航天器轨道力学实验一
实验一卫星轨道参数仿真
一、实验目的
1、了解STK的基本功能；
2、掌握六个轨道参数的几何意义；
3、掌握极地轨道、太阳同步轨道、地球同步轨道等典型轨道的特点。
二、实验环境
卫星仿真工具包STK
三、实验原理
（1）卫星轨道参数
六个轨道参数中，两个轨道参数确定轨道大小和形状，两个轨道参数确定轨道平面在空间中的位置，一个轨道参数确定轨道在轨道平面内的指向，一个参数确定卫星在轨道上的位置。
? 轨道大小和形状参数：
这两个参数是相互关联的，第一个参数定义之后第二个参数也被确定。
第一个参数第二个参数
semimajor axis 半长轴Eccentricity 偏心率
apogee radius 远地点半径perigee radius 近地点半径
apogee altitude 远地点高度perigee altitude 近地点高度
Period 轨道周期Eccentricity 偏心率
mean motion平动Eccentricity 偏心率
图1 决定轨道大小和形状的参数
?轨道位置参数：
轨道倾角（Inclination）轨道平面与赤道平面夹角
升交点赤经（RAAN）赤道平面春分点向右与升交点夹角
近地点幅角（argument of perigee）升交点与近地点夹角
?卫星位置参数：
表1 卫星位置参数
（2）星下点轨迹
在不考虑地球自转时，航天器的星下点轨迹直接用赤经α、赤纬δ表示（如图2）。直接由轨道根数求得航天器的赤经赤纬。
图2 航天器星下点的球面解法 在球面直角三角形SND 中：
??
???+==??+Ω=+==)tan(cos tan cos tan )sin(sin sin sin sin f i u i f i u i ωαα
αωδ （1） 由于地球自转和摄动影响，相邻轨道周期的星下点轨迹不可能重合。设地球自转角速度为E ω，t 0时刻格林尼治恒星时为0G S ，则任一时刻格林尼治恒星时G S 可表示成：
)(00t t S S E G G -+=ω （2）
在考虑地球自转时，星下点地心纬度? 与航天器赤纬δ仍然相等，星下点经度（λ）与航天器赤经α的关系为：
???=---=-=δ
?ωααλ)(00t t S S E G G （3） 将（1）代入上式，得到计算空间目标星下点地心经纬度()?λ,的公式，即空间目标的星下点轨迹方程为：
?
???=---?+Ω=)sin arcsin(sin )()tan arctan(cos 00u i t t S u i E G ?ωλ （4） 其中? 为星下点的地理纬度，λ 为星下点的地理经度，u 是纬度幅角，ωE 为地球自转角速度。由（4）中的第二式可知，i =90?时，? 取极大值?max 。i =-90?时，? 取极小值
?min ，且有
???-?=i i 180max ? ?≥?≤9090i i ，????
-=180min i i ? ?≥?≤9090i i （5） 因此，空间目标的轨道倾角决定了星下点轨迹能达到的南北纬的极值。
四、实验内容
1、结合六个轨道参数的几何意义，每个轨道参数分别取不同值，给出相应的三维图；
2、分析二体条件下圆轨道（根据向导添加）六个轨道参数随时间的变化规律；
3、比较分析Polar Orbit 、Sun-Synchronous Orbit 、HEO 、GSO 、GEO 卫星的特点，并给出相应的图示说明。
中南大学基础力学实验答案
中南大学基础力学实验答案 基础力学实验绪论 1.基础力学实验一般分为材料的力学性质测定，实验静态应力测试实验，振动和动应力测试实验，综合性测试实验。 2.在力学实验测量中，对于载荷不对称或试件几何性质不对称时，为提高测量精度，常采用对称测量法。 3.若载荷与其对应的响应值是线性关系，则载荷增量与其对应的响应值增量也是线性关系。（正确） 4.对于任何测量实验，加载方案均可采用增量法。（错误） 5.载荷与变形的关系为ΔL=FL/EA 简支梁各阶固有频率的测量实验 1.简支梁横向振动固有频率若为f1=20HZ ，则f3=180HZ 。(f1:f3=1:9) 2.共振相位判别法判断共振时，激振信号与振动体振动位移信号的李萨如图是正椭圆。 3.共振相位判别法判断共振时，激振信号与振动体速度信号的李萨如图是斜线。 4.共振相位判别法判断共振时，激振信号与振动体加速度信号的李萨如图是正椭圆。 5.物体的固有频率只有一个。（错误） 6.物体的共振频率就是物体的固有频率。（错误） 压杆稳定测试实验 1.关于长度因数μ，正确说法是：其它条件相同时约束越强，μ越小 2.关于柔度λ，正确的说法是：其它条件相同时压杆越长，λ越大 3.关于压杆稳定性，正确的说法是：要让欧拉理论可用，应使压杆的柔度进尽可能大 4.在以下所列的仪器设备中，压杆稳定实验所需要的是：压杆稳定试验台 数字测力仪 计算机 5.两端球形铰支的压杆，其横截面如下图所示，该压杆失稳时，横截面对中性轴的惯性半径i=0.577mm （i=h/sqrt(12)=2/sqrt(12)=0.577mm) 6.已知某理想中心压杆的长度为l ，横截面的惯性矩为l ，长度因数为μ，材料的弹性模量为 为E ，则其欧拉临界力Fcr=22) (l EI μπ 7.已知某理想中心压杆的长度为l ，横截面的惯性半径为i ，长度因数为μ，则该压杆的柔度λ=μl/i 8.两端铰支的细长压杆，若在其中点加一个铰支座，以约束该截面的水平位移，则增加该约束后压杆的欧拉临界力是原来的4倍。 弯扭组合变形实验 1.在弯扭组合实验中，圆轴下表面测点处包含横截面 和径向截面的应力状态为
力学基本物理量与测量
