第一篇：納米實驗力學(xué)中的相關(guān)測試技術(shù)

納米實驗力學(xué)中的相關(guān)測試技術(shù)

摘 要：材料納觀力學(xué)特性與納米材料力學(xué)特性的測試是納米實驗力學(xué)的基本內(nèi)容。本文對納米硬度技術(shù)、納米云紋技術(shù)、掃描力顯微鏡技術(shù)等主要的幾種納米實驗力學(xué)測試技術(shù)進(jìn)行介紹，了解納米力學(xué)實驗技術(shù)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞 納米實驗力學(xué) 測試技術(shù)

引言

納米力學(xué)從研究的手段上可分為納觀計算力學(xué)和納米實驗力學(xué)。納米計算力學(xué)包括量子力學(xué)計算方法、分子動力學(xué)計算和跨層次計算等不同類型的數(shù)值模擬方法。納米實驗力學(xué)則有兩層含義：一是以納米層次的分辨率來測量力學(xué)場，即所謂的材料納觀實驗力學(xué)；二是對特征尺度為1-100nm之間的微細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行的實驗力學(xué)研究，即所謂的納米材料實驗力學(xué)。納米實驗力學(xué)研究有兩種途徑：一是對常規(guī)的硬度測試技術(shù)、云紋法等宏觀力學(xué)測試技術(shù)進(jìn)行改造，使它們能適應(yīng)納米力學(xué)測量的需要；另一類是創(chuàng)造如原子力顯微鏡、摩擦力顯微鏡等新的納米力學(xué)測量技術(shù)建立新原理、新方法。

本文中主要對當(dāng)今幾種主要材料納觀力學(xué)與納米材料力學(xué)特性測試方法：納米硬度技術(shù)、納米 云紋技術(shù)、掃描力顯微鏡技術(shù)等進(jìn)行概述。

一、納米硬度技術(shù)

隨著現(xiàn)代材料表面工程、微電子、集成微光機電 系統(tǒng)、生物和醫(yī)學(xué)材料的發(fā)展試樣本身或表面改性層厚度越來越小。傳統(tǒng)的硬度測量已無法滿足新材料研究的需要，于是納米硬度技術(shù)應(yīng)運而生。納米硬度計是納米硬度測量的主要儀器，它是一種檢測材料微小體積內(nèi)力學(xué)性能的測試儀器，包括壓痕硬度和劃痕硬度兩種工作模式。由于壓痕或劃痕深度一般控制在微米甚至納米尺度，因此該類儀器已成為電子薄膜、涂層、材料表面及其改性的力學(xué)性能檢測的理想手段。它不需要將表層從基體上剝離，便可直接給出材料表層力學(xué)性質(zhì)的空間分布。

1、納米壓痕法

納米壓痕硬度法是一類測量材料表面力學(xué)性能 的先進(jìn)技術(shù)。其原理是在加載過程中 試樣表面在壓頭作用下首先發(fā)生彈性變形，隨著載荷的增加試樣開始發(fā)生塑性變形，加載曲線呈非線性，卸載曲線反映被測物體的彈性恢復(fù)過程。通過分析加卸載曲線可以得到材料的硬度和彈性模量等參量。納米壓痕法不僅可以測量材料的硬度和彈性模量，還可以根據(jù)壓頭壓縮過程中脆性材料產(chǎn)生的裂紋估算材料的斷裂韌性，根據(jù)材料的位移壓力曲線與時間的相關(guān)性獲悉材料的蠕變特性。除此之外，納米壓痕法還用于納米膜厚度、微結(jié)構(gòu)，如微梁的剛度與撓度等的測量。

2、納米劃痕法

納米劃痕硬度計主要是通過測量壓頭在法向和切向上的載荷和位移的連續(xù)變化過程，進(jìn)而研究材料的摩擦性能、塑性性能和斷裂性能的。納米劃痕儀器的設(shè)計主要有兩種方案 納米劃痕計和壓痕計，合二為一即劃痕計的法向力和壓痕深度由高分辨率的壓痕計提供，同時記錄勻速移動的試樣臺的位移，使壓頭沿試樣表面進(jìn)行刻劃，切向力由壓桿上的兩個相互垂直的力傳感器測量納米劃痕硬度計和壓痕計相互獨立。納米劃痕硬度計，不僅可以研究材料的摩擦磨損行為，還廣泛應(yīng)用于薄膜的粘著失效和黏彈行為。對刻劃材料來說，不僅載荷和壓入深度是重要的參數(shù)，而且殘余劃痕的深度、寬度、凸起的高度在研究接觸壓力和實際摩擦也是十分重要的。目前，該類儀器已廣泛應(yīng)用于各種電子薄膜、汽車噴漆、膠卷、光學(xué)鏡 頭、磁盤、化妝品（指甲油和口紅）等的質(zhì)量檢測。

二、納米云紋法

云紋法是在20世紀(jì)60年代興起的物體表面全場變形的測量技術(shù)。從上世紀(jì)80年代以來,高頻率光柵制作技術(shù)已經(jīng)日趨成熟。目前高精度云紋干涉法通常使用的高密度光柵頻率已達(dá)到600～2400線/mm,其測量位移靈敏度比傳統(tǒng)的云紋法高出幾十倍甚至上百倍。近年來云紋法的研究熱點已進(jìn)入微納尺度的變形測量，并出現(xiàn)與各種高分辨率電鏡技術(shù)、掃描探針顯微技術(shù)相結(jié)合的趨勢。

1、顯微幾何云紋法

在光學(xué)顯微鏡下通過調(diào)整放大倍數(shù)將柵線放大到頻率小于40線/mm，然后利用分辨率高的感光膠片分別記錄變形前后的柵線，兩種柵線干涉后即可獲得材料表面納米級變形的云紋。

2、電子/ 離子束云紋法和電鏡掃描云紋法

利用電子/離子束抗蝕劑制作出10000線/mm的電子/離子束云紋光柵,這種光柵的應(yīng)用頻率范圍為40～20000線/mm,柵線的最小寬度可達(dá)到幾十納米。

電鏡掃描條紋的倍增技術(shù)用于單晶材料納米級變形測量。其原理是:在測量中,單晶材料的晶格結(jié)構(gòu)由透射電鏡(TEM)采集并記錄在感光膠片上作為試件柵,以幾何光柵為參考柵,最終通過透射電鏡放大倍數(shù)與試件柵的頻率關(guān)系對上述兩柵的干涉云紋進(jìn)行分析,即可獲得單晶材料表面微小的應(yīng)變場。

