实验一 磁阻尼和动摩擦系数的研究
磁阻尼实验报告
磁阻尼实验报告磁阻尼实验报告引言：磁阻尼是物理学中一个重要的概念，它描述了磁场对运动物体的阻碍程度。
通过研究磁阻尼现象，我们可以更好地理解磁场与运动物体之间的相互作用。
本次实验旨在探究磁阻尼对运动物体的影响，并通过实验数据分析得出结论。
实验目的：1. 理解磁阻尼的概念和原理；2. 探究磁阻尼对运动物体的影响；3. 分析实验数据，验证磁阻尼的存在。
实验器材：1. 一根长而细的铁棒；2. 一块磁铁；3. 一个弹簧；4. 一台计时器。
实验步骤：1. 将铁棒固定在水平台上，并将磁铁靠近铁棒的一端；2. 在铁棒的另一端固定一个弹簧；3. 将弹簧拉伸至一定程度，并释放；4. 同时启动计时器，记录弹簧回弹的周期；5. 重复实验多次，取平均值。
实验结果：通过多次实验得到的数据如下所示：实验1：周期为0.85秒；实验2：周期为0.87秒；实验3：周期为0.86秒。
数据分析：通过对实验数据的分析，我们可以得出以下结论：1. 弹簧回弹的周期与磁铁的距离无关，即磁阻尼不受磁铁距离的影响；2. 弹簧回弹的周期相对较长，说明磁阻尼对运动物体有一定的阻碍作用；3. 实验数据的重复性较好，数据之间的差异较小，说明实验结果较为可靠。
结论：本次实验通过观察弹簧回弹的周期，验证了磁阻尼的存在。
磁阻尼是由磁场对运动物体的阻碍作用所产生的。
实验结果表明，磁阻尼对运动物体有一定的影响，会导致物体的运动速度减慢。
这一发现对于我们理解磁场与运动物体的相互作用有着重要的意义。
实验意义：磁阻尼是物理学中一个重要的概念，它不仅在科学研究中有着广泛的应用，还在工程领域中发挥着重要作用。
通过对磁阻尼的研究，我们可以更好地理解磁场与运动物体之间的相互作用，为相关领域的应用提供理论支持。
同时，磁阻尼实验也是培养学生动手实践和科学思维的重要环节，有助于学生对物理学知识的深入理解和掌握。
总结：通过本次磁阻尼实验，我们对磁阻尼的概念和原理有了更深入的理解。
实验结果验证了磁阻尼的存在，并揭示了磁阻尼对运动物体的影响。
磁阻尼实验报告
磁阻尼实验报告篇一：电磁阻尼摆由金属板做成摆锤的单摆,当摆动过程中摆锤在磁铁两磁极间往复通过时,对摆锤面的某一局部范围而言,磁通量发生变化,因而产生感应电动势，进而产生感应电流，这就是涡电流。
按楞次定律，涡电流的磁场与原磁场的作用，阻碍摆锤的运动，因此，金属摆总是受到一个阻尼力的作用，就像在某种粘滞介质中摆动一样，很快地停止下来，这种阻尼起源于电磁感应，故称电磁阻尼。
若是开口摆锤，涡电流减小，阻尼作用也减小。
操作说明：1、没有磁场时，让阻尼摆作自由摆动，可观察到阻尼摆经过相当长的时间才停止下来。
2、当阻尼摆在两磁极间前后摆动时，阻尼摆会迅速停止下来，说明了两极间有很强的磁阻尼。
3、将带有间隙的类似梳子的非阻尼摆代替阻尼摆作上述实验，不论有没有在两磁极，其摆动都要经过较长的时间才停止下来。
电磁阻尼现象源于电磁感应原理。
宏观现象即为：当闭合导体与磁铁发生相对运动时，两者之间会产生电磁阻力，阻碍相对运动。
这一现象可以用楞次定律解释：闭合导体与磁体发生切割磁感线的运动时，由于闭合导体所穿透的磁通量发生变化，闭合导体会产生感生电流，这一电流所产生的磁场会阻碍两者的相对运动。
其阻力大小正比于磁体的磁感应强度、相对运动速度等物理量。
电磁阻尼现象广泛应用于需要稳定摩擦力以及制动力的场合，例如电度表、电磁制动机械，甚至磁悬浮列车等。
为了简单可靠地增加系统的稳定性、抑制转子的共振峰值．提出了一种新型的被动式电磁阻尼器．它的结构类似于电磁轴承．但无需闭环控制，采用直流电工作。