第二节 力学基本物理量及测量方法 物理学的发展离不开历史上很多伟大的物理实验，很多物理定律就是通过实验来验证或者是实验基础上的推理得到的，物理学的大厦中镶嵌着无数令人瞠目结舌的精妙实验。古人说九尺之台，起于垒土，我们对物理力学的学习，就从基本的力学物理量和简单的测量方法开始。 1．力学的基本物理量 在物理学中，我们用物理量来描述物体的固有的性质和运动的状态。物理量分为基本物理量和导出物理量。力学中通常选长度、质量、时间为基本物理量，这三个物理量可以导出所有力学的导出物理量，例如速度（如右图）。导出物理量是根据物理量的 定义由基本物理量组合而成的。 物理量要同时用数字和单位两部分来表示，否则不产生任何物理意义。 1．1．长度和长度单位 我们用长度这个物理量来表示物体的大小。在国际单位制中，长度的单位是米(m )。为了方便我们也经常使用千米(km )、分米(dm )、厘米(cm )、毫米(mm )、微米(m μ)和纳米(nm )等长度单位。 1m =10—3km ＝10dm ＝102cm ＝103mm ＝106m μ=109nm 。 例题：F 是电容的单位符号，A 是电流强度的单位符号，…… 20mF =__________F =__________F μ 100mA =__________A =__________A μ 500g =___________kg 除以上长度单位以外，在天文学中常用光年、天文单位来做长度单位。1光年是指光在真空中以 8103?米/秒的速度经过1年所走过的距离，约等于9460730472580800米。1天文单位（AU ）是指地 球到太阳的平均距离，约为11 10496.1?米。 请思考：天文望远镜可以看到200亿光年以外的星星，那我们看到的光岂不是来自200亿年前？我们看到的星星的样子是200亿年前样子？我们仰望星空，看到的岂不是不同时间和空
航天器开普勒轨道和非开普勒轨道的定义_分类及控制
第35卷 第4期2009年8月 空间控制技术与应用 Aer os pace Contr ol and App licati on 航天器开普勒轨道和非开普勒轨道的定义、分类及控制3 孙承启1,2 (11北京控制工程研究所,北京100190; 2.空间智能控制技术国家级重点实验室,北京100190) 摘 要:给出了航天器开普勒轨道(K O)和非开普勒轨道(NK O)的来源、定 义、分类和特点,阐明了K O和NK O之间的关系,介绍了相关的轨道控制与轨 道确定、制导与导航的涵义. 关键词:开普勒轨道;非开普勒轨道;轨道分类;轨道控制;轨道确定 中图分类号:V412.41 文献标识码:A 文章编号:167421579(2009)0420001205 Spacecraft Kepler i a n O rb its and Non2Kepler i a n O rb its: D ef i n iti on,C l a ssi f i ca ti on and Con trol S UN Chengqi1,2 (1.B eijing Institute of Control Engineering,B eijing100190,China; 2.N ationa l L aboratory of Space Intelligent Control,B eijing100190,China) Abstract:This paper describes s pacecraft’s Kep lerian orbits(K O)and non2Kep lerian orbits(NK O) including their origins,definiti ons,classificati ons and characteristics,exp lains the relati onshi p bet w een the K O and the NK O,and intr oduces briefly s ome issues related t o orbit contr ol and orbit deter m inati on, guidance and navigati on. Keywords:Kep lerian orbits;non2Kep lerian orbits;classificati on of orbits;orbit contr ol;orbit deter m inati on 3本文是作者在2008年8月30—31日国家863计划“空间非开普勒轨道动力学与控制专题讨论会”上报告的基础上修改而成的. 收稿日期:2009203216 作者简介:孙承启(1943—),男,浙江人,研究员,研究方向为航天器制导、导航与控制,空间交会对接(e2mail: sunchengqi@s https://www.360docs.net/doc/4916314833.html,). 人类科学认识天体运动是从哥白尼(1473— 1543)开始的,开普勒(1571—1630)根据前人的天 文观测资料总结出了行星绕太阳运动的三大定律, 被后人称为开普勒三定律.开普勒和伽利略 (1564—1642)之后,牛顿(1642—1727)提出了万有 引力定律和物体运动的三大定律(后人称之为牛顿 三定律),以此为基础的牛顿力学是天体力学的基 础,也是航天动力学的基础.开普勒定律给出了行星 (也适用于航天器)轨道运动规律的运动学描述,牛 顿力学则是对这种轨道运动规律给出了动力学意义 下的解释.开普勒定律可以用牛顿力学得到严格证 明.从哥白尼的日心地动说的提出到牛顿力学的建 立是人类认识宇宙的第一次飞跃[1]. 二体问题是天体力学中的一个基本问题,它是 ? 1 ?
