实验一求不规则物体的重心、实验目的：用悬吊法和称重法求出不规则物体的重心的位置。、实验设备仪器：ZME-1型理论热学多功能实验台，尺子、积木、磅秤、胶带、白纸等。三、实验原理方式阐述（一）悬吊法求不规则物体的重心适用于板材形状的物体，先将纸贴于板上，再在纸上描出物体轮廓，把物体悬挂于任意一点A，如图1-1（a）所示，依照二力平衡公理，重心必然在过悬吊点的铅直线上，于是可在与板贴在一起的纸上画出此线。之后将板悬挂于另外一点B，同样可以画出另外一条直线。两直线的交点C就是重心，如图1-1（b）所示。ll(b)处的支反力Fn1的大小，再将曲轴旋转180°，依然保持中轴线水平，可测得Fn2的大小。重心距离曲轴大图1-1（二）称重法求轴对称物体的重心对于由横向对称面且横向对称面内有对称轴的均质物体，其重心必在对称轴上。*1图1-2首先将物体支于横向对称面内的两点,测出两个支点间的距离I,其中一点放在地磅上，由此可测得B头端支点的距离xC。依据平面平行力系，可以得到下边的两个多项式:按照前面的等式，可以求出重心的位置:四、实验数据及处理（一）悬吊法求不规则物体的重心（二）称重法求对称曲轴的重心。
将地磅和支架放置于多功能台面上。将曲轴的一断放于支架上，另一端放于支架上，使曲轴的连杆中心对准地磅的中心位置。并借助积铁块调节曲轴的中心位置使它成水平。记录此时地磅的读数FNi=1375g取下曲轴，记录地磅上积木的重量Fji=385gc•将曲轴转180，重复a步骤，测出此时地磅读数FN2=1560g取下曲轴，记录地磅上积木的重量Fji=0g测定曲轴两支点间的距离1=221mm估算曲轴的重心位置五、思考题1.在进行称重法求物体重心的实验中，什么诱因将影响实验的精度？答：影响实验精度的诱因有：1）地磅的精度；2）支点位置的确切度；3）曲轴中心线的水平度；4）曲轴支点宽度离检测的确切度，等。实验四四种不同荷载的观测与理解、实验目的：通过实验理解渐加载荷，冲击荷载，突加载荷和震动荷载的区别。、实验设备仪器：ZME-1型理论热学多功能实验台，地磅，沙包。三、实验原理方式:a•取出装有一定重量砂子的沙包，将砂子连续倒在右边的地磅上，观察地磅的读数；（渐加载荷）b•将砂子倒回沙包，并使沙包处于和地磅刚才接触的位置上，忽然释放沙包；（突加载荷）将沙包提取到一定高度，自由落下；（冲击荷载）d•把与沙包重量完全相同的能形成激振力的模型置于地磅上，打开开关使其震动，（震动荷载）力与时间的关系示意图500g渐加载荷突加载荷冲击荷载震动荷载四、思考题1•四种不同荷载分别作用于同一座桥上时，哪一种最不安全？答：通常情况下冲击荷载最不安全，若有共振则震动荷载也不安全。
2.请详述通过此次实验的收获。答：通过此次实验对四种荷载有了更明晰地认识。实验三转动力矩（三线摆求圆盘的转动力矩，用等效方式求非均质底盘摇臂的转动力矩）、实验目的：检测质心绕轴旋转的转动力矩。、实验设备仪器：ZME-1型理论热学多功能实验台、秒表、直尺、磁性圆锥铁等三、实验原理、方法:如图3-1所示三线摆，均质圆盘质量为m，直径为R，三线摆悬吊直径为r。当均质圆盘作扭转角为大于6度的微震动时,系统最大动能:&2max系统最大势能:一2aL0为圆盘的扭转振幅，0是摆线的扭转振幅对于保守系统机械能守恒，即:EkEp，经通分得因为：T—则圆盘的转动力矩：J。—22mgr可见测周期T可用上式估算出圆盘的转动力矩。L四、实验数据及处理1.（一）圆盘转动力矩的理论估算与实验检测已知：圆盘半径，R=d/2=50mm，33长度为5.5mm,材料密度7./m，吊线直径为r4141mm。用理论公式估算圆盘转动力矩：TOCo"1-5"h-mRRR5..75104.l""o""22实验检测：转动一侧手轮，使圆盘三线摆增长约60cm,给三线摆一个初始角（大于6度），释放圆盘后，使三线摆发生扭转震动，用秒表记录扭转十次或以上的时间，算出震动周期T。