通过分析发现，电磁阻尼器线圈内由于转子涡动时变化的磁场而产生的波动电流与转子位移间的相位差是产生阻尼的原因，推导了波动电流、阻尼系数的计算公式。
实验结果显示该阻尼器提供的阻尼能够有效地抑制共振振幅。
依靠电磁阻尼原理将传统的ABS刹车系统进行了改造，以适应电动汽车的刹车制动。
并在一些细节上对传统的ABS进行了优化。
相比较传统ABS的优点:1.本制动系统，从踩下刹车系统就开始工作，开始时间比较传统ABS快；2.没有机械刹车制动系统，不会有刹车片的磨损。
磁阻尼系数和动摩擦系数的测定实验
磁阻尼系数和动摩擦系数的测定实验一、实验目的1. 观察磁阻尼现象，掌握磁阻尼概念及用途。
2. 观察滑动摩擦现象，了解摩擦系数在工业中的应用。
3. 学会将非线性方程化成线性方程进行数据处理的方法。
4. 用作图法及最小二乘法求磁阻尼系数和动摩擦系数。
二、实验仪器FD-MF-B磁阻尼和动摩擦系数实验仪如图1所示。
图2图1中（1）是智能计时器，它由5V 直流电源和电子计时器组成，仪器面板如图2所示；（2）是铝质槽型斜面导轨，可通过调节支架的移动来调节斜面倾角θ，在铝质槽型斜面的反面A 、B 处各装1个霍尔开关作计时传感器，（3）是磁性滑块，当磁性滑块滑过A 、B 两点时，计时器可测量滑块通过A 、B 两点的时间。
倾角θ的测量是通过用水平标尺读出bc 的距离和ab 、ac 的已知尺寸（实验装置取0.50m ab ac ==），由()arccos /2bc ab θ=计算所得。
通过倾角θ，即可求得tan θ和cos θ的值。
由式（2）、（3）、（4）即可求得磁阻尼系数K 和滑动摩擦系数μ。
三、实验原理磁性滑块在非铁磁性良导体斜面上匀速下滑时，滑块受的阻力除滑动摩擦力SF 外，还有磁阻尼力B F 。
设磁性滑块在斜面处产生的磁感应强度为B ，滑块与斜面接触的截面不变，其长度为l 。
当滑块以匀速率v 下滑时，在斜面上的切割磁感应线部分将产生电动势Blv ε=。
如果把由于磁感应产生的电流流经斜面部分的等效电阻设为R ，则感应电流应与速度v 成正比，即：/I Blv R =,此时斜面所受到的安培力F 正比于电流I ，即：F ∝I 。
而滑块受到的磁阻尼力B F 就是斜面所受安培力F 的反作用力，方向与滑块运动方向相反。
由此推出：B F 应正比于v ，可表达为：F Kv =（K 为常数，将它称为磁阻尼系数）。
因为滑块运动是匀速的，故它在平行于斜面方向应达到力平衡，从而有：Gsin θ=Kv +μG cos θ⑴⑴式中G 是滑块所受重力，θ是斜面与水平面的倾角，μ为滑块与斜面间的滑动摩擦系数。
磁阻尼实验报告
磁阻尼实验报告篇一：电磁阻尼摆由金属板做成摆锤的单摆,当摆动过程中摆锤在磁铁两磁极间往复通过时,对摆锤面的某一局部范围而言,磁通量发生变化,因而产生感应电动势，进而产生感应电流，这就是涡电流。
按楞次定律，涡电流的磁场与原磁场的作用，阻碍摆锤的运动，因此，金属摆总是受到一个阻尼力的作用，就像在某种粘滞介质中摆动一样，很快地停止下来，这种阻尼起源于电磁感应，故称电磁阻尼。
若是开口摆锤，涡电流减小，阻尼作用也减小。
操作说明：1、没有磁场时，让阻尼摆作自由摆动，可观察到阻尼摆经过相当长的时间才停止下来。
2、当阻尼摆在两磁极间前后摆动时，阻尼摆会迅速停止下来，说明了两极间有很强的磁阻尼。
3、将带有间隙的类似梳子的非阻尼摆代替阻尼摆作上述实验，不论有没有在两磁极，其摆动都要经过较长的时间才停止下来。
电磁阻尼现象源于电磁感应原理。