“力学基础实验”学前诊断
“力学基础实验”学前诊断 1.[ 如图1是用游标卡尺测量时的刻度图，为20分度游标尺，读数为：__________cm。图2中螺旋测微器的读数为：________mm。 解析：20分度的游标卡尺，精确度是0.05 mm，游标卡尺的主尺读数为13 mm，游标尺上第15个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标尺读数为15×0.05 mm＝0.75 mm，所以最终读数为： 13 mm＋0.75 mm＝13.75 mm＝1.375 cm。 螺旋测微器的固定刻度为0.5 mm， 可动刻度为20.0×0.01 mm＝0.200 mm， 所以最终读数为0.5 mm＋0.200 mm＝0.700 mm。 答案：1.3750.700 2．[考查游标卡尺和螺旋测微器的使用和读数] (1)根据单摆周期公式T＝2πl g，可以通过实验测量当地的重力加速度。如图甲所示， 将细线的上端固定在铁架台上，下端系一小钢球，就做成了单摆。 用游标卡尺测量小钢球直径，示数如图乙所示，读数为________ mm。 (2)在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中，利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图所示，校零时的读数为________ mm，合金丝的直径为________ mm。
解析：(1)该游标尺为十分度的，根据读数规则可读出小钢球直径大小。 (2)由于螺旋测微器开始起点有误差，估读为0.007 mm，测量后要去掉开始误差。 答案：(1)18.6(2)0.0070.639(0.638～0.640) 3.[ 某同学利用如图所示装置研究小车的匀变速直线运动。 (1)实验中，必须的措施是________。 A．细线必须与长木板平行 B．先接通电源再释放小车 C．小车的质量远大于钩码的质量 D．平衡小车与长木板间的摩擦力 (2)他实验时将打点计时器接到频率为50 Hz的交流电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图所示(每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出)。s1＝3.59 cm，s2＝4.41 cm，s3＝5.19 cm，s4＝5.97 cm，s5＝6.78 cm，s6＝7.64 cm。则小车的加速度a＝________ m/s2(要求充分利用测量的数据)，打点计时器在打B点时小车的速度v B＝________ m/s。(结果均保留两位有效数字) 解析：(1)利用打点计时器研究小车的匀变速直线运动时，为顺利完成实验，保证实验效果，细线与长木板要平行，否则小车受力会发生变化，选项A正确；为打的点尽量多些，需先接通电源，再释放小车，选项B正确；本题中只要保证小车做匀变速运动即可，无须保证小车质量远大于钩码的质量，选项C错误；同理，小车与长木板间可以有不变的摩擦力，无须平衡摩擦力，选项D错误。故必须的措施是A、B选项。
大学物理实验预习报告(力学基本测量)
大学物理实验预习报告
实验原理及仪器介绍： 圆柱体密度计算公式如式（1）所示。 H D m V m 2 4πρ== （1） 液体密度计算公式如式（2）所示。 水 水 待测液体待测液体水 水 待测液体 待测液体 m m m m ρρρρ?= ?= （2） 实验仪器： 1.游标卡尺 如图1所示，游标卡尺有两个主要部分，一条主尺和一个套在主尺上并可以沿它滑动的副尺（游标）。游标卡尺的主尺为毫米分度尺，当下量爪的两个测量刀口相贴时，游标上的零刻度应和主尺上的零位对齐。 如果主尺的分度值为a ，游标的分度值为b ，设定游标上n 个分度值的总长与主尺上（ n-1 ）分度值的总长相等，则有 a n n b )1(-= （3） 图1 游标卡尺示意图
主尺与副尺每个分度值的差值即游标尺的分度值，也就是游标尺的精度（最小读数值）： - =-a b a n a n a n =-)1( （4） 常用的三种游标尺有50,20,10=n ,即精度各为、、。 游标尺的读数方法是：先读出游标零线以左的那条线上毫米级以上的读数L 0，即为整数值；然后再仔细找到游标尺上与主尺刻线准确对齐的那一条刻线（该刻线的两边不对齐成对称状态），数出这条刻线是副尺上的第k 条，则待测物的长度（即为小数值）为 n a k L L ? +=0 （5） 图2是50=n 分度游标卡尺的刻度及读数举例。图上读数： 00.0215.00120.0515.60L L k mm =+?=+?= 图2 游标卡尺读数示意图 螺旋测微器 如图3所示，螺旋测微器是在一根测微螺杆上配一螺母套筒，上有分度的标尺。测微螺杆的后端连接一个有50个分度的微分套筒，螺距为50mm 。当微分套筒转过一个分度时，测微螺杆就会在螺母套筒内沿轴线方向改变。也就是说，螺旋测微器的精密度（分度值）是。由此可见，螺旋测微器是利用螺旋（测微螺杆的外螺纹和固定套筒的内螺纹精密配合）的旋转运动，将测微螺杆的角位移转变为直线位移的原理实现长度测量的量具。 图3 螺旋测微器示意图 在使用螺旋测微器时，应该检查零线的零位置，当螺杆的一端与测砧相接触时，往往会0
江苏省2019版高考物理二轮复习专题六第一讲力学基础实验课前自测诊断卷(含解析)