3、STM/晶格光柵云紋法

隧道顯微鏡(STM)納米云紋法是測量表面位移的新技術(shù)。測量中,把掃描隧道顯微鏡的探針掃描線作為參考柵,把物質(zhì)原子晶格柵結(jié)構(gòu)作為試件柵,然后對這兩組柵線干涉形成的云紋進(jìn)行納米級變形測量。運用該方法對高定向裂解石墨的納米級變形應(yīng)變進(jìn)行測試,得到隨掃描范圍變化的應(yīng)變場。

三、SFM納米力學(xué)測試

在掃描隧道顯微鏡(STM)發(fā)明以后,基于STM,人們又陸續(xù)發(fā)展一系列相似的掃描成像顯微技術(shù),它們包括原子力顯微鏡(AFM)、摩擦力顯微鏡(FFM)、磁力顯微鏡、靜電力顯微等,統(tǒng)稱為掃描力顯微鏡(SFM)。由于這些掃描力顯微鏡成像的工作原理是基于探針與被測樣品之間的原子力、摩擦力、磁力或靜電力,因此,它們自然地成為測量探針與被測樣品之間微觀原子力、摩擦力、磁力或靜電力的有力工具。采用原子力顯微鏡對飽和鐵轉(zhuǎn)鐵蛋白和脫鐵轉(zhuǎn)鐵蛋白與轉(zhuǎn)鐵蛋白抗體之間的相互作用進(jìn)行研究,通過原子力顯微鏡對分子間力的曲線進(jìn)行探測,比較飽和鐵轉(zhuǎn)鐵蛋白和脫鐵轉(zhuǎn)鐵蛋白與抗體之間的作用力的差異;采用磁力顯微鏡觀察Sm2Co17基永磁材料表面的波紋磁疇和條狀磁疇結(jié)構(gòu);使用摩擦力顯微鏡對計算機磁盤表面的摩擦特性進(jìn)行試;利用靜電力顯微鏡測量技術(shù),依靠輕敲模式(Tapping mode)和抬舉模式(Lift mode),用相位成像測量有機高分子膜-殼聚糖膜(CHI)的表面電荷密度空間分布等等。除此之外,近年來,SPM還用于測量化學(xué)鍵、納米碳管的強度,以及納米碳管操縱力方面的測量。利用透射電子顯微鏡和原子力顯微鏡原位加載,觀測單一納米粒子鏈的力學(xué)屬性和納觀斷裂;采用掃描電鏡、原子力顯微鏡對納米碳管的拉伸過程及拉伸強度進(jìn)行測等;基于原子力顯微鏡提出一種納米級操縱力的同步測量方法,進(jìn)而應(yīng)用該方法,成功測量出操縱、切割碳納米管的側(cè)向力信息等。這些SFM技術(shù)為研究納米粒子/分子、基體與操縱工具之間的相互作用提供最直接的原始力學(xué)信息和實驗結(jié)果。

四、參考文獻(xiàn)

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9、沈海軍 史友進(jìn) 納米實驗力學(xué)中的相關(guān)測試技術(shù)[J] 現(xiàn)代儀器2006

第二篇：游泳技術(shù)中的力學(xué)

游泳技術(shù)中的力學(xué)

摘要：凡涉及水環(huán)境的運動項目，運動員都不可忽視水的一條最重要的自然屬性——水是一種流體。在物理學(xué)中，研究流體宏觀運動的這部分力學(xué)稱為流體力學(xué)。它又可以流體靜力學(xué)和流體動力學(xué)，游泳項目因其必要的水環(huán)境與流力學(xué)有著不可分割的關(guān)系體。好的運動員不是改變水的流體屬性，而是借助于水中的各種力來實現(xiàn)自己的水中活動。

關(guān)鍵詞：流體力學(xué)

游泳技術(shù)

劃水

阻力

推動力

任何一種體育運動最合理最完善的程度，都必須依照一定的基礎(chǔ)原理進(jìn)行分析并加以應(yīng)用，游泳作為一項大眾化的體育項目也是如此。流體力學(xué)是游泳技術(shù)力學(xué)分析的理論基礎(chǔ)。在游泳技術(shù)中，運動員受力情況分析是較為復(fù)雜的這也是為什么游泳中有佼佼者，也有人卻不盡人意。理論與實際存在一定的差異、復(fù)雜的受力情況、個人的因素等就把運動員的有用水平分成三六九等。

要想分析游泳技術(shù)中的力學(xué)問題，首先了解一下水的自然屬性：（1）水的壓力

水有壓力。當(dāng)人在水中是，如果水的深度超過胸部，就會明顯感覺水的壓力存在，因為，此時人在水中呼吸變得完全不同于平時在陸上呼吸那樣輕松自如，尤其在吸氣時感到費力。這種現(xiàn)象就是水的壓力在起作用這是水的壓力帶來的不利之處。在水的壓力帶來呼吸調(diào)整問題的同時由于壓力相關(guān)的壓強為運動員提供了在水中漂浮的條件，根據(jù)壓強P深度h水的密度ρ之間的關(guān)系，即P＝ρgh，上下表面的壓強差形成的壓力差把人在水中托起。

（2）水的流動性

水具有流動性。在物理學(xué)中，運動是相對的，以運動員為參照物，在游泳過程中，人與水之間由于劃臂、蹬腿等動作產(chǎn)生相對運動，在水受到力的作用是會給人以反作用力，在力的作用下兩者產(chǎn)生性對運動，流速的大小產(chǎn)生不同壓強，由于壓強差造成的壓力差推動運動員運動。

（3）水的密度 密度是某種物質(zhì)的質(zhì)量和其體積的比值。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：ρ＝m／v，由于水的密度與人體相近，根據(jù)浮力公式：F=ρgv，所受浮力與重力相近。在產(chǎn)生的因運動造成的力的作用下，人可以把部分需要部位露出水面，完成簡單換氣。換氣過程中身體露出水面的情況與人體當(dāng)時受力有關(guān)，吸氣前由于手腳劃水作用改變原來受力平衡，使得頭部露出水面。在吸氣時胸腔變大，浮力變大，這是重力與浮力重新達(dá)到平衡。

在游泳過程中，要想取得好成績不僅要了解水的屬性，還要對力加以利用和克服： 1.阻力

游泳沒有走得快，與跑更無法相比，空氣與水對人體運動阻力的比值是其重要成因之一。這其中的主要原因是水的密度大約是空氣的1000倍。不像跑步、騎自行車或者其它常見的人類運動形式可以將肌肉的大部分能量轉(zhuǎn)換成前進(jìn)運動,我們游泳時幾乎要消耗90%多的能量去克服液體的阻力.當(dāng)然,水的密度也多少能給我們提供一些昂首翹尾的機會,這意味著我們可以或深或淺地在水面漂浮,但是這要取決于我們身體的胖瘦比例和肺活量的大小。“同一物體在同樣的速度下運動，水的阻力比空氣阻力大800多倍。”空氣阻力是水阻力的八百分之一。認(rèn)知這種阻力差，變換手掌劃水角度，減少水的阻力，增加游進(jìn)動力，是提高泳速的關(guān)鍵。

