地质力学磁力模型试验中均匀梯度磁场的构建_毕金锋
动力学模拟实验详解
分子平衡与动态行为的动力学模拟实验详解 吴景恒 实验目的： （1）掌握Hyperchem中的分子建模方法 （2）掌握运用分子力学进行几何优化的方法，能正确设置力场参数及几何优化参数 （3）掌握分子动力学、Langevin动力学及Monte Carlo模拟方法， 能正确设置模拟参数 （4）通过动力学或Monte Carlo模拟，获取低能量的结构和热力学参数 实验注意： （1）穿实验服；实验记录用黑色，蓝色或蓝黑色钢笔或签字笔记录；实验数据记录不需要画表格 （2）实验前请先仔细阅读前面的软件使用介绍，然后逐步按照实验步骤所写内容进行操作 （3）截图方法：调整视角至分子大小适中，按下键盘上的PrintScreen按键截图，从“Windows开始菜单”打开“画图”工具，按Ctrl+v或“编辑-粘贴”，去掉四周多余部分只留下分子图形，保存图片 （4）所有保存的文件全部存在E盘或D盘根目录用自己学号命名的文件夹下，不要带中文命名，实验完毕全部删除，不得在计算用机上使用自己携带的U盘或其他便携存储设备！ Hyperchem使用介绍： 本次实验用到的工具： Draw：描绘分子工具，在工作区单击画出原子，拖拽画出成键原子，在分子键上单击更改成键类型，双击会出现如下元素周期表用于选择不同原子建立分子 Select：选择原子工具，选中的原子或键会呈现绿色，在原子上单击左键选择对应原子/分子（选择模式对应在Select 菜单下Atoms/Moleculars更改），在原子上右击取消选择该原子，在工作区单击选择全部分子，在工作区右击取消全部分子；同时选中（确保Select – Multiple Selections为选中状态）两个原子时在状态栏显示键长（单位为?），同时选中三个原子显示键角，同时选中四个原子显示二面角 Rotate out-of-plane：平面外旋转工具，转换视角用 Rotate in-plane：平面内旋转工具，转换视角用 Translate：平移工具，转换视角用 Mgnify/Shrink：放大镜工具，转换视角用 Model Builder：分子建模工具，左三分别用于画C, N, O原子，最右为建立分子模型
高中物理专题七实验(力学实验)教案
专题七、实验（力学实验） 【典型例题】 一、基本仪器的使用： 1.用某精密仪器测量一物件的长度，得其长度为1．63812ｃｍ．如果用最小刻度为ｍｍ的米尺来测量，则其长度应读为________ｃｍ，如果用50分度的卡尺来测量，则其长度应读为________ｃｍ，如果用千分尺（螺旋测微计）来测量，则其长度应读为________ｃｍ． 2.图1甲为20分度游标卡尺的部分示意图，其读数为__________ mm ；图乙为螺旋测微器的示意图，其读数为________ mm. 3.在某一力学实验中，打出的纸带如图1所示，相邻计数点的时间间隔是T .测出纸带各计数点之间的距离分别为x 1、x 2、x 3、x 4，为了使由实验数据计算的结果更精确些，加速度的平均值为a ＝___ ___；打下C 点时的速度v C ＝__ ____. 二、验证性实验： 4.“验证机械能守恒定律”的实验可以采用如图1甲或乙方案来进行。 （1）比较这两种方案， （填“甲”或“乙”）方案好些，理由是： 。 （2）如图2是该实验中得到的一条纸带，测得每两个计数点间的距离如图中所示,已知每两个计数点间的时间间隔T = 0.1s 。物体运动的加速度a = ；该纸带是采用 （填“甲”或“乙”）实验方案得到的。简要写出判断依据 。 三、探究性实验： 5.某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“动能定理”，如图1所示，他们将拉力传感器固定在小车上，用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连，用拉力传感器记录小车受到拉力的大小。在水平桌面上相距50.0cm 的A 、B 两点各安装一个速度传感器记录小车通过A 、B 时的速度大小。小车中可以放置砝码。 （1）实验主要步骤如下： ①测量________和拉力传感器的总质量M 1;把细线的一端固定在拉力传感器上另一端通过定滑轮与钩码相连；正确连接所需电路； ②将小车停在C 点，______，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力及小车通过A 、B 时的速度。 ③在小车中增加砝码，或_______，重复②的操作。 （2）右表是他们测得的一组数据，其中M 是M 1与小车中砝码质量m 之和，|v 22－v 2 1| 是两个速度传感器记录速度的平方差，可以据此计算出动能变化量△E ，F 是拉力传感器受到的拉力，W 是F 在A 、B 间所作的功。表格中△E 3=____，W 3=____.(结果保留三位有效数字) （3）根据上表中的数据，请在图2中的方格纸上作出△E-W 图线。 四、设计性实验： 6.如图6所示，水平桌面有斜面体A ，小铁块B ，斜面体的斜面是曲面，下端切线是水平。现提供的实验工具只有：天平、直尺。其他的实验器材可根据实验需要自选。设计一个实验，测出小铁块B 自斜面顶端由静止下滑到底端的过程中，摩擦力对小铁块B 做的功。要求： （1）请在原图中补充画出简要实验装置图。 （2）简要说明实验要测的物理量。 （3）简要说明实验步骤。 （4）写出实验结果的表达式（重力加速度g 已知） 五、创新型实验： 7.某同学想利用DIS 测电风扇的转速和叶片长度，他设计的实验装置如左下图所示．他先在某一叶片边缘粘上一小条弧长为△l 的反光材料，当该叶片转到某一位置时，用光传感器接收反光材料反射的激光束，并在计算机屏幕上显示出矩形波，如右下图所示，屏幕横向每大格表示的时间为5.00×10-2s ．则矩形波的“宽度”所表示的物理意义是___________________；电风扇的转速为______转/s ；若△l 为10cm ，则叶片长度为________m ． 图6 图1
