不能將荷載估計(jì)過小造成設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)不夠安全。二．荷載的分類⑴根據(jù)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(tǒng)稱為分布荷載。重力屬于體荷載，風(fēng)、雪屬于面荷載。由于本教材僅研究平面桿系結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)上一點(diǎn)的荷載。Ex吊車輪壓。⑵按荷載作用時(shí)間久暫分恒荷載：長期作用于結(jié)構(gòu)上不變的荷載。Ex結(jié)構(gòu)的自重、固定設(shè)備等?；詈奢d：暫時(shí)作用于結(jié)構(gòu)的短期荷載。Ex風(fēng)、雪等荷載。⑶按荷載作用性質(zhì)分靜力荷載：荷載的大小、方向、作用位置不隨時(shí)間變化，或雖有變化，變化極緩不致引起結(jié)構(gòu)產(chǎn)生加速度而具有慣性力的作用。動(dòng)力荷載：荷載的大小、方向、作用位置隨時(shí)間變化，由此引起結(jié)構(gòu)的質(zhì)量產(chǎn)生加速度而具有慣性力的作用。Ex結(jié)構(gòu)上轉(zhuǎn)動(dòng)的偏心電機(jī)、地震荷載等。由此引起的結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移都隨時(shí)間變化，稱之為動(dòng)內(nèi)力和動(dòng)位移，統(tǒng)稱為動(dòng)力反應(yīng)。第五篇：建筑力學(xué)教案建筑力學(xué)重點(diǎn)內(nèi)容教案（四）靜定結(jié)構(gòu)和超靜定結(jié)構(gòu)建筑物中支承荷載、傳遞荷載并起骨架作用的部分叫做結(jié)構(gòu)，例如在房屋建筑中由梁、板、柱、基礎(chǔ)等構(gòu)件組成的體系。前面，我們介紹了單個(gè)桿件的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性問題。本章將要介紹結(jié)構(gòu)的幾何組成規(guī)則、結(jié)構(gòu)受力分析的基本知識(shí)、不同結(jié)構(gòu)形式受力特點(diǎn)等問題。第一節(jié)結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖實(shí)際結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，完全根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算很困難，有時(shí)甚至不可能。工程中常將實(shí)際結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化，略去不重要的細(xì)節(jié)，抓住基本特點(diǎn)，用一個(gè)簡化的圖形來代替實(shí)際結(jié)構(gòu)。這種圖形叫做結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖。也就是說，結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖是在結(jié)構(gòu)計(jì)算中用來代替實(shí)際結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型。結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖應(yīng)當(dāng)滿足以下的基本要求：1．基本上反映結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作性能；2．計(jì)算簡便。從實(shí)際結(jié)構(gòu)到結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖的簡化，主要包括支座的簡化、節(jié)點(diǎn)的簡化、構(gòu)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(duì)這樣一個(gè)最簡單的結(jié)構(gòu)，如果要嚴(yán)格按實(shí)際情況去計(jì)算，是很困難的。因?yàn)榱簝啥怂艿降姆戳ρ貕挼姆植记闆r十分復(fù)雜，反力無法確定，內(nèi)力更無法計(jì)算。為了選擇一個(gè)比較符合實(shí)際的計(jì)算簡圖，先要分析梁的變形情況：因?yàn)榱褐С性诖u墻上，其兩端均不可能產(chǎn)生垂直向下的移動(dòng)，但在梁彎曲變形時(shí)，兩端能夠產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)；整個(gè)梁不可能在水平方向移動(dòng)，但在溫度變化時(shí)，梁端能夠產(chǎn)生熱脹冷縮?？紤]到以上的變形特點(diǎn)，可將梁的支座作如下處理：通常在一端墻寬的中點(diǎn)設(shè)置固定鉸支座，在另一端墻寬的中點(diǎn)設(shè)置可動(dòng)鉸支座，用梁的軸線代替梁，就得到了圖10—16的計(jì)算簡圖。這個(gè)計(jì)算簡圖反映了：梁的兩端不可能產(chǎn)生垂直向下移動(dòng)但可轉(zhuǎn)動(dòng)的特點(diǎn)；左端的固定鉸支座限制了梁在水平方向的整體移動(dòng)；右端的可動(dòng)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(shí)際工作性能及變形特點(diǎn)，又便于計(jì)算。這就是所謂的簡支梁。假設(shè)某住宅樓的外廊，采用由一端嵌固在墻身內(nèi)的鋼筋混凝土梁支承空心板的結(jié)構(gòu)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(fā)生任何方向的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。于是把這種支座簡化為固定支座，其計(jì)算簡圖如圖10—26所示，計(jì)算跨度可取梁的懸挑長加縱墻寬度的一半。預(yù)制鋼筋混凝土柱插入杯形基礎(chǔ)的做法通常有以下兩種：當(dāng)杯口四周用細(xì)石混凝土填實(shí)、地基較好且基礎(chǔ)較大時(shí)，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(fā)生微小轉(zhuǎn)動(dòng)，則可簡化為鉸支座(圖10一36)。當(dāng)?shù)鼗^軟、基礎(chǔ)較小時(shí)，圖口的做法也可簡化為鉸支座。支座通?？珊喕癁榭蓜?dòng)鉸支座、固定鉸支座、固定支座三種形式。二、節(jié)點(diǎn)的簡化結(jié)構(gòu)中兩個(gè)或兩個(gè)以上的構(gòu)件的連接處叫做節(jié)點(diǎn)。實(shí)際結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的連接方式很多，在計(jì)算簡圖中一般可簡化為鉸節(jié)點(diǎn)和剛節(jié)點(diǎn)兩種方式。1．鉸節(jié)點(diǎn)鉸節(jié)點(diǎn)連接的各桿可繞鉸節(jié)點(diǎn)做相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。