（1）迎面阻力指的是，游泳前進(jìn)時為了排開身體前方的水，而在迎面受到的阻力。這種阻力是游泳時的主要阻力之一。克服這種阻力的方法，就是盡量將身體成流線型。在這里，舉一個最簡單的例子。初學(xué)蛙泳的人，經(jīng)常會犯一個毛病，就是：收腿時大腿往肚子那里收。這是完全錯誤

圖1

的，因為這樣做破壞了流線型，讓大腿成為前進(jìn)時巨大的迎面阻力。正確的做法是小腿往屁股后面收。

（2）

摩擦阻力是水流過身體時，與身體摩擦而產(chǎn)生的。實驗證明，高速運動的物體，如飛機等，摩擦阻力起重要作用。而對于象游泳這樣的低速運動，摩擦阻力起的作用很小。所以，有些運動員剃光全身的毛，想以此減小阻力，其實并沒有實驗上的根據(jù)。現(xiàn)在有很多運動員穿鯊魚裝，性質(zhì)也是這樣。

（3）旋渦阻力是指，水在填充身體前進(jìn)以后留下的空間時，產(chǎn)生的旋渦對身體的阻力。這也是游泳時主要的阻力之一。這種阻力，在很多情況下，表現(xiàn)為浪花產(chǎn)生的阻力。克服這種阻力，也是盡量讓身體成為流線型。有的人游泳時，身體不是平著的，而是豎的或者斜的。這樣做，迎面阻力很大，旋渦阻力也很大，所以是不正確的。物體前面的形狀越不好，（非流線型），受力就大，物體后面的形狀越不好，漩渦就越多，壓力就越小，物體前后的壓力差越大，所受的形狀阻力（也稱漩渦阻力）越大。因此，在游泳時保持身體的圖2

流線型是非常重要的。在出發(fā)和轉(zhuǎn)身后的滑行中，身體要保持平直和一定的緊張度，做好流線型，以減少漩渦阻力（圖2）。蛙泳應(yīng)先伸臂再蹬腿。讓手臂接近伸直，做好流線型再蹬腿，不要屈臂在胸前或伸臂同時蹬腿。另外，蹬完腿應(yīng)拼攏伸直，不要彎曲分腿。爬泳、蝶泳、仰泳打腿時要伸直腳面，勾著腳都會在身后出現(xiàn)大面積的漩渦。

根據(jù)阻力公式

我們知道，游泳速度增加一倍，則阻力相應(yīng)增加4倍。這是在推進(jìn)阻力面積和正面阻力面積不變的情況下得到的結(jié)論。實際上運動員游進(jìn)速度提高時，手臂上的轉(zhuǎn)動點位置也隨之下降，這時推進(jìn)阻力面積和正面阻力面積的比值也發(fā)生變化。如果轉(zhuǎn)動點在肘部時，推進(jìn)阻力面積與正面阻力面積之比是1：3，當(dāng)運動員速度提高一倍時，手臂上的轉(zhuǎn)動位置由肘部降到腕部，這時的力量與速度關(guān)系就會很好的體現(xiàn)，可見提高游泳速度不僅要有力量上的優(yōu)勢，在水中的姿勢也有很大關(guān)系。同時也告訴我們，在向前做有效劃水的準(zhǔn)備動作時，不要過猛過快，如蛙泳向前伸臂，和收腿時，不能過猛過快，在爬泳、蝶泳、仰泳打腿時，不要主動向前彎曲小腿來打水。以免增加阻力。另外，游泳時，勻速地前進(jìn)，阻力相對要小些。爬泳和仰泳中，當(dāng)一臂結(jié)束劃水前或正結(jié)束劃水時，另一臂即開始劃水，使前進(jìn)速度比較均勻。而蝶泳則不然，兩臂同時劃水，不同時向前移臂，有“時快時慢”的情況，要費很大的力量去克服慣性。這就是爬泳、仰泳要比蝶泳游得快些和省力的原因之一。

2.推進(jìn)力

所謂推進(jìn)力顧名思義，就是推動前進(jìn)的動力，在游泳過程中，運動員為了在水中前進(jìn)通過相關(guān)部位的活動與水產(chǎn)生相互作用力，在水對人產(chǎn)生反作用力的情況下，人借助于這個反作用力在水中前進(jìn)，水的反作用力就是人的推進(jìn)力。那么在游泳比賽中，推動力就是運動員前進(jìn)的動力，這也是決定前進(jìn)速度的另一個重要因素。“因為游泳運動員不能把腳支撐在地面上，所以髖部就不能起到鞭把的作用,達(dá)不到使力量集中一點推動整個身體的實質(zhì)目的。當(dāng)我們以最大效率游泳的時候，軀干軸向轉(zhuǎn)動推動在移

圖3

臂的手臂前伸入水，同時也驅(qū)動另一只手臂向后推水。”推動力與阻力兩者共同作用在運動員身上，在二力的合力作用下運動員有了改變運動狀態(tài)的能力。

根據(jù)牛頓第三運動是定律，作用力和反作用力的大小相等，方向相反。我們在向后作有效劃臂、蹬（打）腿時，要盡量加大投影截面，和加快速度，這樣能獲得更大的反 作用力，即向前推進(jìn)力。例如蛙泳在向后蹬水的面積（而不是用腳底去蹬水）。而且蛙泳蹬腿，爬、仰、蝶泳打腿，都是用大腿帶小腿做“鞭打”的動作，一方面力臂長，費力大而劃水的效果差（圖3）。這是因為直臂劃水，會產(chǎn)生與前進(jìn)方向不一致的分力，這個力不是推動前進(jìn)，在爬泳，蝶泳中，造成身體上下起伏，而在仰泳中產(chǎn)生左右擺動。而高肘 圖4 屈臂劃水，使手掌和前臂形成最有效的劃水面和合理的劃水方向，并加長了有效的劃水路線，從而取得最大的推動力。（圖4）最不好劃水動作是沉（拖）肘反作用力大小相等，方向相反這一定律看，游泳時，應(yīng)直線向后劃水，但事實在實際中幾乎找不到一個完全直來直去劃水的優(yōu)秀運動員。這是因為水是液體，是可以移動的支撐物，劃水時，水對手產(chǎn)生反作用力的同 時也隨手向后流動，手再沿著直線劃這股還在向后流動的水時，就如逆水游泳一樣，效果就越差。而曲線劃水，就同民間搖櫓船的櫓一樣，曲線劃水，可以不停地對著相對靜止的“新水”給以作用，而得到支撐反作用力。可見，曲線劃水雖然會有分力，但比起“劃空”，推進(jìn)力還是要大得多。屈臂劃水，因為小臂和手掌的對水面不好，劃水面太小，劃不到水。從作用力和 結(jié)尾：在游泳過程中，技術(shù)占有關(guān)鍵地位，良好的游泳技術(shù)在很大程度上讓人節(jié)省體力，減小阻力，增加推動力。但是在游泳時，人除了要很好的掌握自身熟悉的技術(shù)因素外，還要關(guān)注與水環(huán)境的因素，在不同的水環(huán)境下，要有針對環(huán)境所獨有的特殊因素，例如：游泳池中的靜水環(huán)境和江河中的動水環(huán)境，根據(jù)當(dāng)時特有的條件在節(jié)省體力的情況下達(dá)到自己所希望的目的。文獻(xiàn)：