土力学实验
问答题 1.三轴试验中周围压力大小与工程实际荷载相适应，对吗？ 答：对的，并尽可能使最大周围压力与土体的最大实际荷重大致相等，也可按100kpa ，200kpa ，300kpa ，400kpa 施加。 2.在h-w 图中，怎么判断液限和塑限？ 答：h=2mm 时，对应含水率为塑限；h=17mm 时，对应含水率为液限。 3.在液限，塑限实验中，锥体弄脏了，怎么办？ 答：抹干净，涂少许凡士林即可再用。 4.环刀内壁涂一薄层凡士林，主要为了什么？ 答：主要为了取出土样时避免弄脏手，使内壁更干净。次要是为了容易取出。 5.击实试验中，怎么控制喷水的质量？ 答：将盛好土的盛土盘放在天平上，记录盘和土的质量，然后在天平上一边称量一边均匀喷水，直至加完所需水量。 6.实验室只有称量2000g 的天平，但现要称量3000g 的试样，怎么办？ 答：将盛土盘放在两个天平上，记录盘的质量 m 0，往盘上加土，直至两个天平上读数加起来等于 m 0 +3000g 简述题 1.三轴试验的结束条件是什么？ 答：当轴向量力环读数出现峰值，再剪3%~5%的垂直应变（或没有峰值时，轴向应变达到20%）后，试验结束。 2.三轴不固结不排水剪试验中怎样施加周围压力？ 答：开周围压力阀，施加所需的周围压力，周围压力大小应与工程实际荷重相适应，并尽可能使最大围压与土体最大实际荷重大致相等。也可按100kpa ，200kpa ，300kpa ，400kpa 施加。 3.UU 试验中怎么施加轴向压力？ 答：剪切应变速率宜每分钟应变0.5%~1.0%启动电动机，合上离合器，开始剪切。每产生0.2%或0.5%轴向应变时，测计测力环变形和孔隙水压力，直至土样破坏或应变量进行到20%为止。 4.简述含水率试验的过程。 答：1）取代表性试样15~30g ，对于砾类土，取100g 以上试样。放入铝盒内，迅速盖好盒盖，称量m 1，准确至0.01g 。称量结果减去铝盒质量m 0，得湿土质量m m m 0 1-=
北京四中高中物理实验(一)
北京四中 编稿：王运淼审稿：陈素玉责编：郭金娟 高中物理实验（一） 力学实验 本周主要内容： 1、互成角度的两个共点力的合成 2、测定匀变速直线运动的加速度（含练习使用打点计时器） 3、验证牛顿第二定律 4、研究平抛物体的运动 5、验证机械能守恒定律 6、碰撞中的动量守恒 7、用单摆测定重力加速度 本周内容讲解： 1、互成角度的两个共点力的合成 [实验目的] 验证力的合成的平行四边形定则。 [实验原理] 此实验是要用互成角度的两个力与一个力产生相同的 效果（即：使橡皮条在某一方向伸长一定的长度），看其用 平行四边形定则求出的合力与这一个力是否在实验误差允 许范围内相等，如果在实验误差允许范围内相等，就验证了 力的平行四边形定则。 [实验器材] 木板一块，白纸，图钉若干，橡皮条一段，细绳套，弹 簧秤两个，三角板，刻度尺，量角器等。 [实验步骤] 1．用图钉把一张白纸钉在水平桌面上的方木板上。 2．用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，用两条细绳套结在橡皮条的另一端。 3．用两个弹簧秤分别钩住两个细绳套，互成一定角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O（如图所示）。 4．用铅笔描下结点O的位置和两个细绳套的方向，并记录弹簧秤的读数。在白纸上按比例作出两个弹簧秤的拉力F1和F2的图示，利用刻度尺和三角板，根椐平行四边形定则用画图法求出合力F。 5．只用一个弹簧秤，通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面相同的位置O，记下弹簧秤的读数和细绳的方向。按同样的比例用刻度尺从O点起做出这个弹簧秤的拉力F'的图示。
6．比较F'与用平行四边形定则求得的合力F，在实验误差允许的范围内是否相等。 7．改变两个分力F1和F2的大小和夹角。再重复实验两次，比较每次的F与F'是否在实验误差允许的范围内相等。 [注意事项] 1．用弹簧秤测拉力时，应使拉力沿弹簧秤的轴线方向，橡皮条、弹簧秤和细绳套应位于与纸面平行的同一平面内。 2．同一次实验中，橡皮条拉长后的结点位置O必须保持不变。 [例题] 1．在本实验中，橡皮条的一端固定在木板上，用两个弹簧秤把橡皮条的另一端拉到某一位置O点，以下操作中错误的是 A．同一次实验过程中，O点位置允许变动 B．在实验中，弹簧秤必须保持与木板平行，读数时视线要正对弹簧秤刻度 C．实验中，先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一弹簧秤拉力的大小和方向，把橡皮条的结点拉到O点 D．