力学基础实验 1.[ 如图1是用游标卡尺测量时的刻度图，为20分度游标尺，读数为：__________cm。图2中螺旋测微器的读数为：________mm。 解析：20分度的游标卡尺，精确度是0.05 mm，游标卡尺的主尺读数为13 mm，游标尺上第15个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标尺读数为15×0.05 mm＝0.75 mm，所以最终读数为： 13 mm＋0.75 mm＝13.75 mm＝1.375 cm。 螺旋测微器的固定刻度为0.5 mm， 可动刻度为20.0×0.01 mm＝0.200 mm， 所以最终读数为0.5 mm＋0.200 mm＝0.700 mm。 答案：1.375 0.700 2．[考查游标卡尺和螺旋测微器的使用和读数] (1)某实验中需要测量一根金属丝的直径(约0.5 mm)，为了得到尽可能精确的测量数据，应从实验室提供的米尺、螺旋测微器和游标卡尺(游标尺上有10个等分刻度)中，选择______________进行测量。 (2)用游标卡尺(游标尺上有50个等分刻度)测定某工件的宽度时，示数如图所示，此工件的宽度为________mm。 解析：(1)金属丝的直径约0.5 mm，而游标卡尺精确度才0.1 mm，螺旋测微器精确度可达0.01 mm，故应选择螺旋测微器进行测量。 (2)由于50分度的游标卡尺精确度为0.02 mm，主尺上读数为23 mm，游标尺上第11格与主尺刻度对齐，故游标尺的读数为0.22 mm，所以工件宽度为23.22 mm。 答案：(1)螺旋测微器(2)23.22 3.[
某同学利用如图所示装置研究小车的匀变速直线运动。 (1)实验中，必需的措施是________。 A ．细线必须与长木板平行 B ．先接通电源再释放小车 C ．小车的质量远大于钩码的质量 D ．平衡小车与长木板间的摩擦力 (2)他实验时将打点计时器接到频率为50 Hz 的交流电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图所示(每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出)。s 1＝3.59 cm ，s 2＝4.41 cm ，s 3＝5.19 cm ，s 4＝5.97 cm ，s 5＝6.78 cm ，s 6＝7.64 cm 。则小车的加速度a ＝________ m/s 2 (要求充分利用测量的数据)，打点计时器在打B 点时小车的速度v B ＝________ m/s 。(结果均保留两位有效数字) 解析：(1)利用打点计时器研究小车的匀变速直线运动时，为顺利完成实验，保证实验效果，细线与长木板要平行，否则小车受力会发生变化，选项A 正确；为打的点尽量多些，需先接通电源，再释放小车，选项B 正确；本题中只要保证小车做匀变速运动即可，无须保证小车质量远大于钩码的质量，选项C 错误；同理，小车与长木板间可以有不变的摩擦力，无须平衡摩擦力，选项D 错误。故必需的措施是A 、B 选项。 (2)由s 4－s 1＝3a 1T 2、s 5－s 2＝3a 2T 2、s 6－s 3＝3a 3T 2 知加速度a ＝a 1＋a 2＋a 33＝s 4＋s 5＋s 6－s 1－s 2－s 39T 2＝0.80 m/s 2 打B 点时小车的速度v B ＝ s 1＋s 22T ＝0.40 m/s 。 答案：(1)AB (2)0.80 0.40 4．[考查验证力的平行四边形定则] (2018·天津高考)某研究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，所用器材有：方木板一块，白纸，量程为5 N 的弹簧测力计两个，橡皮条(带两个较长的细绳套)，刻度尺，图钉(若干个)。 (1)具体操作前，同学们提出了如下关于实验操作的建议，其中正确的有________。 A ．橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上 B ．重复实验再次进行验证时，结点O 的位置可以与前一次不同
2021高考物理二轮复习专题6物理实验第1讲力学实验及创新作业含解析.doc
第1讲 力学实验及创新 A 组 基础能力练 1．(2020·四省名校二次大联考)某同学利用如图甲所示装置研究匀变速直线运动规律．某次实验通过电磁打点计时器打出纸带的一部分如图乙所示，图中A 、B 、C 、D 、E 为相邻的计数点，每两个相邻计数点间有4个计时点没有画出，打点计时器所接交流电源频率为50 Hz.分别测出A 点到B 、C 、D 、E 点之间的距离，x 1、x 2、x 3、x 4，以打A 点作为计时起点，算出小车位移与对应运动时间的比值x t ，并作出x t －t 图像如图丙所示． (1)实验中下列措施必要的是_C__(填正确答案标号) A ．打点计时器接220 V 交流电源 B ．平衡小车与长木板间的摩擦力 C ．细线必须与长木板平行 D ．小车的质量远大于钩码的质量 (2)由图丙中图像求出小车加速度a ＝_5.0__m/s 2 ，打A 点时小车的速度v A ＝_0.40__m/s.(结果均保留两位有效数字) 【解析】 (1)电磁打点计时器接8 V 左右交流电源，选项A 错误；实验时不需要平衡小车与长木板间的摩擦力，选项B 错误；细线必须与长木板平行，选项C 正确；实验中小车做匀加速运动即可，没必要小车的质量远大于钩码的质量，选项D 错误；故选C ．(2)根据x ＝v 0t ＋12at 2可得x t ＝v 0＋12at ，由图像可知：v 0＝v A ＝0.4 m/s ；a ＝2k ＝2×1.4－0.40.4 m/s 2＝5.0 m/s 2 2．(2020·江苏质量检测)在“验证力的平行四边形定则”的实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套(如图所示)．实验中需用两个弹簧测力计分别钩住绳套，并互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O . (1)某同学在做该实验时认为：其中正确的是( ABC )
力学计量简介