1.J Y 康西爾曼 游泳的力學(xué)原理 1974 2.張志田 賈玉瑞 溫仲華 游泳技術(shù)原理 1990 3.汪曦永 凡時芳 由中國游泳悉尼奧運失利引起的思考會 2001（02）4.伊協(xié)遠(yuǎn) 馬暉揚 莊禮賢 流體力學(xué)多層次課程體系建設(shè)與教育改革【J】教育與現(xiàn)代化 1990年02期

5.劉福錦 劉強 呂麗 天津體育學(xué)院報 2001 第3期 6.薛乃樹 物理教學(xué)探討：中教版 2004 第8期

第三篇：納米加工技術(shù)

納米加工技術(shù)及其應(yīng)用

江蘇科技大學(xué)機械學(xué)院

學(xué)號：139020021

姓名：原旭全

納米尺度的研究作為一門技術(shù),是80年代剛剛興起的.它所研究的對象是一般研究機構(gòu)很難涉獵的即非宏觀又非微觀的中間領(lǐng)域,有人稱之為介觀領(lǐng)域.所謂納米技術(shù)通常指納米級(0.1nm~l00nm)的材料、設(shè)計、制造、測量、控制和產(chǎn)品的技術(shù).納米技術(shù)主要包括納米級精度和表面形貌的測量;納米級表層物理、化學(xué)、機械性能的檢測;納米級精度的加工和納米級表層的加工一一原子和分子的去除、搬遷和重組;納米材料;納米級微傳感器和控制技術(shù);微型和超微型機械;微型和超微型機電系統(tǒng);納米生物學(xué)等;納米加工技術(shù)是納米技術(shù)的一個組成部分.納米加工的含義是達(dá)到納米級精度(包括納米級尺寸精度,納米級形位精度和納米級表面質(zhì)量)的加工技術(shù).其原理使用極尖的探針對被測表面掃描(探針和被側(cè)表面不接觸),借助納米級的三維位移控制系統(tǒng)測量該表面的三維微觀立體形貌.材料制造技術(shù).著名的諾貝爾獎獲得者Feyneman在20世紀(jì)60年代曾預(yù)言:如果我們對物體微小規(guī)模上的排列加以某種控制的話,我們就能使物體得到大量的異乎尋常的特性,就會看到材料的性能產(chǎn)生豐富的變化.他說的材料即現(xiàn)在的納米材料.納米材料是由納米級的超微粒子經(jīng)壓實和燒結(jié)而成的.它的微粒尺寸大于原子簇,小于通常的微粒,一般為l一100nm.它包括體積份數(shù)近似相等的兩部分:一是直徑為幾個或幾十個納米的粒子;二是粒子間的界面.納米材料的兩個重要特征是納米晶粒和由此產(chǎn)生的高濃度晶界.這導(dǎo)致材料的力學(xué)性能、磁性、介電性、超導(dǎo)性、光學(xué)乃至熱力學(xué)性能的改變.如:納米陶瓷由脆性變?yōu)?00%的延展性,甚至出現(xiàn)超塑性.納米金屬居然有導(dǎo)體變成絕緣體.金屬納米粒子摻雜到化纖制品或紙張中,可大大降低靜電作用.納米Tiq按一定比例加入到化妝品中,可有效遮蔽紫外線.當(dāng)前納米材料制造方法主要有:氣相法、液相法、放電爆炸法、機械法等.l)氣相法:1熱分解法:金屬撥基化合物在惰性介質(zhì)(N2或潔凈油)中熱分解,或在H沖激光分解.此方法粒度易控制,適于大規(guī)模生產(chǎn).現(xiàn)在用于Ni、Fe、W、M。等金屬,最細(xì)顆粒可達(dá)3一10nm.o真空

蒸發(fā)法:金屬在真空中加熱蒸發(fā)后沉積于一轉(zhuǎn)動圓的流動油面上;可用真空蒸餾使顆粒濃縮.此法平均顆粒度小于10nm.2)液相法:1沉積法:采用各種可溶性的化合物經(jīng)混合,反應(yīng)生成不溶解的氫氧化物、碳酸鹽、硫酸鹽或有機鹽等沉淀.把過濾后的沉淀物熱分解獲得高強超純細(xì)粉.采用此工藝制備出均質(zhì)的玻璃和陶瓷.由于該法可制備超細(xì)(10nm一100nm)、化學(xué)組成及形貌均勻的多種單一或復(fù)合氧化物粉料.已成為一種重要的超細(xì)粉的制備方法.3)放電爆炸法:金屬細(xì)絲在充滿惰性氣體的圓筒內(nèi)瞬間通人大電流而爆炸.此法可制造Mo.W等難熔金屬的超細(xì)顆粒(25一350nm),但不能連續(xù)操作.4)機械法:利用單質(zhì)粉末在攪拌球磨(AttritorMill)過程中顆粒與顆粒間和顆粒與球之間的強烈、頻繁的碰撞粉碎.近幾年大量采用攪拌磨,即利用被攪拌棍攪拌的研磨介質(zhì)之間的研磨,將粉料粉碎粉碎效率比球磨機或振動磨都高.(3)三束加工技術(shù):可用于刻蝕、打孔、切割、焊接、表面處理等.l)電子束加工技術(shù):電子束加工時,被加速的電子將其能量轉(zhuǎn)化成熱能,以便除去穿透層表面的原子,因此不易得到高精度.但電子束可以聚焦成很小的束斑(巾0.1林m)照射敏感材料.用電子刻蝕,可加工出0.1林m線條寬度.而在制造集成電路中實際應(yīng)用.2)離子束加工技術(shù):因離子直徑為0.Inm數(shù)量級.故可直接將工件表面的原子碰撞出去達(dá)到加工的目的.用聚焦的離子束進(jìn)行刻蝕,可得到精確的形狀和納米級的線條寬度.3)激光束加工技術(shù):激光束中的粒子是光子,光子雖沒有靜止質(zhì)量,但有較高的能量密度.激光束加工常用YAG激光器認(rèn)封.06林m)和Cq激光器位一10.63林m).激光束加工不是用光能直接撞擊去掉表面原子,而是光能使材料熔化、汽化后去掉原子.(4)LIGA(Lithographie,Galvanoforming,Abforming)技術(shù).這是最新發(fā)展的光刻、電鑄和模鑄的復(fù)合微細(xì)加工技術(shù).它采用深度同步輻射X射線光刻,可以制造最大高度為1000林m、高寬比為200的立體結(jié)構(gòu),加工精度可達(dá)0.1林m.刻出的圖形側(cè)壁陡峭,表面