实验中，把橡皮条的结点拉到O点时，两弹簧之间的夹角应取90°不变，以便于算出合力的大小 答案：ACD 2．做本实验时，其中的三个实验步骤是： （1）在水平放置的木板上垫一张白张，把橡皮条的一端固定在板上，另一端拴两根细线，通过细线同时用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条，使它与细线的结点达到某一位置O点，在白纸上记下O点和两弹簧秤的读数F1和F2。 （2）在纸上根据F1和F2的大小，应用平行四边形定则作图求出合力F。 （3）只用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条，使它的伸长量与用两个弹簧秤拉时相同，记下此时弹簧秤的读数F'和细绳的方向。 以上三个步骤中均有错误或疏漏，指出错在哪里？ 在（1）中是________________。 在（2）中是________________。 在（3）中是________________。 答案：本实验中验证的是力的合成，是一个失量的运算法则，所以即要验证力大小又要验证力的方向。弹簧秤的读数是力的大小，细绳套的方向代表力的方向。 （1）两绳拉力的方向；（2）“的大小”后面加“和方向”；（3）“相同”之后加“使橡皮条与绳的结点拉到O点” 2、测定匀变速直线运动的加速度（含练习使用打点计时器） [实验目的] 1．练习使用打点计时器，学习利用打上点的纸带研究物体的运动。 2．学习用打点计时器测定即时速度和加速度。 [实验原理] 1．打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，它每隔0.02s打一次点（由于电源频率是
《土工试验规程》(SL237-1999)土力学简版要点
土力学实验指导书 目录 土力学实验的目的 (1) 一、颗粒分析试验 (1) [附1-1]筛析法 (1) [附1-2]密度计法（比重计法） (2) 二、密度试验（环刀法） (5) 三、含水率试验（烘干法） (5) 四、比重试验（比重瓶法） (6) 五、界限含水率试验 (8) 液限、塑限联合测定 (8) 六、击实试验 (10) 七、渗透试验 (11) [附7-1]常水头试验（70型渗透仪） (11) [附7-2]变水头试验（南55型渗透仪） (12) 八、固结试验（快速法） (13) 九、直接剪切试验 (15) 十、相对密度试验 (16) 十一、无侧限抗压强度试验 (18) 十二、无粘性土休止角试验 (19) 十三、三轴压缩试验 (20)
土力学实验指导书 《土力学实验》的目的 土力学试验是在学习了土力学理论的基础上进行的，是配合土力学课程的学习而开设的一门实践性较强的技能训练课。根据教学计划的需要，安排试验内容，以突出实践教学，突出技能训练。 试验课的目的：一、是加强理论联系实际，巩固和提高所学的土力学的理论知识；二、是增强实践操作的技能；三、是结合工程实际，让学生掌握土工试验的全过程和运用实验成果于实际工程的能力。 《土力学实验》的内容及要求 土力学实验指导书是依据中华人民共和国水利部发布《土工试验规程》（SL237－1999）规范编写的。根据教学大纲要求，安排下列实验项目。也可根据实验学时选做。 一、颗粒分析试验 [附1－1] 筛分法 （一）试验目的 测定干土各粒组占该土总质量的百分数，以便了解土粒的组成情况。供砂类土的分类、判断土的工程性质及建材选料之用。 （二）试验原理 土的颗粒组成在一定程度上反映了土的性质，工程上常依据颗粒组成对土进行分类，粗粒土主要是依据颗粒组成进行分类的，细粒土由于矿物成分、颗粒形状及胶体含量等因素，则不能单以颗粒组成进行分类，而要借助于塑性图或塑性指数进行分类。颗粒分析试验可分为筛析法和密度计法，对于粒径大于0.075mm的土粒可用筛析法测定，而对于粒径小于0.075mm的土粒则用密度计法来测定。筛析法是将土样通过各种不同孔径的筛子，并按筛子孔径的大小将颗粒加以分组，然后再称量并计算出各个粒组占总量的百分数。 （三）仪器设备 1．标准筛：孔径10、5、2、1.0、0.5、0.25、0.075mm； 2．天平：称量1000g，分度值0.1g； 3．台称：称量5kg，分度值1g； 4．其它：毛刷、木碾等。 （四）操作步骤 1．备土：从大于粒径0.075mm的风干松散的无粘性土中，用四分对角法取出代表性 的试样。 2．取土：取干砂500g称量准确至0.2g。 3．摇筛：将称好的试样倒入依次叠好的筛，然后按照顺时针或逆时针进行筛析。振摇时间一般为10～15分钟。 4．称量：逐级称取留在各筛上的质量。 （五）试验注意事项 1．将土样倒入依次叠好的筛子中进行筛析。 2．筛析法采用振筛机，在筛析过程中应能上下振动，水平转动。 3．称重后干砂总重精确至 2g。 （六）计算及制图 1．按下列计算小于某颗粒直径的土质量百分数：
力学常见模型归纳