力学计量简介 力学计量简介 力学计量主要包括质量、力值、扭矩、硬度、压力、真空、震动、冲击、转速、恒加速度、流量、流速、容量等计量测试。 力学计量的理论基础是牛顿力学。 质量是一个基本的物理量，单位是kg。质量是物体所具有的一种属性，它表征物体的惯性和它在引力场中相互作用的能力，质量是标量。质量计量的准确性不仅取决于砝码，还取决于天平。 力是物体之间的相互作用。力的计量单位是N。测力的方法可以分为两类，即通过对质量和加速度的测量来求得力值；另一种方法是物体在受力后产生的变形量或与内部应力相应的参数的测量而求得力值。 扭矩是力与力臂的乘积，计量单位N·m。如果准确地测出力的大小及该力到力的作用点的力臂长度，便可准确地测得力矩值。 硬度是指物体软硬的程度。硬度本身不是一个确定的物理量，而是一个于物体的弹性形变、塑性形变和破坏有关的量。硬度计量的方法很多，一般分为静载压入法和动载压入法。静载压入法有布氏法、洛氏法、表面洛氏法、维氏法和显微硬度法等。动载压入法有肖氏法等。 压力是指垂直作用于单位面积上的力，单位是Pa。压力计量可分为静态和动态压力计量。按压力计量范围大体有微压、低压、中压、高压和超高压等。测量的具体压力又分为绝对压力、大气压力和表压力等。真空是在给定的空间内，低于标准大气压的气体状态，使用真空度来描述，单位是Pa。真空计量标准可以分为绝对标准和相对标准。绝对标准是真空计量的基础，实际应用是真空标准多为性能稳定的相对标准。 振动是用位移、速度、加速度和频率等物理量来描述。校准方法一般有绝对法和比较法。对于加速度计常要校准其灵敏度和灵敏度随频率的变化。校准装置采用高、中、低频振动标准校准装置等。冲击是激起系统瞬间扰动的力、位置、速度和加速度的突然变化，该变化的时间要小于系统的基本周期。冲击加速度的单位是m/s^2。冲击的校准方法一般分为三种，绝对法、间接法和比较法。 转速或角速度是单位时间的角位移。标准转速装置是校准和检定转速表的主要装置，由复现转速的装置和转速测量装置组成。转速的计量单位是r/min。恒加速度计量是利用标准装置校准线、角加速度计的特性。线加速度计量是利用静态(低频)加速度标准器校准加速度计的静态数学模型和低频动态特性。角加速度计量是利用角加速度标准器校准角加速度的静态数学模型和低频动态特性。 流量是在单位时间内通过有效截面流体的体积或质量。流量计量对流体的体积流量(单位为m^3/h)、质量流量(单位为kg/h)进行计量。流体流量的测量方法有容积法和称量法。气体流量的测量方法主要有钟罩法、活塞法和音速喷管等。 流速是单位时间流体流动的距离，最常用的计量单位是m/s。流速的测量一般有三种基本方法，压差法、热线(膜)法和激光法。
初中物理力学实验专题训练
初中物理力学实验专题训练 1．天平：某同学用托盘天平测量物体质量时 （1）他把已经调节好的托盘天平搬到另一实验桌上，则使用前应（） A．只要将天平放在水平台上B．只要调节横梁平衡 C．不需要再调节D．先将天平放在水平台上，再调节横梁平衡 （2）当他把天平重新调好后，就把药品放在天平的右盘中，用手向左盘中加减砝码，并移动游码，直到指针指到分度盘的中央，记下盘中砝码的质量就等于物体的质量。他的操作中的错误是。 （3）当他改用正确的操作方法后，盘中砝码和游码的位置如图3所示，则物体的质量是。 2．量筒：用量筒测液体的体积时，筒中的液面是凹形的，测量者的视线应与凹面的____相平（填“顶部”、“底部”）。如图4所示，其中同学读数正确，量筒中液体的体积为 cm3。测量形状不规则的固体体积，由图5可知，液体的体积为_____cm3，固体的体积为____cm3。 3．弹簧测力计：使用弹簧测力计应注意的是：使用前要观察量程和分度值，指针要___________。使用过程中，指针、弹簧不得与外壳有摩擦．使用过程中，拉力不能超过弹簧测力计的_________。如图6所示，弹簧测力计测量范围是_______，指针所示被测物重是______N。 4．压强计：研究液体压强所用的仪器是_______，它是根据U形管两边液面出现的_________来测定液体内部压强的。 （1）在做“液体内部的压强”实验时，如图7所示，该实验的现象说明。 图7
（2 序号液体深度 （cm） 橡皮膜 方向 压强计 左液面 （mm） 右液面 （mm） 液面高度差 （mm） 1 水 3朝上18621428 23朝下18621428 33朝侧面18621428 46朝侧面17122958 59朝侧面15824284 6盐水9朝侧面15424692 根据上表中的数据，比较序号为___________的三组数据可得出结论：液体的压强随深度增加而增大；比较序号为__________的三组数据可提出结论：在同一深度，液体向各个方向的压强相等；比较序号为______________的两组数据可得出结论：不同液体的压强还跟密度有关。 5．如图12所示，是一个小球运动时的频闪照片，频闪时间间隔为0．02s，闪亮时间千分之一秒可忽略不计。根据照片记录的小球位置，分析解决下列问题： （1）小球从位置a 运动到位置d所用的时间是多少？ （2）小球所作的运动是不是匀速运动？判断的依据是什么？ （3）小球从位置a 运动到位置d 的平均速度有多大？ 图12 6．小明同学通过实验来研究影响浮力大小的因素，做了如图18所示的一系列实验。 图18
#力学热学实验中的基本测量仪器
力学热学实验中的基本测量仪器 实验离不开测量，必然少不了使用测试类的仪器。按教学规律，知识的获取应该由浅入深，物理实验也应先简单后复杂。实验者最先于某一实验中遇到某种测量仪器，那他就应该认为这一实验就是对这一测量仪器的“专门训练”。但不可能把每一种测试仪器的知识在每一个相关实验里都编写出来，使实验者开始遇到时就能就近学习。因此我们只有把常用的部分测试仪器的知识从中抽出来归类单独编写在各大类实验的前面，而在具体实验中用到时用文字着重指出在何处查阅，以适应实验者随时的需要。当然还有些测量仪器虽然通用，但在本书只是个别实验用到，那么这类仪器就在相关实验里介绍。本节就力学和热学实验中通用的部分测量仪器的原理，使用方法、注意事项及仪器误差作简单介绍 一、常用长度测量仪器 长度是最基本的物理量，是组成空间的最基本要素之一。世界上任何物体都具有一定的几何尺寸，空间尺寸和物体几何量的测量对现代科学研究、工农业生产以及日常生活需求都有巨大的影响。 （一）米尺 米尺包括钢卷尺和钢直尺，米尺的最小刻度值为1mm，用米尺测量物体的长度时，可以估测到十分之一毫米，同时最后一位是估计的。测量过程中，一般不用米尺的端边作为测量的起点，以免因边缘磨损而引入误差，而可选择某一刻度线（例如10 cm刻线等）作为起点。由于米尺具有一定厚度，测量时就必须使米尺刻度面紧挨待测物体AB（如图2-1所示），否则会由于测量者视线方向的不同（即视差）而引入测量误差（图2-2 ） 附：钢直尺和钢卷尺的允许误差 钢直尺钢卷尺 尺寸范围 （mm） 允许误差 （mm） 准确度等级示值允许误差（mm） Ⅰ级±(0.1±0.1L) >1～300 ±0.10 Ⅱ级±(0.3±0.2L) >300～500 ±0.15 注：式中L是以米为单位的长度， 当长度不是米的整数倍数时， 取最接近的较大的整“米”数。 >500～1000 ±0.20 1000～1500 ±0.27 >1500～2000 ±0.35 （二）、游标卡尺 游标卡尺是比钢尺更精密的测量长度的工具，它的精度比钢尺高出一个数量级。游标卡尺的结构如图 4-3 所示。
