实践天地

实验实训

力热实验室

信息来源: 发布日期:2019-07-29

力热实验室主要承担大学物理力学和热学方面的实验教学。实验室现有杨氏模量仪、转动惯量测定仪、空气比热容比实验仪等仪器设备。

主要实验项目有:杨氏模量的测定、转动惯量的测量、空气比热容比的测量等实验项目。

通过力学和热学实验教学,使学生掌握基本物理量的测量方法,了解常用的物理实验方法,逐步学会常用仪器使用,进一步掌握常用的实验操作技术,培养学生独立实验能力,提高科学素养。

光杠杆法测定金属丝的杨氏模量

材料受力后发生形变。在弹性限度内,材料的胁强与胁变(即相对形变)之比为一常数,叫弹性模量。条形物体(如钢丝)沿纵向的弹性模量叫杨氏模量。测量杨氏模量有光杠杆法、梁德弯曲法、振动法、内耗法等等,本实验采用光杠杆法测定杨氏模量。要求掌握利用光杠杆测定微小形变的方法,在数据处理中,采用逐差法和作图法得出测量结果,掌握这两种数据处理的方法。

转动惯量的测量

转动惯量是刚体转动时惯性的量度,其量值取决于物体的形状、质量、质量分布及转轴的位置。刚体的转动惯量有着重要的物理意义,在科学实验、工程技术、航天、电力、机械、仪表等工业领域也是一个重要参量。对于几何形状简单、质量分布均匀的刚体可以直接用公式计算出它相对于某一确定转轴的转动惯量。对于任意刚体的转动惯量,通常是用实验方法测定出来的。测定刚体转动惯量的方法很多,通常的有三线摆、扭摆、复摆等。

空气比热容比的测量

在气体动理论中,气体的定压热容与定容热容之比称为气体的比热容比,它是一个重要的热力学常数,在热力学方程中经常用到。本实验用到的仪器为空气比热容比测定仪,实验中测定空气的压强和温度变化,从而经计算得到空气的比热容比。要求学生观察热力学现象,掌握测量空气比热容比的一种方法即用绝热膨胀法测定空气的比热容比,观测热力学过程中状态变化及基本物理规律。

声速的测量

声波是一种在弹性媒质中传播的纵波。在弹性介质中,频率20Hz-20kHz的振动所激起的机械波称为声波,高于20kHz,称为超声波,超声波的频率范围在2*104Hz-5*108Hz之间。超声波的传播速度,就是声波的传播速度。超声波具有波长短,易于定向发射等优点,我们在实验室容易测超声波在空气中的传播速度。

对于声波特性的测量是声学应用技术中的一个重要内容,特别是声波波速的测量,在声波定位、探伤、测距等应用中具有重要的意义。声波的传播速度取决于介质的特性,如介质的密度、温度、压力和弹性模量等,同时声波的能量随着波动的进行在介质中传播。既然声速与传声媒质的特性及状态有关,因此通过超声波声速的测量,可以了解被测媒质的特性及状态的变化,例如可进行气体成分的分析,测定液体的比重,确定固体材料的弹性模量等,因此声速测定在国防、工业生产、军事科学与医疗卫生各领域都具有重大的现实意义。

本实验采用压电陶瓷超声换能器来测定超声波在空气中的传播速度,它是非电量电测方法的一个例子。

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