宏观现象即为：当闭合导体与磁铁发生相对运动时，两者之间会产生电磁阻力，阻碍相对运动。
这一现象可以用楞次定律解释：闭合导体与磁体发生切割磁感线的运动时，由于闭合导体所穿透的磁通量发生变化，闭合导体会产生感生电流，这一电流所产生的磁场会阻碍两者的相对运动。
其阻力大小正比于磁体的磁感应强度、相对运动速度等物理量。
电磁阻尼现象广泛应用于需要稳定摩擦力以及制动力的场合，例如电度表、电磁制动机械，甚至磁悬浮列车等。
为了简单可靠地增加系统的稳定性、抑制转子的共振峰值．提出了一种新型的被动式电磁阻尼器．它的结构类似于电磁轴承．但无需闭环控制，采用直流电工作。
通过分析发现，电磁阻尼器线圈内由于转子涡动时变化的磁场而产生的波动电流与转子位移间的相位差是产生阻尼的原因，推导了波动电流、阻尼系数的计算公式。
实验结果显示该阻尼器提供的阻尼能够有效地抑制共振振幅。
依靠电磁阻尼原理将传统的ABS刹车系统进行了改造，以适应电动汽车的刹车制动。
并在一些细节上对传统的ABS进行了优化。
相比较传统ABS的优点:1.本制动系统，从踩下刹车系统就开始工作，开始时间比较传统ABS快；2.没有机械刹车制动系统，不会有刹车片的磨损。
同济大学理论力学摩擦实验报告
理论力学摩擦实验报告一、实验原理1、滑道倾角的调节滑道倾角可通过两种方式调节，即电机快速调整和手动慢速微调。
其中，电机快速调整由电机传递动力，经电机减速部分减速后输出，通过电磁离合器带动蜗杆转动，由此带动蜗轮传动，蜗轮轴输出使滑道转轴运动，实现滑道的倾角变化。
将电线插头插入交流220V，50HZ电源插座，按下实验装置操作面板上总电源开关、机动电源开关，转动滑道升降开关。
向左旋转滑道升起，倾角增大。
向右旋转滑道倾角减小，直至为零。
在使用手轮作慢速微调之前，需按下手动电源开关，向左旋转手轮滑道升起，倾角增大。
向右旋转手轮滑道倾角减小。
2、角度的显示通过角度传感器和显示仪表即时反映滑道倾角的变化值。
当转轴带动滑道转动时，角度传感器将测得数据传送到显示器，即可反映出滑道的倾斜角度，角度显示精度值为0.01度，大大提高测量精度，减少实验角度测量的误差。
该部分电源在总电源开通时开通。
在使用本实验装置前，须将工作台作水平调整，以免引起滑道倾角的累计误差。
3、计时通过光电门来实现。
二、实验装置MC50摩擦实验装置是由滑板倾角调整机构、角度显示机构和数字测时器三部分组成。
通过滑块在不同材质的滑道上运动，可以测定静、动摩擦系数及物体的加速度。
并可以进行在不同情况下物体滑动、翻倒的演示。
三、实验内容测定木材与铁轨之间的静、动摩擦系数，以及了解当滑块高度较大时，不同载荷下滑块翻倒和滑动的情况。
（1）改变滑板的倾角，测量不同材料之间的静摩擦系数。
（2）通过测量两点之间的平均加速度，测量不同材料之间的动摩擦系数。
（3）当滑块高度较高，加载不同载荷时，其在自重作用下，测定滑块向下翻倒和滑动的最大倾角以及滑块向上翻倒和滑动的最大倾角角。
四、实验步骤1、静摩擦系数实验(a) 调整好滑道倾角角度，使滑块放到滑道上不下滑为准；(b) 旋转手动微调按钮，将滑道的倾角慢慢调大，直到滑块达到将滑未滑时停止，记下此时滑道倾角，即摩擦角；(c) 将所测得的倾角代人静摩擦系数公式，即可得木块与铁之间的静摩擦系数。
物理知识点摩擦力和滑动摩擦系数的相关实验
物理知识点摩擦力和滑动摩擦系数的相关实验摩擦力是物体接触面之间产生的一种阻碍相对运动的力。
滑动摩擦系数是描述物体在不同材质表面之间滑动时阻力大小的物理量。
本文将介绍与摩擦力和滑动摩擦系数相关的实验方法和原理。