实验一 航天器轨道计算
实验一航天器轨道要素与空间位置关系 一、实验目的 1.了解航天器轨道六要素与空间位置的关系。 2.掌握航天器轨道要素的含义。 二、实验设备 安装有Matlab的计算机。 三、实验内容 1．实验原理 航天器的六个轨道要素用于描述航天器的轨道特性，有明显的几何意义。它们决定轨道的大小、形状和空间的方位，同时给出航天器运动的起始点。这六个轨道要素分别是： ①轨道半长轴(a)：它的长度是椭圆长轴的一半，可用公里或地球赤道半径或天文单位为单位。根据开普勒第三定律，半长轴与运行周期之间有确定的换算关系。 ②轨道偏心率(e):为椭圆两焦点之间的距离与长轴的比值。偏心率为0时轨道是圆;偏心率在0～1之间时轨道是椭圆,这个值越大椭圆越扁；偏心率等于1时轨道是抛物线;偏心率大于1时轨道是双曲线。抛物线的半长轴是无穷大,双曲线的半长轴小于零。 ③轨道倾角(i)：轨道平面与地球赤道平面的夹角，用地轴的北极方向与轨道平面的正法线方向之间的夹角度量，轨道倾角的值从0°～180°。倾角小于90°为顺行轨道，卫星总是从西(西南或西北)向东(东北或东南)运行。倾角大于90°为逆行轨道，卫星的运行方向与顺行轨道相反。倾角等于90°为极轨道。 ④升交点赤经(Ω):它是一个角度量。轨道平面与地球赤道有两个交点，卫星从南半球穿过赤道到北半球的运行弧段称为升段，这时穿过赤道的那一点为升交点。相反，卫星从北半球到南半球的运行弧段称为降段，相应的赤道上的交点为降交点。在地球绕太阳的公转中，太阳从南半球到北半球时穿过赤道的点称为春分点。春分点和升交点对地心的张角为升交点赤经,并规定从春分点逆时针量到升交点。轨道倾角和升交点赤经共同决定轨道平面在空间的方位。
完整力学计量基础教程
力学计量基础教程 概述 力学是研究物体在力的作用下运动状态发生变化和产生变形的规律的科学，而力学计量是在力学研究的基础上加上计量学研究，研究的是各种力学量的计量与测试的理论与方法，以确定量值为目的，最终用一个数和一个合适的计量单位来表示出被测的力学量值。其主要包括质量、容量、密度、流量、力值、硬度、转速、压力等计量项目。 质量是物体所含物质多少的量度，是物体的基本属性，在国际单位制中用符号kg(千克或公斤)表示。质量是力学计量中最基本的计量项目之一。标准砝码、测量仪器和测量方法称为质量计量的三大要素。测量方法有交换法、替代法、连续替代法和直接衡量法。 容量也称容积，它是指容器内可容纳物质（气体、液体、固体颗粒）体积的量，亦即容器内部所含有的空间体积。它不仅具有重要的科学意义，而且是一项基础性的法制计量工作习惯上常用单位升（L）。容量计量有衡量法、容量比较法、几何尺寸测量计算法。 密度是指物体单位体积所含物质的质量值，或者说是物体质量与体积之比，国际单位制中密度的单位为千克/米3，符号为kg/m3,测量密度的方法有两大类，一类是直接测量法，即通过测量物质的质量和体积，经计算确定物质的密度；另一类是间接测量法，即是利用各种物理效应，使另一个物理量随物质密度的变化而改变，通过测量该物理量的大小确定物质的密度。 力是物体与物体之间的相互作用，即一个物体对另一个物体的作用，其在国际单位制中单位为牛顿，符号N。力是矢量，力的大小（力值）、力的方向及作用点是力的三要素。力的效应分为“动力效应（可用牛顿第二定律表征的）”和“静力效应（内部应力）”，上述也是测量力的两种方法。 硬度是材料或工件软硬程度的定量表示，它表征了材料抵抗弹性变形和破坏的能力。按试验力加速度的大小，将试验分为静态硬度试验（布氏硬度、洛氏硬度、维氏和显微硬度试验）和动态硬度试验（肖氏、里氏硬度试验）。 第一章质量计量 质量是物体所含[物质]多少的量度，是物体的基本属性，在国际单位制中用符号[kg(千克或公斤) ]表示。质量也是是描述物体的惯性及该物体吸引其它物体的引力性质的物理量，是惯性质量与引力质量和统称． 所有物质都具有两种性质：惯性和引力。惯性是每个物体所具有的保持其原有运动状态的性质，
基础力学实验考试题目
基础力学实验绪论 1.基础力学实验一般分为材料的力学性质测定，实验静态应力测试实验，振动和动应力测试实验，综合性测试实验。 2.在力学实验测量中，对于载荷不对称或试件几何性质不对称时，为提高测量精度，常采用对称测量法。 3.若载荷与其对应的响应值是线性关系，则载荷增量与其对应的响应值增量也是线性关系。（正确） 4.对于任何测量实验，加载方案均可采用增量法。（错误） 5.载荷与变形的关系为ΔL=FL/EA 简支梁各阶固有频率的测量实验 1.简支梁横向振动固有频率若为f1=20HZ，则f3=180HZ。(f1:f3=1:9) 2.共振相位判别法判断共振时，激振信号与振动体振动位移信号的李萨如图是正椭圆。 3.共振相位判别法判断共振时，激振信号与振动体速度信号的李萨如图是斜线。 4.共振相位判别法判断共振时，激振信号与振动体加速度信号的李萨如图是正椭圆。 5.物体的固有频率只有一个。（错误） 6.物体的共振频率就是物体的固有频率。（错误） 压杆稳定测试实验 1.关于长度因数μ，正确说法是：其它条件相同时约束越强，μ越小 2.关于柔度λ，正确的说法是：其它条件相同时压杆越长，λ越大 3.关于压杆稳定性，正确的说法是：要让欧拉理论可用，应使压杆的柔度进尽可能大 4.在以下所列的仪器设备中，压杆稳定实验所需要的是：压杆稳定试验台数字测力仪计算机 5.两端球形铰支的压杆，其横截面如下图所示，该压杆失稳时，横截面对中性轴的惯性半径i=0.577mm（i=h/sqrt(12)=2/sqrt(12)=0.577mm) 6.已知某理想中心压杆的长度为l，横截面的惯性矩为l，长度因数为μ，材料的弹性模量为 为E，则其欧拉临界力Fcr= 7.已知某理想中心压杆的长度为l，横截面的惯性半径为i，长度因数为μ，则该压杆的柔度λ=μl/i 8.两端铰支的细长压杆，若在其中点加一个铰支座，以约束该截面的水平位移，则增加该约束后压杆的欧拉临界力是原来的4倍。 弯扭组合变形实验 1.在弯扭组合实验中，圆轴下表面测点处包含横截 面和径向截面的应力状态为 2.在弯扭组合实验中，圆轴中性轴测点处包好横街面和径向截面的应力状态为