光滑.加工微型器件可批量復(fù)制,加工成本低.目前,在LIGA工藝中再加入犧牲層的方法,使加工出的微器件一部分可脫離母體而能轉(zhuǎn)動或移動.這在制造微型電動機或其他驅(qū)動器時極為有用.LIGA技術(shù)對微型機械是非常有用的工藝方法.1與常規(guī)精加工的比較

納米級加工中.工件表面的原子和分子是直接加工的對象.即需切斷原子間的結(jié)合.納米加工實際已到了加工的極限.而常規(guī)的精加工欲控制切斷原子間的結(jié)合是無能為力的,其局限性在于: l)高精度加工工件時,切削量應(yīng)盡量小而常規(guī)的切削和磨削加工,要達(dá)到納米級切除量,切削刀具的刀刃鈍圓半徑必須是納米級,研磨磨料也必須是超細(xì)微粉.目前對納米級刃口半徑還無法直接測量.2)工藝系統(tǒng)的誤差復(fù)映到工件,工藝系統(tǒng)的受力/熱變形、振動、工件裝夾等都將影響工件精度.3)即使檢測手段和補償原理正確,加工誤差的補償也是有限的.4)加工過程中存在不穩(wěn)定因素.如切削熱,環(huán)境變化及振動等.由此可見.傳統(tǒng)的切削/磨削方法,一方面由于加工方法的局限或由于加工機床精度所限,顯示出在納米加工領(lǐng)域應(yīng)用裕度不足.另一方面,由于科技產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展,加工技術(shù)的極限不斷受到挑戰(zhàn).有研究表明,磨削可獲得o.35nm的表面粗糙度,但對如何實現(xiàn)穩(wěn)定、可靠的納米機加工以及觀察研究材料微加工過程力學(xué)性能則始終受到實驗手段的限制.因此納米機加工必須尋求新的途徑即直接用光子、電子、離子等基本粒子進(jìn)行加工.例如,用電子束光刻加工超大規(guī)模集成電路.2.微納米加工技術(shù)的分類

自人類發(fā)明工具以來,加工是人類生產(chǎn)活動的主要內(nèi)容之一.所謂加工是運用各種工具將原材料改造成為具有某種用途的形狀.一提到加工,人們自然會聯(lián)想到機械加工.機械加工是將某種原材料經(jīng)過切削或模壓形成最基本的部件,然后將多個基本部件裝配成一個復(fù)雜的系統(tǒng).某些機械加工也可以稱為微納米加工.因為就其加工精度而言,某些現(xiàn)代磨削或拋光加工的精度可以達(dá)到微米或納米量級.但本文所討論的微納米加工技術(shù)是指加工形成的部件或結(jié)構(gòu)本身的尺寸在微米或納米量級.微納米加工技術(shù)是一項涵蓋門類廣泛并且不斷發(fā)展中的技術(shù).在2004年國際微納米工程年會上,曾有人總結(jié)出多達(dá)60種微納米加工方法.可見實現(xiàn)微納米結(jié)構(gòu)與器件的方法是多樣的.本文不可能將所有微納米加工技術(shù)一一介紹.對這些加工技術(shù)的詳細(xì)介紹目前已有專著出版.筆者在此僅將已開發(fā)出的微納米加工技術(shù)歸納為三種類型作概括性的介紹

（1）平面工藝

以平面工藝為基礎(chǔ)的微納米加工是與傳統(tǒng)機械加工概念完全不同的加工技術(shù).圖1描繪了平面工藝的基本步驟.平面工藝依賴于光刻(lithography)技術(shù).首先將一層光敏物質(zhì)感光,通過顯影使感光層受到輻射的部分或未受到輻射的部分留在基底材料表面,它代表了設(shè)計的圖案.然后通過材料沉積或腐蝕將感光層的圖案轉(zhuǎn)移到基底材料表面.通過多層曝光,腐蝕或沉積,復(fù)雜的微納米結(jié)構(gòu)可以從基底材料上構(gòu)筑起來.這些圖案的曝光可以通過光學(xué)掩投影實現(xiàn),也可以通過直接掃描激光束,電子束或離子束實現(xiàn).腐蝕技術(shù)包括化學(xué)液體濕法腐蝕和各種等離子體干法刻蝕.材料沉積技術(shù)包括熱蒸發(fā)沉積,化學(xué)氣相沉積或電鑄沉積.圖1平面工藝的基本過程:在硅片上涂光刻膠、曝光、顯影,然后把膠 的圖形通過刻蝕或沉積轉(zhuǎn)移到其他材料