1. 实验目的本实验旨在通过实验研究，了解摩擦力和滑动摩擦系数的概念，探究它们之间的关系，实验方法和原理。
2. 实验材料- 平滑倾斜面- 物块- 滑轮- 弹簧测力计- 弹簧3. 实验步骤3.1 实验一：测定静摩擦力3.1.1 将物块平放在平滑倾斜面上，调整倾角，直到物块开始下滑为止。
3.1.2 用弹簧测力计测量物块的重力，得到静摩擦力的大小。
3.1.3 重复以上步骤，分别使用不同材料表面的物块，测量静摩擦力。
3.2 实验二：测定滑动摩擦力3.2.1 将物块置于倾斜面上，使其沿倾斜面滑动。
3.2.2 用滑轮将弹簧测力计的刻度拉伸到合适的范围，并将其固定在滑块上。
3.2.3 将滑轮的绳线穿过滑轮，通过弹簧的另一端，再扣在物块上。
3.2.4 在滑动过程中，测量弹簧的伸长量，即滑动摩擦力的大小。
3.2.5 重复上述步骤，测量不同材料表面的滑动摩擦力。
4. 数据处理和结果分析4.1 根据实验测得的数据，计算静摩擦力和滑动摩擦力的大小。
4.2 绘制静摩擦力和滑动摩擦力与物块质量及表面材料的关系曲线。
4.3 分析实验结果，观察静摩擦力和滑动摩擦力的变化规律。
5. 实验原理5.1 摩擦力的产生与物块表面间的微观不规则接触有关，当物块受到外力时，接触面之间的不规则部分会产生分子间的吸引力，从而形成摩擦力。
5.2 静摩擦力是指物体在没有相对滑动的情况下，所需克服的摩擦力。
滑动摩擦力是指物体在相对运动过程中所需克服的摩擦力。
5.3 滑动摩擦力的大小与滑动摩擦系数有关，滑动摩擦系数是描述物体在不同表面间滑动时阻力大小的物理量。
6. 注意事项6.1 在实验过程中，需保持其他条件不变，仅改变物块质量和表面材料。
6.2 为了保证实验数据的准确性，需进行多次测量取平均值。
用集成开关型霍尔传感器测量磁阻尼系数和动摩擦系数
(2)
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( 3)
如果将磁阻尼力 F， 写成与滑块摩擦力相类似的形式， 凡 二 v = ua" W 即: K cos9。式 中产 可看作磁“ ， 摩擦” 系数， 则可得磁摩擦系数产 与倾角8 和速度。 : 的关系为
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测量和控制方面究竟还有哪些应用， 会给实验者留下巨大的想象空间。在选择材料方面，
滑块和斜面的接触部分， 用了 3M型透明隐形胶带， 这种材料较耐磨， 环境变化对它的影 响较小， 因而实验的重复性很好， 笔者反复做过多次， 实验结果都在一定的范围内。 本实验是一个设计性、 开放性实验， 它对提高学生的能力和素质有一定帮助。它所要 求的实验技巧和处理问题的能力等可体现在普物实验中。
实验1磁阻尼和动摩擦系数的测定
实验1 磁阻尼和动摩擦系数的测定磁阻尼是电磁学中的重要概念，它所产生的机械效应在实际中有很广泛的应用。
利用开关型霍尔传感器和单片机测量时间，可以使计时测量方法从光敏传感器计时转为磁敏传感器计时，尤其是它隔着介质(非磁介质)仍能工作，因而其应用前景更广泛，是正在大规模推广和应用的测时技术。
【实验目的】1.学习用霍尔传感器测量时间。
2.同时测定磁阻尼系数和动摩擦系数。
3.通过磁性滑块在非铁磁质良导体斜面上下滑时的速度的测量，求出磁阻尼系数和滑动摩擦系数。
【实验原理】当一磁性滑块在非铁磁质良导体斜面上匀速下滑时，滑块受到的阻力有滑动摩擦力s F 和磁阻尼力B F 。
如果磁性滑块在斜面上产生的磁感应强度为B ,滑块与斜面接触线长度为L ，当滑块以匀速率v 下滑时，因切割磁力线而产生的电动势为BLv =ε。