力学常见模型归纳 一.斜面问题 在每年各地的鬲考卷中几乎都有关于斜面模型的试题?在前面的复习中，我们对这一模型的例举和训练也比较多，遇到这类问题时，以下结论可以帮助大家更好、更快地理淸解題思路和选择解题方法. 1. 自由释放的滑块能在斜面上(如13 9-1甲所示)匀速下滑时，m与M之间的动摩擦因数u =g t an 8 ? 图9-1甲 2. 自由释放的滑块在斜面上(如图9一1甲所示)： (1 )静止或匀速下滑时，斜面M对水平地面的跻摩擦力为零； (2) 加速下滑时，斜面对水平地面的務摩擦力水平向右； (3) 减速下滑时，斜面对水平地面的静摩擦力水平向左. 3. 自由释放的滑块在斜面上(如图9-1乙所示)匀速下滑时，M对水平地面的静摩擦力为零，这一过程中再在m上加上任何方向的作用力，(在m停止前)M对水平地面的静摩擦力依然为零(见一轮书中的方法概述). 图9-1乙 4?悬挂有物体的小车在斜面上滑行(如图9-2所示)： 图9-2 (1 )向下的加速度a = g s in 6时，悬绳稳定时将垂直于斜面； ⑵向下的加「速度a>g s in 8时，悬绳稳定吋将僞离垂直方向向上; (3)向下的加速皮aVgsi n 6时，悬绳将偏离垂直方向向下. 5 ?在倾角为0的斜面上以速度vO平抛一小球(如图9-3所示)： 图9一3 (1 )落到斜面上的时间t = \f(2vOtan 6, g); (2)落到斜面上时，速度的方向与水平方向的夹角a恒定，且tan a =2ta n 0 ,与初速度无关；
6.如图9—4所示，当整体有向右的加速度a =gtan 0时,m 能在斜面上保持相对静止. 7?在如图9-5所示的物理模型中，当回路的总电阻恒定、导轨光 滑时,ab 棒所能达到的稳定速度⑷二错误!. 8.如图9-6所示，当各接触面均光滑时，在小球从斜面顶端滑下的过程中，斜面后退的位 移 s= \f (m, m+M) L ? ?例1有一些问題你可能不会求解，但是你仍有可能对这些问题的解是否合理进行分析和 判斷?例如从解的物理董单位，解随某些已知量变化的趋势，解在一些特殊条件下的结呆等方 面进行分析，并与预期结果、实验结论等进行比较，从而判斷解的合理性或正确性. 举例如下：如图9-7甲所示，质量为M 、倾角为6的滑块A 放于水平地面上?需巴质量为口的 滑块B 放在A 的斜面上.忽略一切摩擦，有人求得B 相对地面的加速度 a= \ f (M+m, M+ m s i n2 0 ) gsin 6,式中 g 为重力加速度. 对于上述解，某同学首先分析了等号右側的量的单位，没发现问题?他 进一步 利用特殊条件对该解做了如下四项分析和判斷，所得结论都是“解可能是对的”?但 是，其中有一项是错误的，请你指出该项() A ?当0 =0°时.该解给出a=0,这符合常识，说明该解可能是对的 B. 当8 =90°时，该解给出a=g,这符合实验结论，说明该解可能是对的 C. 当M?m 时，该解给出avgsin 0 ,这符合预期的结果，说明该解可能是对的 D. 当m?M 时，该解给出a ~错误!，这符合预期的结果，说明该解可能是对的 ⑶经过tc = v 0 t an g 小球距斜面就远，最大距^d = v Osin 6)2 2gcos 6
高中物理中的,力学实验与创新
高中物理中的力学实验与创新 高考对学生力学实验的考查，主要有以下十一个实验：①研究匀变速直线运动；②探究弹力和弹簧伸长量的关系；③验证力的平行四边形定则；④验证牛顿第二定律；⑤探究做功和物体速度变化的关系； ⑥验证机械能守恒定律；⑦测定金属丝的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)；⑧描绘小灯泡的伏安特性曲线；⑨测定电源的电动势和内阻；⑩练习使用多用电表；?传感器的简单使用． 高考除了对课本中原有的学生实验进行考查外，还增加了对演示实验的考查，利用学生所学过的知识，对实验器材或实验方法加以重组，来完成新的实验设计．设计型实验将逐步取代对课本中原有的单纯学生实验的考查． 力学试验的解题策略在于：1.熟知各种器材的特性.2.熟悉课本实验，抓住实验的灵魂——实验原理，掌握数据处理的方法，熟知两类误差分析． 一、力学试验解析： 1、游标卡尺和螺旋测微器的读数 【例1】用游标卡尺测得某样品的长度如图1甲所示，其读数L＝________mm；用螺旋测微器测得该样品的外边长a如图乙所示，其读数a＝________mm. 图1
解析：根据游标卡尺的读数方法，读数为20 mm＋3×0.05 mm ＝20.15 mm.根据螺旋测微器的读数方法，读数为 1.5 mm＋23.0×0.01 mm＝1.730 mm. 答案20.15 1.730 【题后反思】1.游标卡尺的读数方法：由主尺读出整毫米数l0，从游标尺上读出与主尺上某一刻度对齐的格数n，则测量值(mm)＝(l0＋n×精确度) mm.注意：(1)游标卡尺的精确度一般为游标尺上总刻度数的倒数．(2)游标卡尺不需要估读． 2．螺旋测微器的读数方法：测量值(mm)＝固定刻度指示的毫米数(注意半毫米刻度线是否露出)＋可动刻度上与固定刻度基线所对的刻度值(注意刻度值要估读一位)×0.01 mm. 【强化训练1】(1)用螺旋测微器测量一小球的直径，结果如图2甲所示，则小球的直径d＝________ mm. 图2 (2)知识的迁移能力是非常重要的，应用螺旋测微器的原理，解决下面的问题：在一些用来测量角度的仪器上，有一个可转动的圆盘，圆盘的边缘标有角度刻度．为了较准确地测量出圆盘转动的角度，在圆盘外侧有一个固定不动的游标，上面共有10个分度，对应的总角度为9度．如图乙中画出了游标和圆盘的一部分．读出此时圆盘的零刻度线相对于游标零刻度线转过的角度为________度． 答案(1)10.975 (2)20.6 解析：(1)螺旋测微器主尺读数为10.5 mm，可动刻度一共50
水力学习题