（2）探針工藝

探針工藝可以說是傳統(tǒng)機械加工的延伸,這里各種微納米尺寸的探針取代了傳統(tǒng)的機械切削工具.微納米探針不僅包括諸如掃描隧道顯微探針,原子力顯微探針等固態(tài)形式的探針,還包括聚焦離子束,激光束,原子束和火花放電微探針等非固態(tài)形式的探針.原子力探針或掃描隧道電子探針一方面可以直接操縱原子的排列,同時也可以直接在基底材料表面形成納米量級的氧化層結(jié)構(gòu)或產(chǎn)生電子曝光作用.這些固體微探針還可以通過液體輸運方法將高分子材料傳遞到固體表面,形成納米量級的單分子層點陣或圖形.非固態(tài)微探針如聚焦離子束,可以通過聚焦得到小于10nm的束直徑,由聚焦離子束濺射刻蝕或化學(xué)氣體輔助沉積可以直接在各種材料表面形成微納米結(jié)構(gòu).聚焦激光束已經(jīng)廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)加工工業(yè),作為切割或焊接工具.高度聚焦的激光束也可以直接剝蝕形成微納米結(jié)構(gòu),例如近年來出現(xiàn)的飛秒激光加工技術(shù).利用激光對某些有機化合物的光固化作用也可以直接形成三維立體微納米結(jié)構(gòu).只要加工的工具足夠小,即使傳統(tǒng)機械加工技術(shù)也有可能制作微米量級的結(jié)構(gòu).例如,利用聚焦離子束的微加工能力可以制造尖端小于10Lm的高速鋼銑刀.這種微型銑刀可以加工小于100Lm的溝槽或臺階結(jié)構(gòu).探針工藝與平面工藝的最大區(qū)別是,探針工藝只能以順序方式加工微納米結(jié)構(gòu).而平面工藝是以平行方式加工,即大量微結(jié)構(gòu)同時形成.因此平面工藝是一種適合于大生產(chǎn)的工藝.但探針工藝是直接加工材料,而不是像平面工藝那樣通過曝光光刻膠間接加工.3納米級加工的關(guān)鍵技術(shù)

(l)測量技術(shù)

納米級測量技術(shù)包括納米級精度的尺寸和位移的測量、納米級表面形貌的測量.納米級測量技術(shù)主要有兩個發(fā)展方向:1)光干涉測量技術(shù):可用于長度、位移、表面顯微形貌的精確測量.用此原理測量的方法有雙頻激光干涉測量、光外差干涉測量、X射線干涉測量等.2)掃描探針顯微測量技術(shù):主要用于測量表面微觀形貌.用此原理的測量方法有掃描隧道顯微鏡(STM)和原子力顯微鏡(AFM)等.(5)掃描隧道顯微加工技術(shù)(sTM).掃描隧道顯微加工技術(shù)是納米加工技術(shù)中的最新發(fā)展,可實現(xiàn)原子、分子的搬遷、去除、增添和排列重組,可實現(xiàn)極限的精加工或原子級的精加工.近年來這方面發(fā)展迅速,取得多項重要成果.1990年美國Eigler等人,在低溫和超真空環(huán)境中,用STM將鎳表面吸附的xe(氛)原子逐一搬遷,最終以35個Xe原子排成IBM3個字母,每個字母高snm.Xe原子間最短距離約為Inm,以后他們又實現(xiàn)了原子的搬遷排列.在鉑單晶的表面上,將吸附的一氧化碳分子用sTM搬遷排列起來,構(gòu)成一個身高snm的世界上最小人的圖樣.此“一氧化碳小人”的分子間距僅為0.snm.將STM用于納米級光刻加工時,它具有極細(xì)的光斑直徑,可以達(dá)原子級,可得到10nm寬的線條圖案.4微型機械和微型機電系統(tǒng)

(l)微型機械.現(xiàn)在微型機械的研究已達(dá)到較高水平,已能制造多種微型零件和微型機構(gòu).已研制成功的三維微型機械構(gòu)件有微齒輪、微彈簧、微連桿、微軸承等.微執(zhí)行器是比較復(fù)雜、難度大的微型器件,研制成功的有微閥、微泵、微開關(guān)、微電動機等.(2)微型機電系統(tǒng).MEMS是在微電子工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來的多學(xué)科交叉的前沿研究領(lǐng)域.是納米加工技術(shù)走向?qū)嵱没?能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益的主要領(lǐng)域.比如:l)微型機器人是一個非常復(fù)雜的機電系統(tǒng).美國正在研制的無人駕駛飛機僅有蜻蜓大小,并計劃進(jìn)一步縮小成蚊子機器人,用于收集情報和竊聽.醫(yī)用超微型機器人是最有發(fā)展前途的應(yīng)用領(lǐng)域.它可進(jìn)入人的血管,從主動脈管壁上刮去堆積的脂肪,疏通患腦血栓病人阻塞的血管.日本制定了采用機器人外科醫(yī)生的計劃,并正在開發(fā)能在人體血管中穿行、用于發(fā)現(xiàn)并殺死癌細(xì)胞的超微型機器人.2)微型慣性儀表:慣性儀表是航空、航天、航海中指示方向的導(dǎo)航儀器,由于要求體積小、重量輕、精度高、工作可靠.因此是微型機電系統(tǒng)應(yīng)用的理想領(lǐng)域.現(xiàn)在國外已有微型加速度幾何微型陀螺儀的商品生產(chǎn),體積和重量都很小,但尚需提高精度.由于MEMs的發(fā)展已初具基礎(chǔ),微型器件的發(fā)展也已達(dá)到一定水平,同時有微電子工業(yè)制造集成電路的經(jīng)驗可借鑒,各產(chǎn)業(yè)部門又有使用MEMS的要求,因此現(xiàn)在MEMS的發(fā)展條件已具備.4.微納米加工技術(shù)發(fā)展趨勢

微納米加工技術(shù)是一項不斷發(fā)展中的技術(shù).新技術(shù)取代老技術(shù),先進(jìn)技術(shù)取代落后技術(shù)是客觀發(fā)展規(guī)律.加工技術(shù)本身從來都只是手段,其目的是服務(wù)于科學(xué)研究或工業(yè)產(chǎn)品開發(fā)與生產(chǎn).因此新的科研課題或新的工業(yè)產(chǎn)品開發(fā)會不斷對加工技術(shù)提出新的要求.新的加工技術(shù)將會不斷出現(xiàn).5.參考文獻(xiàn)

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第四篇：實驗力學(xué)學(xué)習(xí)心得

實驗力學(xué)學(xué)習(xí)心得

曾經(jīng)對力學(xué)的認(rèn)識很懵懂，以前在我心中力學(xué)是一個很抽象的東西，我一直認(rèn)為力學(xué)更多的是在圖紙上的演算與推導(dǎo)，凡是與力相關(guān)的事物都屬于力學(xué)范疇。對于力學(xué)應(yīng)用方面的理解，也只是粗略的知道它會應(yīng)用于航空航天、機械、土木、交通、能源、化工、材料、環(huán)境、船舶與海洋等等，但原理是什么，方法是怎樣的，我想也絕不只是我最初理解的只是一些受力分析那么簡單。而對實驗力學(xué)這門課的學(xué)習(xí)則是讓我們知道了目前所學(xué)的這些知識與它所應(yīng)用的工程實際相聯(lián)系的途徑和方法。