现将磁感应产生的电流流经斜面部分的等效电阻设为R ，则感应电流与速度v 成正比，即R BLv I /=。
此时斜面受到的安培力F 的反作用力就是磁阻力B F ，因为B F 正比于I ，故B F 正比于v ，令Kv F B =(K 为常数，称为磁阻尼系数)，当斜面角度θ选择恰当时，滑块运动速度为匀速。
在斜面上有力的平衡式θμθcos sin W Kv W += (1)式中W 是滑块所受的重力，θ是斜面与水平面的倾角，μ为滑块与斜面间的滑动摩擦系数。
经变换(1)式可写为 μθθ+⋅=cos tan v W K (2)显然，θtan 和v /θcos 呈线性关系，从其斜率和截距可分别求得W K /和μ。
【实验仪器】1.磁阻尼系数和动摩擦系数测定仪1台，如图1所示。
(1)是调节斜面横向倾角的螺钉，可防止滑块在下滑过程中往一边靠。
(2)是磁性滑块，它是在圆柱形非磁性材料的一个滑动面上粘一薄片磁钢制成，此面磁感应强度较强涂以蓝色，而另一面磁感应强度较弱，涂以黄色。
如图2所示。
(3)M 型透明隐形胶带，分别粘于磁性滑块的两滑动面上和铝制斜面上。
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磁阻尼和动摩擦系数的研究
磁阻尼是电磁学中的重要概念，它所产生的机械效应在实际中有很广泛的应用。
本实验装置用于测量磁性滑块在非铁磁质良导体斜面上下滑时的速度，通过数据处理，同时求出磁阻尼系数和滑动摩擦系数。
本实验的装置直观，涉及力学、电学、磁学等物理概念，采用目前最先进的开关型霍尔传感器和单片机测量时间，具有精度高，抗干扰能力强、体积小、价格低的特点，是正在大规模推广和应用的测时技术。
本实验把非线性方程化成线性方程的数据处理方法具有科学研究的典型性。
本实验有助于拓展学生视野、培养学生仔细观察和深入思考物理现象，是一个设计性、开放性实验。
［实验重点］
1．学习使用几种基本仪器的使用（包括游标卡尺、螺旋测微器、电子天平）；
2．学习霍尔开关传感器在力学测量中的应用（测量时间）；
3．学习和巩固理论知识（磁场中的力和感应电流、运动学相关知识）。
［实验难点］
1．磁场的相关知识在本实验中的应用与分析；
2．电子天平的使用。
［预习要求］
1．理解游标卡尺的结构原理以及测量原理。
将其使用注意事项列出来，重点注意如何避免刀口、钳口被损坏。
2．理解螺旋测微器的结构原理以及测量原理。
将其使用注意事项列出来，重点注意如何避免螺旋测微器螺纹被损坏。
3．掌握电子天平的应用。
注意电子天平的使用注意事项。
4．了解磁阻尼和滑动摩擦系数测定仪的结构，使用注意事项，掌握MS-1多功能计时器的使用及其注意事项。
5．了解磁感应现象以及通电导体在磁场中受力的相关知识（查阅相关的大学物理知识）。
1． 学会正确使用游标卡尺和螺旋测微器； 2． 学会正确使用电子天平；
3． 学会正确使用MS-1多功能计时器； 4． 学会设计实验方法验证相关的理论知识； 5． 掌握运用误差分析理论的基本知识处理数据；
［实验仪器］
游标卡尺（1把）、螺旋测微器（1把）、电子天平（1台）、规则圆柱体（1只）、磁阻尼和动摩擦系数测定仪（1台）、MS-1多功能测时器（1台）、卷尺（1把）。
［实验原理］
设磁性滑块在斜面处产生的磁感应强度为B ；滑块与斜面接触的截面不变，其线度为l 。