水力学习题1 一、单项选择题 1.某流体的运动粘度v =3×10-6m 2/s,密度ρ=800kg/m 3,其动力粘度μ为( ) A.3.75×10-9Pa ·s B. 2.4×10-3Pa ·s C.2.4×105 Pa ·s D.2.4×109 Pa ·s 2.图中相互之间可以列总流伯努利方程的断面是 A.1-1断面和2-2断面 B.2-2断面和3-3断面 C.1-1断面和3-3断面 D.3-3断面和4-4断面 3.如图所示，孔板上各孔口的大小形状相同，则各孔口的出流量是( ) A.Q A >Q B B.Q A =Q B C.Q A 6.在已知通过流量Q 、渠道底坡i 、边坡系数m 及粗糙系数n 的条件下，计算梯形断面渠道尺寸的补充条件及设问不能是( ) A.给定水深h ，求底宽b B.给定宽深比β，求水深h 与底宽b C.给定最大允许流速［v ］max ，求水底h 与底宽b D.给定水力坡度J ，求水深h 与底宽b 7.断面单位能量e 随水深h 的变化规律是( ) A.e 存在极大值 B.e 存在极小值 C.e 随h 增加而单调增加 D.e 随h 增加而单调减少 8.下列各型水面曲线中，表现为上凸型的水面曲线是( ) A.M 3型 B.C 3型 C.S 3型 D.H 3型 9.根据堰顶厚度与堰上水头的比值，堰可分为( ) A.宽顶堰、实用堰和薄壁堰 B.自由溢流堰、淹没溢流堰和侧收缩堰 C.三角堰、梯形堰和矩形堰 D.溢流堰、曲线型实用堰和折线型实用堰 10.速度v 、长度l 、运动粘度v 的无量纲组合是( ) A. vl v 2 B. v l v 2 C. v l v 22 D. vl v 二、填空题 不写解答过程，将正确的答案写在每小题的空格内。错填或不填均分无。 11.潜体所受浮力的大小与其所在液体的______成正比。 12.恒定流是各空间点上的运动参数都不随______变化的流动。 13.圆管流的临界雷诺数Re c 为______。 14.水由孔口直接流入另一水体中，称为______出流。 15.在相同的作用水头作用下，同样口径管嘴的出流量比孔口的出流量______。 16.渠道中的水深h 大于临界水深h c 时，水流流态为______。 17.水跃函数相等的两个不同水深称为______。 18.自由出流宽顶堰堰上水流流态为______。 19.达西定律适用于______渗流。 20.具有自由液面的水流模型试验，一般选用______准则设计模型。 三、名词解释题21.粘性 22.断面平均流速 23.粘性底层 24.短管 25.临界底坡 四、简答题(本大题共4小题，每小题5分，共20分) 26.试述液体静力学的基本方程z p g C + =ρ及其各项的物理意义。 27.如图所示，一倒置U 形管，上部为油，其密度ρoil =800kg/m 3，用来测定水管中的A 点流速u A ，若读数△h=200mm ，求该点流速μA 。 高等土力学Advanced Soil Mechanics §1 土工试验及测试 一、土工试验的目的和意义 （1）揭示土的一般的或特有的物理力学性质； （2）针对具体土样的试验，揭示区域性土、特殊土、人工复合土的物理力学性质；（3）确定理论计算和工程设计参数； （4）验证计算理论的正确性及实用性； （5）原位测试、原型监测直接为土木工程服务，也是分析和实现信息化施工的手段。 二、土工试验的分类 土工试验包括：①室内试验：如容重试验、含水量试验、直剪试验、无侧限压缩试验等。 ②原型测试：平板荷载试验、静力触探、十字板剪切试验等 ③模型试验（模拟试验）：足尺试验，加筋挡土墙的足尺试验等 ④原型监测：深基坑开挖工程监测、隧道施工监测、软土上路堤沉 降监测等 §1.1 室内试验 §1.1.1 直剪试验 大小是变化的，方向是旋转的。 ⑵多环单剪仪 单剪仪中，用一系列环形圈代替刚性盒，因而没有明显的应力，应变不均匀，试样内所加的应力被认为是纯剪。 静三轴试验（三轴压缩试验）是测定土的抗剪强度的一种方法。它通常用3-4个 圆柱形试样，分别在不同的恒定周围压力（σ3）下，施加轴向压力，即主应力差（σ σ3），进行剪切直到破坏；然后根据摩尔-库伦理论，求得抗剪强度参数。 1- 适用于测定细粒土及砂类土的总抗剪强度参数及有效抗剪强度参数。 试验主题词：周围压力；轴向压力；不固结不排水剪；固结不排水剪；固结排水剪。 优点：①可以完整地反映试样受力变形直到破坏的全过程； ②可以模拟不同工况，进行一些不同应力路径的试验； ③可以很好地控制排水条件； ④不排水条件下还可以量测试样的超静孔隙水压力。 主要缺点：两个主应力σ2，σ3总是相等。 静三轴试验试样的应力状态 §1.1.4 三轴试验 为了模拟循环加载情况下土的动力特性，人们在常规静三轴仪基础上，在轴向增加激振系统。其激振方式有电磁力、气（液）压力、惯性力等。后来发展可以在轴压和室压两向分别激振。动三轴试样的应力状态和典型试验曲线见图1.1.10。 用这种试验可从确定土的动模量、阻尼比、动强度和确定饱和土的抗液化剪应力等。 实验一：密度试验（环刀法） 一、概述 土的密度ρ是指土的单位体积质量，是土的基本物理性质指标之一，其单位为g/cm3。土的密度反映了土体结构的松紧程度，是计算土的自重应力、干密度、孔隙比、孔隙度等指标的重要依据，也是挡土墙土压力计算、土坡稳定性验算、地基承载力和沉降量估算以及路基路面施工填土压实度控制的重要指标之一。土的密度一般是指土的天然密度。 二、试验方法及原理 密度试验方法有环刀法、蜡封法、灌水法和灌砂法等。