簡單的來說，實驗力學(xué)就是用實驗的方法求解力學(xué)問題。即用實驗方法測量在力的作用下，物體產(chǎn)生的位移、速度、加速度、應(yīng)變（形變）、應(yīng)力、振動頻率等物理量。工程實驗力學(xué)中對實驗力學(xué)的定義是用實驗方法測量應(yīng)變、應(yīng)力和位移。也稱為實驗應(yīng)力分析。在我現(xiàn)在學(xué)習(xí)了這門課之后的理解，實驗力學(xué)是解決工程問題中力學(xué)問題的一個重要環(huán)節(jié)，是求解其力學(xué)問題的中間環(huán)節(jié)，通過實驗力學(xué)方法測得所需物理量，最終求出結(jié)果。

通過課程認(rèn)知，我了解了解決力學(xué)問題的方法主要有兩個：理論方法和實驗方法。理論方法就是理論方法就是將實際問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型，建立方程，然后求解。它主要有解析法和數(shù)值法，理論方法的解答是數(shù)學(xué)模型的解答，只有實際問題與數(shù)學(xué)模型相符時才是精確的，這也是它的局限性。而我們這學(xué)期學(xué)的實驗力學(xué)的方法就是在實際問題上直接測量。我們這學(xué)期做了三個實驗力學(xué)的實驗，分別是測量電橋特性，動態(tài)應(yīng)變測量和光測彈性學(xué)方法。這三個實驗就用到了實驗應(yīng)力分析的方法——電測，振動測量，光測。實驗力學(xué)的實驗結(jié)果更可靠，并且可以發(fā)現(xiàn)新問題，開創(chuàng)新領(lǐng)域。不過它也有它的缺點就是測量都有誤差，并且實驗儀器和材料昂貴，這也導(dǎo)致了費用高。不過，理論分析和實驗分析是相輔相成。理論的建立需要實驗分析的成果，發(fā)現(xiàn)新問題，建立新理論。實驗設(shè)計和實施需要理論分析做指導(dǎo)。復(fù)雜問題需要需要理論與實驗共同完成。

正如我剛剛說的，誤差是實驗方法的一個弊端，也是不可避免的，但隨著測試手段的改進(jìn)和測量者水平的提高，可以減少誤差，或者減少誤差的影響，提高實驗準(zhǔn)確程度。實驗誤差按其產(chǎn)生原因和性質(zhì)，可以分為系統(tǒng)性誤差、偶然性誤差和過失誤差（粗差）三種。實驗力學(xué)這門課，同樣教會了我們?nèi)绾稳p少誤差。比如對稱法、初載荷法、增量法消除系統(tǒng)誤差。還有通過分析給出修正公式用來消除系統(tǒng)誤差，或者定期用更準(zhǔn)確的儀器校準(zhǔn)實驗儀器以減少實驗誤差，校準(zhǔn)時做好記錄供以后修正數(shù)據(jù)用。偶然性誤差難以排除，但可以用改進(jìn)測量方法和數(shù)據(jù)處理方法，減少對測量結(jié)果的影響。例如用多次測量取平均值配合增量法，可以使偶然性誤差相互抵消一部分，得到最佳值。過失誤差是指明顯與實際不符，沒有一定的規(guī)律。這在我們實驗中也會經(jīng)常出現(xiàn)，通常這些都是由于疏忽大意、操作不當(dāng)或設(shè)備出了故障引起明顯不合理的錯值或異常值，一般都可以從測量結(jié)果中加以剔除。

我們主要做了三個實驗，測量電橋特性，動態(tài)應(yīng)變測量和光測彈性學(xué)方法。給自己印象最深刻的就是第一個實驗。橋路變換接線實驗是在等強度實驗梁上進(jìn)行，當(dāng)時是要在梁的上下表面哥粘貼兩個應(yīng)變片。當(dāng)時老師在黑板上畫了三個圖，可是我當(dāng)時連最基本的圖都看不懂，根本不知道哪個是應(yīng)變片哪個是電阻的意思。接下來在粘應(yīng)變片的時候也遇到了各種麻煩，應(yīng)變片倒是沒粘好幾個，但是手上已經(jīng)一團(tuán)糟。好不容易把應(yīng)變片粘好后，需要用焊錫把電線連上，在仔細(xì)琢磨過到底那根線連哪個之后，又遇到了新的麻煩就是那個怎么焊都焊不上，后來找來老師才知道原來是我們那一組的電烙鐵有問題，換了個，才繼續(xù)把這個艱辛的實驗做完。這個實驗做了不少時間，也著實費了不少的功夫，不過通過這個實驗我認(rèn)識到了自己身上很多的不足但確實學(xué)到了不少的東西。對應(yīng)變電測法有了更深刻的認(rèn)識。比如電阻應(yīng)變的半橋接線法和全橋接線法，拉壓、扭轉(zhuǎn)、彎曲以及組合變形的電測原理還有記憶猶新的貼片、應(yīng)變計的正確使用。

我們第二個實驗動態(tài)應(yīng)變測量當(dāng)時是完全用電腦軟件操作的。隨時間而變的應(yīng)變叫做動態(tài)應(yīng)變。它會在處在一定的運動狀態(tài)以及承受的載荷按一 定的規(guī)律變化的情況下產(chǎn)生。動態(tài)應(yīng)變測量目的主要有1）記錄動態(tài)波形2）最大動態(tài)應(yīng)變3）頻譜（頻率及振幅）4）疲勞強度校核。通過實驗，也讓我認(rèn)識到了應(yīng)變波的兩種傳播形式：（1）應(yīng)變從構(gòu)件表面?zhèn)鬟f到敏感柵。（2）應(yīng)變波沿柵長方向的傳播。第三個實驗是光測彈性學(xué)方法，它是利用偏振光通過具有雙折射效應(yīng)的透明受力模型，從而獲得干涉條紋圖，由于干涉條紋與模型內(nèi)主應(yīng)力的大小和方向有一定關(guān)系，因此可以直接觀察到模型內(nèi)應(yīng)力分布情況。但是這種方法的缺點是周期長，成本較高。光彈法是一種模型實驗，它的一大特點就是直觀性強以及全場顯示與分析。它的條紋可直接表示應(yīng)力分布情況，特別是用于有應(yīng)力集中的情況。至今想起當(dāng)時觀察到的圖像還是會不由的感嘆力學(xué)模型奇特的美麗。