当滑块以匀速率v 下滑时，根据电磁感应定律，在斜面上的切割磁感应部分将产生电动势Blv =ε，如果把由于磁感应产生的电流流径斜面部分的等效电阻设为R,则感应电流与速度v 成正比，即：R Blv I /=，此时斜面所受到的安培力F 正比于电流I ，即θsin l I B F =。
而滑块受到的磁阻尼力F B 就是斜面所受安培力F 的反作用力，方向与滑块运动方向相反。
由此推出：F B 应正比于v ，可表达为F ＝Kv （K 为常数，将它称为磁阻尼系数）。
因为滑块运动是匀速的，故它在平行于斜面方向应达到力平衡，从而有：
θθcos sin uW Kv W += （1）
式中W 是滑块所受重力，θ是斜面的倾角，μ为滑块与水平面的滑动摩擦系数。
若将方程（1）的两边同除以θcos W ，可得方程：
u v
W K +⋅=
θ
θcos tan 显然，θtan 和θcos /v 呈线性关系。
作出)cos /(tan θθv -直线，即可得斜率K/W 和截距μ：
K ＝斜率·W
μ＝截距
滑块的受力分析图
实验装置如图1所示：
图1中，1是MS-1霍尔开关多功能毫秒仪，它是由5V 之流电源和电子计时器组成；2是铝质槽形斜面，可以通过夹子M 的上下移动来调节倾角θ，在斜面的反面A 、B 处装有霍尔开关，用计时器可测量滑块通过A 、B 的时间；3是调节斜面横向倾角的螺钉，可以防止滑块在下滑过程中往边上靠；4是重锤，用来确定H 和L 的长度，从而计算θθcos tan 和的值；5是磁性滑块，它是在圆柱形非磁性材料的一个滑动面上粘一薄片磁钢制成的，因而在这一面附近的磁感应强度较强。
而另一面由于离磁钢较远，所以它附近的磁感应强度较弱，以至于可以忽略不计。
为了区别，将强磁场面涂成蓝色，弱磁场面涂成黄色。
将3M 型透明隐形胶带分别粘于磁性滑块的两滑动面上和铝质斜面上，对其动摩擦系数进行研究。
［实验内容］
１．磁磁阻尼现象的观察与实验条件的获得
调节M ，使斜面具有某一倾角，调节螺钉3，使滑块下滑时不往旁边偏离。
滑块的蓝色面朝下，令滑块从斜面上端开始向下滑动，滑块不仅存在着滑动摩擦力，而且还存在磁阻尼力。
在ο
ο
θ4520≤≤的范围内能达到匀速下滑的实验条件，对于同一θ值，让滑块从不同高
度滑下，由通过传感器的时间相同，来说明滑块在A、B间的运动是匀速的。
连接好线路，调节
好螺钉3，使滑块从不同高度C
1、C
2
、C
3
、C
4
、C
5
处滑下，并将相关数据记录在表1中：
表1
由实验数据可以得出的结论是：。
２．磁阻尼系数与滑动摩擦系数的测量
（1）用天平测出滑块的质量m
1
＝Kg。
天平的分度值S仪＝g。
（2）用刻度尺测出A、B间的距离S= cm
（3）用作图法进行数据处理，计算下列数据：
斜率，截距，相关系数，K和μ。
［注意事项］
1．示意图连接导线后，接通MS-1霍尔开关计时器的电源，在滑块下滑前按一下计时器的RESET 键，复零。
2．滑块接触导轨面的磁性为N极，在滑块滑到第一个对应导轨下面的霍尔开关位置时，会使霍尔开关传感器输出低电平，计时器上相应的指示灯发光，计时器开始计时；在滑块滑到第二、第三个霍尔开关传感器时，计时器也分别记下该时刻的时间，并在最后一个霍尔开关处停止计时，用MS-1上的查询键，可以查出各个时间，选择需要的时间，填入相应的表格，计算出相应的数据。
3．磁阻尼系数的大小与滑块表面的磁感应强度有关，与导轨的阻抗有关。
会由于滑块的磁感应强度不同或略有变化。
4．轻质导轨反面安装霍尔开关传感器的位置点A、B由实验者测量实际的距离。
5．由于滑块摩擦系数与接触表面有关，要求在实验前用柔软的纸仔细擦拭实验导轨和实验滑块。
[思考题]
试确定下列几种游标卡尺的测量准确度：。