对于细粒土，宜采用环刀法；对于易碎、难以切削的土，可用蜡封法，对于现场粗粒土，可用灌水法或灌砂法。环刀法就是采用一定体积环刀切取土样并称土质量的方法，环刀内土的质量与环刀体积之比即为土的密度。 1．仪器设备 (1)恒质量环刀：内径6. 18cm(面积30cm2）或内径7. 98cm(面积50cm2），高20mm，壁厚1.5mm； (2)称量500g、最小分度值0. 1g的天平； (3)切土刀、钢丝锯、毛玻璃和圆玻璃片等。 2. 操作步骤 (1) 按工程需要取原状土或人工制备所需要求的扰动土样，其直径和高度应大于环刀的尺寸，整平两端放在玻璃板上。 (2) 在环刀内壁涂一薄层凡士林，将环刀的刀刃向下放在土样上面，然后用手将环刀垂直下压，边压边削，至土样上端伸出环刀为止，根据试样的软硬程度，采用钢丝锯或修土刀将两端余土削去修平，并及时在两端盖上圆玻璃片，以免水分蒸发。 (3)擦净环刀外壁，拿去圆玻璃片，然后称取环刀加土质量，准确至0. 1g。 环刀法试验应进行两次平行测定，两次测定的密度差值不得大于0.03 g/cm3.，并取其两次测值的算术平均值。 实验二：含水率试验（烘干法） 一、概述 土的含水率是指土在温度105-110℃下烘到衡量时所失去的水质量与达到恒量后干土质量的比值，以百分数表示。 二、试验方法及原理 含水率试验方法有烘干法、酒精燃烧法、比重法、碳化钙气压法、炒干法等，其中以烘干法为室内试验的标准方法。烘干法是将试样放在温度能保持105~110℃的烘箱中烘至恒量的方法，是室内测定含水率的标准方法。 1．仪器设备 (1)保持温度为105110℃的自动控制电热恒温烘箱或沸水烘箱、红外烘箱、微波炉等其他能源烘箱； (2)称量200g、最小分度值0. 0lg的天平； (3)装有干燥剂的玻璃干燥缸； (4)恒质量的铝制称量盒。 2．操作步骤 (1)从土样中选取具有代表性的试样15~30g（有机质土、砂类土和整体状构造冻土为50g)，放人称量盒内，立即盖上盒盖，称盒加湿土质量，准确至0. 0lg。 (2)打开盒盖，将试样和盒一起放人烘箱内，在温度105^-110℃下烘至恒量。试样烘至恒量的时间，对于粘土和粉土宜烘8~10h，对于砂土宜烘6~8h。对于有机质超过干土质量5％的土，应将温度控制在65~70℃的恒温下进行烘干。 (3)将烘干后的试样和盒从烘箱中取出，盖上盒盖，放人干燥器内冷却至室温。 (4)将试样和盒从干燥器内取出，称盒加干土质量，准确至0. 0lg。 烘干法试验应对两个试样进行平行铡定，并取两个含水率测值的算术平均值。当含水率小于40％时，允许的平行测定差值为1％；当含水率等于、大于40%时，允许的平行测定差值为2％。 实验三：土的压缩、固结试验 一、概述 标准固结试验就是将天然状态下的原状土或人工制备的扰动土，制备成一定规格的土样，然后在侧限与轴向排水条件下测定土在不同荷载下的压缩变形，且试样在每级压力下的固结稳定时间为24h。 二、试验方法与原理 1. 仪器设备 (1) 固结容器。由环刀、护环、透水板、加压上盖等组成，土样面积30cm2或50cm2，高度2cm。 (2）加荷设备。可采用量程为5～l0kN的杠杆式、磅秤式或气压式等加荷设备。 (3) 变形量测设备。可采用最大量程l0mm, 最小分度值0.0lmm的百分表，也可采用一准确度为全量程0. 2％的位移传感器及数字显示仪表或计算机。 第10章系统动力学模型 系统动力学模型(System Dynamic)是社会、经济、规划、军事等许多领域进行战略研究的重要工具，如同物理实验室、化学实验室一样，也被称之为战略研究实验室，自从问世以来，可以说是硕果累累。 1 系统动力学概述 2 系统动力学的基础知识 3 系统动力学模型 第1节系统动力学概述 概念 系统动力学是一门分析研究复杂反馈系统动态行为的系统科学方法，它是系统科学的一个分支，也是一门沟通自然科学和社会科学领域的横向学科，实质上就是分析研究复杂反馈大系统的计算仿真方法。 系统动力学模型是指以系统动力学的理论与方法为指导，建立用以研究复杂地理系统动态行为的计算机仿真模型体系，其主要含义如下： 1 系统动力学模型的理论基础是系统动力学的理论和方法； 2 系统动力学模型的研究对象是复杂反馈大系统； 3 系统动力学模型的研究内容是社会经济系统发展的战略与决策问题，故称之为计算机仿真法的“战略与策略实验室”； 4 系统动力学模型的研究方法是计算机仿真实验法，但要有计算机仿真语言DYNAMIC的支持，如：PD PLUS，VENSIM等的支持； 5 系统动力学模型的关键任务是建立系统动力学模型体系； 6 系统动力学模型的最终目的是社会经济系统中的战略与策略决策问题计算机仿真实验结果，即坐标图象和二维报表； 系统动力学模型建立的一般步骤是：明确问题，绘制因果关系图，绘制系统动力学模型流图，建立系统动力学模型，仿真实验，检验或修改模型或参数，战略分析与决策。 地理系统也是一个复杂的动态系统，因此，许多地理学者认为应用系统动力学进行地理研究将有极大潜力，并积极开展了区域发展，城市发展，环境规划等方面的推广应用工作，因此，各类地理系统动力学模型即应运而生。 发展概况 系统动力学是在20世纪50年代末由美国麻省理工学院史隆管理学院教授福雷斯特（）提出来的。目前，风靡全世界，成为社会科学重要实验手段，它已广泛应用于社会经济管理科技和生态灯各个领域。