《理论力学实验》课程教学大纲

课程编号： 课程名称：理论力学实验 英文名称：Theoretical Mechanics Experiment

是否独立设课：否 课程性质： 必修√□ 选修□ 课程类别： 基础□ 专业基础√□ 专业□ 实验项目数：4 必做实验项目数：4 选做实验项目数：0

开放实验项目数： 综合性、设计性实验数： 开课学期：第三学期 开课院系：机电工程学院 课程总学时：54 实验学时：4 课程总学分：3.5 实验学分：

一、本实验课程的教学目标与任务

《理论力学》课程是机械类各专业的学科基础课。其主要任务是使学生掌握物体机械运动的一般规律。《理论力学实验》是本课程的实践环节和重要组成部分，其目的是通过这样一组实践教学环节的实施，加强《理论力学》的工程概念，了解这门课程与工程实际的紧密关系，培养和训练学生分析问题、解决问题的能力，培养和训练学生的实践动手能力，培养、锻炼学生的创新思维和科研能力。

二、本课程与其他课程的联系和分工

《理论力学》是机械类各专业的第一门学科基础课，它的任务是研究经典力学的普遍规律，使学生比较系统地掌握经典力学的基础知识，培养学生解决力学问题的能力，为学习后续课程《材料力学》、《机械原理》、《振动分析》、《分析力学》等打好基础。

三、实验课程内容和基本要求

本实验课程包含以下四个实验，要求学生在老师指导下实验准备、实验操作到撰写实验报告独立完成。

实验一、实验法求物体重量及重心（认识实验）

实验二、动滑动摩擦因子的测量

实验三、三线摆法求圆盘和物体的转动惯量 实验四、等效法求不规则物体转动惯量（认识实验）

四、教学安排及方式

理论力学实验6人一组，实验课定时开放，每次实验一般安排3小时，每个学生要求完成4个实验。其中实验一和实验四为认识实验，实验结束后要求写出实验体会或对此实验提出自己的改进方法。实验二和三要求完成实验报告。

五、考核方式

本实验课程要求完成实验报告，实验报告每人独立完成，至少在放假前15天将报告交上来；每人4次自做实验，缺少1次，实验成绩记为0分，本课程成绩为0分。

六、推荐教材及参考方案

本实验指导书及相关教材。

实验一 实验法求物体重量及重心（认识实验）

在工程中遇到的有些物体，形状过于复杂，且各个部分是不同材料制成的，

计算重心的位置是很复杂的工作，切精度也不容易保证。在工作中我们也常常遇到要知道物体的质量，可是身边的称的量程不小于物体的质量，这时候该怎么办？下面我们用实验法确定物体的重量和重心的位置。

一、实验目的

1、本实验是自主实验，学生自己独立完成； 2、运用已学知识测定工程中实际零部件的质心； 3、掌握称重法测物体重心（质心）的方法。

二、实验设备

ZME-1型多功能实验台，电子称，待测物体，积木，卷尺

三、实验原理及步骤

对于形状复杂的零件、体积庞大的物体以及由许多构件组成的机械，常用此法确定其重心的位置。例如，连杆本身具有两个相互垂直的纵向对称面，其重心必在这两个平面的交线，即连杆的中心线AB上，如图1-1所示。

积木块

图1-1

其重心在x轴上的位置可用下法确定：先确定连杆的重量W，再根据平衡定理确定中心位置。由于磅秤的量程小于物体的重量W，无法直接称量，可采用如下方法称量：

1．将其一端支于固定支点A，另一端支于磅秤上。注意使AB处于水平位置，读出磅秤上读数FNB，并量出两支点间的水平距离l，则列平衡方程为

?MA?0FNBl?W?xC?0

FNBl (1) W2．再将连杆A端置于磅秤上，同理可得到

Flxc?NA （2）

W将式子（1）与（2）相加即得到

得 xc?W?FNA?FNB

3．由式（1）或（2）可确定物体中心位置。

四、注意事项

1、由实验原理可知，构件受支持力的两端距离l 不变，故在实验中构件称量时要求其两端对齐；

2、实验所测构件需水平放置，可以用水准尺检验。

五、思考题

1、分析本实验可能产生的误差，并简述如何减小误差。指出为了减小实验误差，我们可以从那些地方对本实验作进一步改进，可能下一届的实验就有您设计出来的东西。

2、本实验的物体有两个对称面，有一个对称面的物体如何测量重心？ 3、您还有什么好的办法可以测量出不规则物体的重心位置？