這種理想的鉸在建筑結(jié)構(gòu)中很難遇到。但象圖10—40中木屋架的端節(jié)點(diǎn)，在外力作用下，兩桿間可發(fā)生微小的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，工程中將它簡化為鉸節(jié)點(diǎn)(圖10—46)。2·剛節(jié)點(diǎn)剛節(jié)點(diǎn)連接的各桿不能繞節(jié)點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中剛節(jié)點(diǎn)容易實(shí)現(xiàn)。圖10—5a是某鋼筋混凝土框架頂層的構(gòu)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(jié)點(diǎn)處不可能發(fā)生相對(duì)移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，因此，可把它簡化為剛節(jié)點(diǎn)(圖10—56)。三、構(gòu)件的簡化構(gòu)件的截面尺寸通常比長度小得多。在計(jì)算簡圖中構(gòu)件用其軸線表示，構(gòu)件之間的連接用節(jié)點(diǎn)表示，構(gòu)件長度用節(jié)點(diǎn)間的距離表示。四、荷載的簡化在工程實(shí)際中，荷載的作用方式是多種多樣的。在計(jì)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(guān)于荷載的分類及簡化已在第一章中述及。這里不再重復(fù)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，選定了結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖后，在按簡圖計(jì)算的同時(shí)，還必須采取相應(yīng)韻措施，以保證實(shí)際結(jié)構(gòu)的受力和變形特點(diǎn)與計(jì)算簡圖相符。因此，在按圖施工時(shí)，必須嚴(yán)格實(shí)現(xiàn)圖紙中規(guī)定的各項(xiàng)要求。施工中如疏忽或隨意修改圖紙；就會(huì)使實(shí)際結(jié)構(gòu)與計(jì)算簡圖不符，這將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力情況與計(jì)算不符，就可能會(huì)出現(xiàn)大的事故。檢查與回顧1.結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖應(yīng)滿足哪些基本要求？2.結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖的簡化主要包括哪些內(nèi)容？新授課第二節(jié)平面結(jié)構(gòu)的幾何組成分析一、幾何組成分析的概念建筑結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)。例如圖10—6a中的鉸接四邊形，可不費(fèi)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(dāng)然不能作為建筑結(jié)構(gòu)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(huì)改變了。圖10—6圖110—7從幾何組成的觀點(diǎn)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(yīng)變時(shí)，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(yīng)變時(shí)，體系的形狀和位置是可以改變的(圖10—6a)。對(duì)結(jié)構(gòu)的幾何組成進(jìn)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(jié)構(gòu)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(gè)剛片；任一肯定的幾何不變體系可視為一個(gè)剛片；整個(gè)地球也可視為一個(gè)剛片。二、幾何不變體系的組成規(guī)則(一)鉸接三角形規(guī)則實(shí)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(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，AB桿上4點(diǎn)的軌跡是弧線①；4C桿則可繞C點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，AC桿上的A點(diǎn)的軌跡是弧線②。這兩個(gè)弧線只有一個(gè)交點(diǎn)，所以A點(diǎn)的位置是唯一的，三角形ABC的位置是不可改變的。這個(gè)幾何不變體系的基本規(guī)則叫做鉸接三角形規(guī)則。如果在鉸接三角形中再增加一根鏈桿仰(圖10—86)，體系A(chǔ)BCD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(guī)則的幾種表達(dá)方式1·二元體規(guī)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(gè)剛片上用兩根不共線的鏈桿在一端鉸接成一個(gè)節(jié)點(diǎn)，這種結(jié)構(gòu)叫做二元體結(jié)構(gòu)(圖10—9)。于是鉸接三角形規(guī)則可表達(dá)為二元體規(guī)則：一個(gè)點(diǎn)與一個(gè)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(guī)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(guī)則可表達(dá)為兩剛片規(guī)則：兩剛片間用一個(gè)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(diǎn)，兩剛片可繞圖10一10圖10—11A點(diǎn)做微小的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。這種連接方式相當(dāng)于在A點(diǎn)有一個(gè)鉸把兩剛片相連。當(dāng)然，實(shí)際上在A點(diǎn)沒有鉸，所以把A點(diǎn)叫做“虛鉸”。為了阻止兩剛片間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，只需增加一根鏈桿(圖10—11b)。因此，兩剛片規(guī)則還可以這樣表達(dá)：兩剛片間用三根不全平行也不全相交于一點(diǎn)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(guī)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(guī)則：三剛片用不在同一直線上的三個(gè)鉸兩兩相連，可組成幾何不變體系。且無多余約束。總結(jié)作業(yè)：P23810-1、10-2檢查與回顧鉸結(jié)三角形的表達(dá)形式新授課三、超靜定結(jié)構(gòu)的概念簡支梁通過鉸A和鏈桿B與地球相連(圖10—