福雷斯特教授及其助手运用系统动力学方法对全球问题，城市发展，企业管理等领域进行了卓有成效的研究，接连发表了《工业动力学》，《城市动力学》，《世界动力学》，《增长的极限》等着作，引起了世界各国政府和科学家的普遍关注。 在我国关于系统动力学方面的研究始于1980年，后来，陆续做了大量的工作，主要表现如下： 1）人才培养 自从1980年以来，我国非常重视系统动力学人才的培养，主要 １.关于重力的说法，正确的是( ）A.重力就是地球对物体的吸引力B．只有静止的物体才受到重力 C．同一物体在地球上无论怎样运动都受到重力D.重力是由于物体受到地球的吸引而产生的 2.下列说法正确的是( ）Ａ.马拉车前进，马先对车施力，车后对马施力，否则车就不能前进 B．因为力是物体对物体的作用,所以相互作用的物体一定接触 Ｃ.作用在物体上的力,不论作用点在什么位置,产生的效果均相同D．某施力物体同时也一定是受力物体 ３.下列说法中正确的是（）A．射出枪口的子弹,能打到很远的距离，是因为子弹离开枪口后受到一个推力作用Ｂ.甲用力把乙推倒说明甲对乙有力的作用,乙对甲没有力的作用 C.只有有生命或有动力的物体才会施力,无生命或无动力的物体只会受到力，不会施力 D．任何一个物体，一定既是受力物体,也是施力物体 4.下列说法正确的是（ )A.力是由施力物体产生,被受力物体所接受的 B.由磁铁间有相互作用力可知,力可以离开物体而独立存在 C.一个力必定联系着两个物体，其中任意一个物体既是受力物体又是施力物体 D.一个受力物体可以对应着一个以上的施力物体 5．铅球放在水平地面上处于静止状态,下列关于铅球和地面受力的叙述正确的是（ ) A.地面受到向下的弹力是因为地面发生了弹性形变；铅球坚硬没发生形变 B.地面受到向下的弹力是因为地面发生了弹性形变；铅球受到向上的弹力,是因为铅球也发生了形变 C.地面受到向下的弹力是因为铅球发生了弹性形变;铅球受到向上的弹力，是因为地面发生了形变 D．铅球对地面的压力即为铅球的重力 6.有关矢量和标量的说法中正确的是（ )A.凡是既有大小又有方向的物理量都叫矢量 B.矢量的大小可直接相加,矢量的方向应遵守平行四边形定则 C.速度是矢量,但速度不能按平行四边形定则求合速度,因为物体不能同时向两个方向运动 D.只用大小就可以完整描述的物理量是标量 ７.关于弹力的下列说法中，正确的是( )A.①②Ｂ.①③ C.②③ D. 关于水力学的发展史 我到各国旅行的目的之一是为了了解那里人们的历史。几年以前在一次有十多个国家的代表的国际会议上，我讲了水力学历史。他们都了解自己国家这方面的发展史。我希望这种交往能继续。林博士说你们出版了一本“中国水利史”。我希望在座的有人把它翻译成英文或其他文字。 今天我要讲的第一个人是著名的希腊人。亚里士多德（公元前384—322）。他比阿基米德（公元前287—212）早。对后人的影响了大。博学，是个百科全书式的人物。他把存在的一切都写了下来。那时代（公元前四世纪）人们对事物不试验。不分析，而是猜测。亚里士多德书中所谈，按现在的观点都是不对的。后来有人说他使历史至少倒退了一千年。甚至2千年。那时，希腊人认为物质由四种元素组成：土、水、空气和火。这里的“元素”不是现代概念的元素。后来又加了第五种：以太。他们认为没有真空。这个真空必有某种东西填入其中。这一概念是由亚里士多德时代传下来的，并延续很久。亚里士多德解释物体在空中飞行是说，冲进物体后面的空间的空气推动物体前进。人们都相信他。他还谈到科学不是静止的，必须前进，这一观点很有道理，至今还影响我们。他死了很长时间后人们开始崇拜他，把他的话固定化。大约有一千多年。在公元后一、二百时，曾有一人说亚不对，两块石头相擦而过，它们后面的空气往两个相反方向推动各自的石头，那就乱套了。他说石头能在空气中飞行，是因为离手时得到了一个推动力，但他的学说没有被接受。大家说，推动力是看不到的。 黑暗时代（指中世纪，公元600年至1500年——记录者注），没有什么科学的发展，反而后退了。只有风车、水车等。那时代，阿拉伯人把希腊文著作译成阿拉伯文。公元一千多年后又从阿拉伯传入欧洲。经院哲学家认为自己受到良好教育，他们宗教信仰坚定。喜欢亚里士多德的一些书，奇妙地把亚的学说宗教化。他们建立了第一所大学。部分学者开始试着分析事物，如自由落体、重力等等。 第一个开始考察事物的人是达·芬奇（1452—1519）意大利人，是博学的人。他是杰出的画家、解剖学家。他的画今天价值几百万美元；他是工程师，制造了许多东西：船闸上的人家门，降落伞，他第一个建立了边续性定律， 园林学院 土力学实验报告 学生姓名 学号2009041001 专业班级土木工程091 指导教师李西斌 组别第三组 成绩 实验目录 前言 (1) 实验一含水量试验 (2) 实验二密度实验 (5) 实验三液限和塑限试验 (7) 实验四固结试验 (13) 实验五直接剪切试验 (18) 前言 土是矿物颗粒所组成的松散颗粒集合体，其物理力学性质与其他材料不同；土力学是利用力学的基本原理和土工试验技术来研究土的强度和变形及其规律性的一门应用学科。 土的天然含水率、击实性、压缩性、抗剪强度是水利工程中的四大问题，他们的好坏与否直接关系到水利工程的经济效益与安全问题，因此在工程中作好土料的指标实验，确定出相应标对水利工程具有十分重要的意义。 实验一 含水量试验 一、概述 土的含水率 是指土在温度105~110℃下烘干至恒量时所失去的水质量与达 到恒量后干土质量的比值，以百分数表示。 含水率是土的基本物理性质指标之一，它反映了土的干、湿状态。