用三线摆测周期估算圆盘转动力矩:线长L(cm)周期T（s）0.951.091.221.34J。将实测和估算结果添入下表:转动力矩4.-44.-44.-44.-4J°kgm2偏差(%)0.5290.7430.5240.0057由估算结果可以看出随着摆长的降低检测精度增强。(二)用等效方式求非均质(铝合金，铜，钢，记忆合金组成)底盘摇臂的转动力矩分别转动右边两个三线摆的手轮，让有非均质摇臂的圆盘三线摆增长至可接受的三线摆线长(>=600mm),也使配重相同的带有磁性的两个圆锥铁三线摆增长至相同的位置。已知：等效圆锥半径d20mm,高h1818mm，材料密度337./m。则两圆锥对中心轴O的转动力矩估算公式：J0式中：s为两圆锥的中心距。分别以不同的中心距s测出相应的扭转回落周期算出两个圆锥对中心轴的转动力矩Jo，填入下表,中心距S(mm)周期T(s)0.7750.8630.9751.1转动力矩.41e-53.96e-55.29e-58.33e-5并可勾画一定质量、一定摆长下周期与转动力矩之间的关系图测出与两个圆锥等重的非均质底盘摇臂的扭转震动周期：T0.925(s)T，并用理论公式计运用插入法，求得摇臂的转动力矩:J05.01e-5(kg五、思考题1.剖析底盘摇臂刚体和轴心相距较大时，对实验精度的影响？答：估算公式由机械能守恒推得，其中有微幅摆动条件；另外系统动能由绕定轴转动质心估算，若质心刚体与转动中心不重合，动能估算不确切，但是由此估算得的结果会偏小。
用三线摆扭转震动周期法求转动力矩，除方式偏差外，都会有周期测定精度、摆长、悬线直径等诱因的影响。实验五单自由度系统震动（弹簧质量系统的固有频度和半桥震动、自由震动、强迫震动）一、实验目的把握单自由度震动系统固有频度n与震动质量m和系统弹簧挠度k之间的关系n、k。■,m演示移相震动现象及其与自由震动和逼迫震动的区别。、实验设备仪器：ZME-1型理论热学多功能实验台、风速表、转速表、秒表等三、实验原理、方法:（一）单自由度线性系统的自由震动由一个质量块及弹簧的系统，在遭到初干扰（初位移或初速率）后，仅在系统的恢复力作用下在其平衡位置附近所作的震动称为自由震动。其运动微分多项式为：ms&kx0（无减振）其解为：Asin（nt）其中：aJx：淫，（二）单自由度线性系统的逼迫震动在随时间周期性变化的外力作用下，系统作持续震动称为逼迫震动，该外力称为干扰力。其震动微分多项式为：(有减振)等式全解为：xAe七sin(；(逼迫震动的振幅B可以表示为BBo22式中：B0h~2nH称为静力偏斜，表示系统在干扰力的幅值kH的静力作用下的偏斜。（三）推挽震动的基本特点：移相震动是一种比较特殊的现象。
它不同于逼迫震动，由于其没有固定周期性爱变的能量输入，但是移相震动的频度基本上取决于系统的固有特点。它也不同于自由震动，由于它并不随时间减小而衰减，系统震动时，维持震动的能量不象自由震动时一次输入，而是象逼迫震动那样持续地输入。但这一能源并不象逼迫震动时通过周期性的作用对系统输入能量二力平衡公理实验视频，而是对系统形成一个持续的作用，这个非周期性作用只有通过系统本身的震动才会变为周期性的作用，能量就能不断输入震动系统，因而维持系统的推挽震动。因而，它与逼迫震动的一个重要区别在于系统没有初始运动就不会造成移相震动，而逼迫震动则不然。四、实验项目（一）求单自由度系统的震动频度已知：高压输电模型的质量m0.138kg，砝码尺寸分别为100g和200g。用不同砝码挂吊在半方形模型上部中间的圆孔上，观察弹簧系统的变型，记录下质量震动的位移。估算系统的等效挠度和震动频度keq0.981.963.928.516.532.5兰8/448.5118.975N/m1118.9752 .1384.673Hz砝码重W（N）0.981.963.925.88位移L(mm)8.516.532.548.5（二）演示移相震动现象及其与自由震动和逼迫震动的区别，观察并定性剖析风速与振幅，风速与震动频度的关系。
开启变压器旋钮分别调至90~200V共分5级，使风机由低速逐级增长，用怠速仪，风速仪，秒表分别测出怠速，风速二力平衡公理实验视频，振幅，震动周期并做记录（注意：记录振幅时视线应与表针保持水平，测试间隔约3~5分钟），最后把变压器调至0,再观察震动情况。电流（V）9怠速（r/m）风速（m/s）振幅（mm）周期（s）剖析整个过程中那段为震动，那段为震动。为何震动周期无变化？（三）用现有的实验装置和配件演示逼迫震动现象五、思考题1•自由震动，推挽震动和逼迫震动的区别和各自的特征是哪些？自由震动：仅在系统的恢复力作用下在其平衡位置附近所作的震动称为自由震动。震动的频度取决于系统的固有特点。逼迫震动：在随时间周期性变化的外力作用下，系统作持续震动称为逼迫震动。自由震动成份在减振作用下迅速衰减，震动的频度最终取决于激励的频度。移相震动：系统输入持续但不是周期性的能量，通过系统本身的震动变为周期性的作用，输入震动系统，因而维持系统的推挽震动。系统没有初始运动就不会造成移相震动，推挽震动的频度基本上取决于系统的固有特点。