实验一基本力学量的测量
实验一 基本力学量的测量 长度是最基本的物理量。在各种各样的长度测量仪器中，?它们的外观虽然不同，但其标度大都是以一定的长度来划分的。对许多物理量的测量都可以归为对长度的测量，因此，长度的测量是实验测量的基础。在进行长度的测量中，我们不仅要求能够正确使用测量仪器，还要能够根据对长度测量的不同精度要求，合理选择仪器，以及根据测量对象和测量条件采用适当的测量手段。 ?? 密度是表征物体特征的重要物理量，因而密度的测量对物体性质的研究起着重要的作用。对于规则的物体，用物理天平测出其质量，用测量长度的方法测出其体积，即可测量出物质的密度。 练习一 长 度 的 测 量 实验目的： 1.分别用游标卡尺及螺旋测微计测量长方体、球体等试样的尺寸，并求长方体、球体 的体积； 2.多次等精度测量误差的运算，求绝对误差和相对误差。 实验仪器 游标卡尺，螺旋测微器，待测物体 实验原理 一、 游标卡尺 游标卡尺主要由主尺和游标两部分组成。游标是在主尺上附加一个能滑动的有刻度的小尺。读数时，主尺上直接读出主尺最小刻度以上的整数部分；游标上读出主尺最小刻度以下的数值。 游标上ｎ个分格的总长度与主尺上（ｎ－１）个分格的总长度相等，以ｘ，ｙ分别表示游标与主尺上的每一格的长度，因此y n nx )1(-=。如图１-１所示是游标上ｎ＝10的情形。
?? ?? ??图1-1 游标卡尺原理示意图 主尺与游标上每个分格之差为：?? σ ＝ｙ－ｘ＝ n 1ｙ σ称为游标的精度(亦叫测量的准确度)，是游标卡尺的最小读数值，它可以准确地读到主 尺最小分格值的n 1 。 ? 常用游标的分格值有 1/10 、1/20 、1/50几种，相应的分度值为0?.1mm 、0.05mm 、 0.02mm 。 测量时，根据游标“0”线所对主尺的位置，可在主尺上读出物体长度以毫米为单位的整数部分，毫米以下的长度部分由游标读出，用游标卡尺测量长度L 的一般表达式为： σn Ka L += 式中K 是游标的“0”线所在处主尺上的整毫米数，a 主尺的最小分度值，n 是游标的第n 条线与主尺的某一条线对齐（或最靠近）。σ是游标卡尺的准确度，第二项n σ就是从游标上读出的毫米以下的长度部分。如图1-2中游标卡尺：分度值为0.05mm ，游标的第9格与主尺的某一条线对齐，所以读数为4mm+0.05mm*9=4.45mm 。 图1-2 游标卡尺的读数 二、螺旋测微计（千分尺） 螺旋测微计是比游标卡尺更精密的长度测量仪器。?它的量程是25mm ，分度值是0.01mm 。螺旋测微计结构的主要部分是微动螺旋杆，相邻螺纹距是0.?5mm 。因此，当螺旋杆旋转一周时，它沿轴线方向只前进0.5mm 。螺旋杆是和螺旋柄相连的，在柄上附有沿圆周的刻度（微分筒）共有50个等分格。当螺旋柄上的刻度转过一个分格时，螺旋杆沿轴
力学测量两科复习题全解
学院统考的力学、测量两科复习题给分院转交任课教师复习，考试题型与复习题同。
附件一、力学复习题 一、选择题 1. 如图所示三铰刚架，D 处受力偶矩为M 的力偶作用，若将该力偶移到E 点，则支座A 、B 的约 束反力（ d ） A 、A 处不变， B 处变 B 、A 处变，B 处不变 C 、A 、B 处都不变 D 、A 、B 处都变 2. 关于轴力，下列结论中正确的是（ c ）。 A 、轴力一定随横截面尺寸变化 B 、只有轴心受力构件横截面上才有轴力 C 、轴力是轴向拉压杆横截面上唯一的内力 D 、轴力必与杆件材料有关 3. 下图所示简支梁的最大弯矩max M 为（ c ） A 、Pl B 、Pl 5.0 C 、Pl 25.0 D 、Pl 125.0 4. 应用截面法计算横截面上的弯矩，其弯矩等于（c ） A 、梁上所有外力对截面力矩的代数和 B 、该截面左段梁（或右段梁）上所有外力对任意矩心的代数和 C 、该截面左段梁（或右段梁）上所有外力（包括力偶）对该截面形心力矩的代数和 D 、截面一边所有外力对支座的力矩代数和 5. 直梁弯曲时，某段梁上有方向向下的均布荷载，则该段弯矩图为（ b ） A 、上凸曲线 B 、下凸曲线 C 、直线 D 、折线 6. 如所图示三角形，对z 轴的惯性矩Z I 及横截面面积A 为已知，则其对形心轴Z 的惯性矩 ZC I 为 （c ）。 题1 题 3
A 、A a I I Z ZC 2+= B 、0=ZC I C 、A a I I Z ZC 2-= D 、Z ZC I I = 7.胡克定律的适用条件（ a ）。 （ p σ为线弹性极限应力，s σ为承载能力极限应力） A 、 p σσ≤ B 、等截面直杆 C 、s σσ≤ D 、全杆轴力相同 8.长度、横截面相同的钢杆和铝杆，受到相同的轴向拉力作用，则两杆的（ a ）。 A 、应力相同 B 、强度相同 C 、轴向伸长量相同 D 、轴向线应变相同 9.构架如图9所示，杆①、②的横截面面积均为A ，许用应力均为[]σ，设其轴力分别为 1N F 、2N F ，则下列关系中，不成立的关系是（c ） A 、荷载βαcos cos 21N N F F F += B 、轴力βαsin sin 21N N F F = C 、许可荷载[])cos (cos βασ+=A F D 、βα=时，[][]ασcos 2A F = 10.截面上部受压、下部受拉的铸铁梁，选择（d ）截面形状的梁合理。 A 、圆形 B 、矩形 C 、T 形 D 、⊥形 E 、工字形 11、一刚体受两个作用在同一直线上、指向相反的力1F 和2F 作用，且212F F =，则该两力的合力矢R 可表示为（ c ）。 A 、 21F F R -= B 、12F F R -= C 2F = 12、图示梁的最大剪力max Q 为（b ） 题6 F F 2