含水率的变化将使土物理力学性质发生一系列变化，它可使土变成半固态、可塑状态或流动状态，可使土变成稍湿状态、很湿状态或饱和状态，也可造成土在压缩性和稳定性上的差异。含水率还是计算土的干密度、孔隙比、饱和度、液性指数等不可缺少的依据，也是建筑物地基、路堤、土坝等施工质量控制的重要指标。 二、实验原理 土样在在105℃～110℃温度下加热，土中自由水会变成气体挥发，土恒重后， 即可认为是干土质量s m ，挥发掉的水分质量为w s m m m =-。 三、实验目的 测定土的含水量，供计算土的孔隙比、液性指数、饱和度等不可缺少的一个基本指标。并查表可确定地基土的允许承载力 四、实验方法 含水率实验方法有烘干法、酒精燃烧法、比重法、碳化钙气压法、炒干法等，其中以烘干法为室内实验的标准方法。在此仅用烘干法来测定。 烘 烘干法是将实样放在温度能保持105~110℃的烘箱中烘至恒量的方法，是室内测定含水率的标准方法。 （一）仪器设备 （1）保持温度为105~110℃的自动控制电热恒温烘箱； （2）称量200g 、最小分度值0.01g 的天平； （3）玻璃干燥缸； 2019年高考物理试题分类汇编：力学实验 1．(2018全国理综).（11分） 图1为验证牛顿第二定律的实验装置示意图。图中打点计时器的电源为50Hz 的交流电源，打点的时间间隔用Δt 表示。在小车质量未知的情况下，某同学设计了一种方法用来研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”。 （1）完成下列实验步骤中的填空： ①平衡小车所受的阻力：小吊盘中不放物块，调整木板右端的高度，用手轻拨小车，直到打点计时器打出一系列________的点。 ②按住小车，在小吊盘中放入适当质量的物块，在小车中放入砝码。 ③打开打点计时器电源，释放小车，获得带有点列的纸袋，在纸袋上标出小车中砝码的质量m 。 ④按住小车，改变小车中砝码的质量，重复步骤③。 ⑤在每条纸带上清晰的部分，没5个间隔标注一个计数点。测量相邻计数点的间距s 1，s 2，…。求出与不同m 相对应的加速度a 。 ⑥以砝码的质量m 为横坐标 1a 为纵坐标，在坐标纸上做出1m a -关系图线。若加速度与小车和砝码的总质量成反比，则1 a 与m 处应成_________关系（填“线性”或“非线性”）。 （2）完成下列填空： （ⅰ）本实验中，为了保证在改变小车中砝码的质量时，小车所受的拉力近似不变，小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是_______________________。 （ⅱ）设纸带上三个相邻计数点的间距为s 1、s 2、s 3。a 可用s 1、s 3和Δt 表示为a=__________。图2为用米尺测量某一纸带上的s 1、s 3的情况，由图可读出s 1=__________mm ，s 3=__________。 由此求得加速度的大小a=__________m/s 2 。 （ⅲ）图3为所得实验图线的示意图。设图中直线的斜率为k ，在纵轴上的截距为b ，若牛顿定律成立，则小车受到的拉力为___________，小车的质量为___________。 【解析与答案】（1）间距相等的点。（2）线性 （2）（i ）远小于m (ii)2 1 3213)(50)5(2t s s t s s a ?-=?-= cm s 43.225.168.31=-= 高中力学实验专题 高中物理《考试说明》中确定的力学实验有：研究匀变速直线运动、探究弹力和弹簧伸长的关系、验证力的平行四边形定则、验证牛顿运动定律、探究动能定理、验证机械能守恒定律。其中有四个实验与纸带的处理有关，可见力学实验部分应以纸带的处理，打点计时器的应用为核心来展开复习。近几年力学实验中与纸带处理相关的实验、力学创新实验是高考的热点内容，以分组或演示实验为背景，考查对实验方法的领悟情况、灵活运用学过的实验方法设计新的实验是高考实验题的新趋势。要求考生掌握常规实验的数据处理方法，能将课本中分组实验和演示实验的实验原理、实验方法迁移到新的背景中，深刻理解物理概念和规律，并能灵活运用，要求考生有较强的创新能力。 在复习过程中，应以掌握常规实验原理、实验方法、规范操作程序、数据处理方法等为本，同时从常规实验中，有意识的、积极的提取、积累一些有价值的方法。逐步过渡到灵活运用学过的实验方法设计新的实验。 （一）打点计时器系列实验中纸带的处理 1．纸带的选取：一般实验应用点迹清晰、无漏点的纸带中选取有足够多点的一段作为实验纸带。在“验证机械能守恒定律”实验中还要求纸带包含第一、二点，并且第一、二两点距离接近2.0mm 。 2．根据纸带上点的密集程度选取计数点。打点计时器每打n 个点取一个计数点，则计数点时间间隔为n 个打点时间间隔，即T=0.02n （s ）。一般取n ＝5，此时T=0.1s 。 3．测量计数点间距离。为了测量、计算的方便和减小偶然误差的考虑，测量距离时不要分段测量，尽可能一次测量完毕，即测量计数起点到其它各计数点的距离。如图所示，则由图可得： 1s S I =，12s s S II -=，23s s S III -=，34s s S IV -=，45s s S V -=，56s s S VI -=【最新精选】高等土力学-1.1室内试验1.2模型试验
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