力學(xué)是基礎(chǔ)學(xué)科，又是技術(shù)科學(xué)，其發(fā)展橫跨理工，與各行業(yè)的結(jié)合是非常密切的。實驗力學(xué)是將我們所學(xué)的基礎(chǔ)知識同實際應(yīng)用相聯(lián)系的一個重要的橋梁。由于相關(guān)行業(yè)的發(fā)展與國名經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展同步，使得力學(xué)在其中多項技術(shù)的發(fā)展中起著重要的甚至是關(guān)鍵的作用。我們以后的方向會有很多，既可以從事力學(xué)教育與研究工作，又可以從事與力學(xué)相關(guān)的機械、土木、航空航天、交通、能源、化工等工程專業(yè)的設(shè)計與研究工作，還可以從事數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、天文、地球或生命等基礎(chǔ)學(xué)科的教育與研究工作。不僅如此，隨著力學(xué)學(xué)科的發(fā)展，本世紀(jì)將產(chǎn)生一些新的學(xué)科結(jié)合點，如生物醫(yī)學(xué)工程、環(huán)境與資源、數(shù)字化信息等。經(jīng)典力學(xué)與納米技術(shù)一起孕育了微納米力學(xué)將力學(xué)知識應(yīng)用于生物領(lǐng)域產(chǎn)生量生物力學(xué)和仿生力學(xué)：這些都是近年來力學(xué)學(xué)科發(fā)展的亮點。可以預(yù)計，隨著社會的發(fā)展，力學(xué)學(xué)科與環(huán)境和人居工程等專業(yè)的學(xué)科交叉也將進(jìn)一步加強。從這個意義上講，實驗力學(xué)的應(yīng)用也將更為廣泛并且不斷進(jìn)步。

很感謝老師這學(xué)期為我們傳授的知識，受益匪淺。

第五篇：力學(xué)實驗教學(xué)大綱

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普通物理實驗（力學(xué)）教學(xué)大綱

（物理系物理教育專業(yè)用）

實驗?zāi)康模罕菊n程是對理科學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實驗訓(xùn)練的一門必修課程，通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解科學(xué)實驗的主要過程與基本方法，培養(yǎng)學(xué)生熟練、扎實的實驗基本知識、方法和技能，培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)素質(zhì)，創(chuàng)新精神和實踐能力，為今后的學(xué)習(xí)和工作奠定基礎(chǔ)。

基本要求：本課程要求學(xué)生對基本物理現(xiàn)象進(jìn)行觀察和研究，學(xué)習(xí)基本物理量的測量方法，學(xué)習(xí)常用測量儀器的結(jié)構(gòu)原理和測量方法，提高學(xué)生的基本實驗?zāi)芰Α⒎治瞿芰Α⒈磉_(dá)能力和綜合設(shè)計能力。通過完成一定數(shù)量的力學(xué)、熱學(xué)實驗，應(yīng)達(dá)到如下要求：

1、掌握常用基本物理實驗儀器的原理和性能，學(xué)會正確使用、調(diào)節(jié)和讀數(shù)。

2、了解一些物理量的測量方法，知道如何根據(jù)實驗要求確定實驗方案、選擇實驗儀器、設(shè)備，如何減少實驗誤差。學(xué)會對實驗進(jìn)行誤差分析和不確定度評定的基本方法，正確運用有效數(shù)字，學(xué)會定性判斷和定量估算實驗結(jié)果的可靠性。

3、養(yǎng)成良好的實驗習(xí)慣和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)，特別是嚴(yán)肅認(rèn)真對待實驗數(shù)據(jù)，杜絕弄虛作假，樹立實事求是的科學(xué)態(tài)度和道德。

第一部分 力學(xué)實驗（36 學(xué)時）

緒論（誤差理論）4 學(xué)時

實驗一 長度測量

要求：練習(xí)使用測長度的幾種儀器；做好實驗記錄和計算不確定度。實驗類型：驗證實驗 學(xué)時分配：2 學(xué)時

實驗二 自由落體運動

要求：學(xué)習(xí)用自由落下的物體測量重力加速度，對組合測量進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。實驗類型：驗證實驗 學(xué)時分配：2 學(xué)時

實驗三 密度的測量

要求：熟習(xí)物質(zhì)密度的測量方法，測定規(guī)則和不規(guī)則物體的密度。實驗類型：驗證實驗 學(xué)時分配：2 學(xué)時

實驗四 傾斜氣墊導(dǎo)軌上滑塊運動的研究

要求：用傾斜氣墊導(dǎo)軌測定重力加速度，分析和修正實驗中的部分系統(tǒng)誤差分量。實驗類型：綜合實驗 學(xué)時分配：2 學(xué)時

實驗五 阻尼振動

要求：觀察彈簧振子在有阻尼情況下的振動，測定表征阻尼振動特征的一些參量，利用動態(tài)法測定

滑塊和導(dǎo)軌之間的粘性阻尼常量。更多免費資料請訪問：豆丁教育百科

實驗類型：綜合實驗 學(xué)時分配：2 學(xué)時

實驗六 單擺

要求：使用停表和米尺測單擺周期和長度，求出當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭 值，考查單擺的系統(tǒng)誤差對測重

力加速度的影響。實驗類型：驗證實驗 分配學(xué)時：2 學(xué)時

實驗七 楊氏彈性模量測量

要求：用伸長法測定金屬絲的楊氏模量，學(xué)習(xí)光杠桿的原理并掌握使用方法。實驗類型：綜合實驗 學(xué)時分配：2 學(xué)時

實驗八 轉(zhuǎn)動慣量的測定

要求：測量不同形狀物體的轉(zhuǎn)動慣量。實驗類型：綜合實驗 學(xué)時分配：2 學(xué)時

實驗九 弦振動的研究

要求：觀察弦振動時形成的駐波，測量均勻弦線上橫波的傳播速度及均勻弦線的線密度。實驗類型：綜合實驗 學(xué)時分配：2 學(xué)時

實驗十 復(fù)擺振動的研究

要求：考查復(fù)擺振動時振動周期與質(zhì)心到支點距離的關(guān)系，測出重力加速度、回轉(zhuǎn)半徑和轉(zhuǎn)動慣量。

實驗類型：綜合實驗 學(xué)時分配：2 學(xué)時

實驗十一 牛頓第二定律的驗證

要求：學(xué)習(xí)在氣墊導(dǎo)軌上驗證牛頓第二定律 實驗類型：驗證實驗 學(xué)時分配：2 學(xué)時

實驗十二 彈簧振子的研究

要求：研究彈簧本身質(zhì)量對振動的影響 實驗類型：綜合實驗 學(xué)時分配：2 學(xué)時

實驗十三 碰撞實驗

要求：驗證動量守恒定理，了解非完全彈性碰撞和完全非彈性碰撞的特點。實驗類型：驗證實驗 分配學(xué)時：2 學(xué)時

實驗十四 慣性秤

要求：掌握用慣性秤測定物體質(zhì)量的原理和方法，了解儀器的定標(biāo)和使用。實驗類型：綜合實驗 學(xué)時分配：2 學(xué)時