航天器轨道力学实验一
实验一卫星轨道参数仿真 一、实验目的 1、了解STK的基本功能； 2、掌握六个轨道参数的几何意义； 3、掌握极地轨道、太阳同步轨道、地球同步轨道等典型轨道的特点。 二、实验环境 卫星仿真工具包STK 三、实验原理 （1）卫星轨道参数 六个轨道参数中，两个轨道参数确定轨道大小和形状，两个轨道参数确定轨道平面在空间中的位置，一个轨道参数确定轨道在轨道平面内的指向，一个参数确定卫星在轨道上的位置。 ? 轨道大小和形状参数： 这两个参数是相互关联的，第一个参数定义之后第二个参数也被确定。 第一个参数第二个参数 semimajor axis 半长轴Eccentricity 偏心率 apogee radius 远地点半径perigee radius 近地点半径 apogee altitude 远地点高度perigee altitude 近地点高度 Period 轨道周期Eccentricity 偏心率 mean motion平动Eccentricity 偏心率
图1 决定轨道大小和形状的参数 ?轨道位置参数： 轨道倾角（Inclination）轨道平面与赤道平面夹角 升交点赤经（RAAN）赤道平面春分点向右与升交点夹角 近地点幅角（argument of perigee）升交点与近地点夹角 ?卫星位置参数： 表1 卫星位置参数 （2）星下点轨迹 在不考虑地球自转时，航天器的星下点轨迹直接用赤经α、赤纬δ表示（如图2）。直接由轨道根数求得航天器的赤经赤纬。
图2 航天器星下点的球面解法 在球面直角三角形SND 中： ?? ???+==??+Ω=+==)tan(cos tan cos tan )sin(sin sin sin sin f i u i f i u i ωαα αωδ （1） 由于地球自转和摄动影响，相邻轨道周期的星下点轨迹不可能重合。设地球自转角速度为E ω，t 0时刻格林尼治恒星时为0G S ，则任一时刻格林尼治恒星时G S 可表示成： )(00t t S S E G G -+=ω （2） 在考虑地球自转时，星下点地心纬度? 与航天器赤纬δ仍然相等，星下点经度（λ）与航天器赤经α的关系为： ???=---=-=δ ?ωααλ)(00t t S S E G G （3） 将（1）代入上式，得到计算空间目标星下点地心经纬度()?λ,的公式，即空间目标的星下点轨迹方程为： ? ???=---?+Ω=)sin arcsin(sin )()tan arctan(cos 00u i t t S u i E G ?ωλ （4） 其中? 为星下点的地理纬度，λ 为星下点的地理经度，u 是纬度幅角，ωE 为地球自转角速度。由（4）中的第二式可知，i =90?时，? 取极大值?max 。i =-90?时，? 取极小值
第1讲.力学基础
知识互联网 1 力学基础
【例1】 查漏补缺之力的概念篇： 1．物理学上把物体间的 定义为力，一般用符号 表示，国际单位是 ，测量力的大小的工具是 . 2．力的作用效果：力可以改变物体的 ，也可以使物体发生 . 3．影响力的作用效果有三个要素：力的 、 和 . 4．力的表示方法有两种，一种是 法，需要表示出力的 、 和 这三个要素；另一种是 法，需要表示出力的 和 这两个要素. 【答案】1．相互作用；F ；牛顿（N ）；弹簧测力计 2．运动状态；形变 3．大小；方向；作用点 4．图示；大小；方向；作用点；示意图；方向；作用点 【例2】 判断下列说法的正误 A ．甲物体对乙物体施加力的同时，甲物体也一定受到了力的作用（ ） B ．投球时，手的推力使篮球在空中继续飞行（ ） C ．物体不受力，运动状态一定不改变（ ） D ．两个不接触的物体之间一定没有力的作用（ ） 【答案】只有AC 正确 【例3】 图所示，以科学家名字作为力的单位的是（ ） 【答案】A （2013门头沟一模） 【例4】 将玻璃瓶、两端开口的细玻璃管和橡皮塞组装成图所示的装置，使用时瓶内装入液体， 瓶口密闭，通过细玻璃管内液面高度的变化可验证的是（ ） 模块一 运动和力 力的概念
A．阿基米德原理B．大气压随高度的变化 C．力可以使固体发生微小形变D．液体温度变化体积也会改变 【答案】BCD（2013天津中考） 【例5】实验桌上提供了如下器材：气球1个，海绵块1个，弹簧1根．请你选用提供的器材设计实验证明：力是使物体形状发生变化的原因． 【答案】第一次用较小的力拉弹簧，观察弹簧伸长情况；（2013密云一模） 第二次用较大的力拉弹簧，观察弹簧伸长情况． 发现用较大的力拉弹簧时弹簧伸长的多，用较小的力拉弹簧时，弹簧伸长的少，所以 力能使物体形状发生变化． 【例6】利用一个水平桌面（带一倾斜的小滑道）、一个小钢球、一块条形磁铁，器材如图所示，设计一个实验，证明：力能够改变物体的运动状态．请你写出实验步骤 和实验现象． 【答案】实验步骤及实验现象：（2013昌平一模） （1）将小钢球放在小轨道上，让小钢球沿轨道自由滑下，观察并记录小 钢球的运动情况； （2）将小钢球放在小轨道上，让小钢球沿轨道自由滑下，在小钢球运动方向一侧放上 条形磁铁，观察并记录小钢球的运动情况； （3）将小钢球放在小轨道上，让小钢球沿轨道自由滑下，改变条形磁铁的位置，放在 运动方向另一侧，观察并记录小钢球的运动情况； 当改变条形磁铁位置时，小钢球运动轨迹方向和速度大小也发生变化，说明力能够改变 物体的运动状态． 重力 【例7】查漏补缺之重力篇： 1．地面附近的物体由于地球的而受到的力，叫做重力；重力的施力物体 是. 2．重力的大小与的大小成正比，比值大约是，用表示；计算重力的大小的公式是；在要求不很精确的情况下，g可取. 3．重力的方向总是. 4．重力的作用点是；对于质量均匀形状规则的物体，重力的重心在物体的. 【答案】1．吸引；地球 2．质量；9.8N/kg；g；G mg ；10N/kg 3．竖直向下4．重心；几何中心 【例8】关于重力，判断下列说法的正误. A．地球对物体的吸引力就是物体的重力（）