力学竞赛范围
周培源力学竞赛奖项划分
周培源力学竞赛奖项划分周培源力学竞赛是国内著名的力学竞赛之一，旨在培养和选拔具有优秀力学素养的学生。
自1986年起，周培源力学竞赛已经举办了多届，每年都吸引了来自全国各地的大批学生参与。
本文将以周培源力学竞赛的奖项划分为标题，介绍这一竞赛的相关情况。
一、特等奖特等奖是周培源力学竞赛的最高荣誉，每年只有极少数的参赛选手能够获得这一殊荣。
获得特等奖的学生不仅在力学知识的掌握上具有深厚的功底，而且在解题思路和创新能力上也表现出色。
他们在竞赛中所展现的才华和能力，无疑为力学领域的发展注入了新的活力。
二、一等奖一等奖是周培源力学竞赛中的高级奖项，获奖者在力学知识的理解和运用上达到了较高水平。
他们能够熟练地运用力学理论和方法解决实际问题，并在解题过程中展现出较强的分析和推理能力。
一等奖获得者的成绩在全国范围内具有很高的认可度，为他们今后的学术发展奠定了坚实的基础。
三、二等奖二等奖是周培源力学竞赛中的中级奖项，获奖者在力学知识的掌握和运用上达到了一定水平。
他们能够独立思考和解决一般的力学问题，并能够运用所学的理论和方法进行分析和推导。
二等奖的获得者不仅在竞赛中表现出色，而且在力学学科的学习中也具备较高的潜力。
四、三等奖三等奖是周培源力学竞赛中的初级奖项，获奖者在力学知识的掌握和运用上有一定的基础。
他们能够简单地应用所学的力学理论和方法解决一些基本的问题，并能够进行初步的分析和推导。
获得三等奖的学生在力学学科中有一定的潜力，但还需要进一步努力提高自己的水平。
五、优秀奖优秀奖是周培源力学竞赛中的鼓励奖项，获奖者在力学知识的掌握和运用上取得了一定的进步。
他们能够充分运用所学的力学理论和方法解决一些基本的问题，并能够进行初步的分析和推导。
优秀奖的获得者在竞赛中表现出色，展现出较强的学习能力和自主思考能力。
六、参赛奖参赛奖是周培源力学竞赛中的鼓励奖项，旨在鼓励更多的学生参与到力学竞赛中来。
获得参赛奖的学生在竞赛中参与度较高，表现出一定的学习热情和努力。
本科生国家级竞赛一览表
本科生国家级竞赛一览表
2014年6月
目录（Contents）
国家级竞赛：（专业竞赛先后顺序按竞赛在本专业的含金量进行排名）1国家大学生数学建模竞赛 (4)
2全国大学生电子设计竞赛 (5)
3全国大学生机械创新设计大赛 (7)
4全国大学生英语演讲赛 (7)
5全国大学生课外科技作品竞赛 (8)
6ACM国际大学生程序设计竞赛 (9)
7国际机器人足球联盟（FIRA）世界杯机器人大赛 (8)
8全国机器人足球锦标赛 (10)
9微软“创新杯”编程大赛 (10)
10“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛 (11)
11全国大学生广告创意大赛 (12)
12全国高校景观设计毕业作品展 (12)
13周培源大学生力学竞赛 (13)
14全国大学生结构设计大赛 (13)
15中国大学生汽车创意设计大赛 (14)
16全国大学生原创动画设计大赛 (14)
17全国大学生化学实验竞赛 (15)
18全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛 (15)
19全国三维数字化创新设计大赛 (16)
20全国大学生物流设计大赛 (16)
21“三井化学杯”全国大学生化工设计竞赛 (17)
22全国电子商务大赛 (17)
国家级学科竞赛项目简介
国家级学科竞赛项目简介
国家级学科竞赛项目简介
国家级学科竞赛项目简介。
初中物理力学竞赛专练
应用物理知识竞赛试题一力学部分一、单一选择题1．下列各实例中属于静摩擦的是A．用橡皮擦纸时,橡皮和纸间的摩擦B．小汽车急刹车时,车轮和地面间的摩擦C．皮带正常传动时,皮带和皮带轮间的摩擦D．用转笔刀削铅笔,铅笔与刀孔间的摩擦2．在江河湖海游泳的人上岸时,在由深水走向浅水的过程中,如果水底布满石头,以下体验和分析合理的是：A．脚不痛;因人越来越轻C．脚不痛;因水底对人的支持力越来越小B．脚越来越痛.因人越来越重D．脚越来越痛;因水底对人的支持力越来越大3．秤杆上相邻刻度间所对应的质量差是相等的;因此秤杆上的刻度应A．是均匀的 B．从提纽开始向后逐渐变密 C．从提纽开始向后逐渐变疏D．与秤杆的粗细是否均匀有关,以上三种情况均有可能4．下图是实际离心式水泵的示意图,箭头表示正常工作时叶轮转动的方向,示意图中正确的是5．拖拉机深耕时总比在道路上行驶时速度慢,这是为了：A．提高传动机械的效率 B．节省燃料C．增大拖拉机的牵引力D．提高柴油机的功率6．如上图3,烧杯中的冰块漂浮在水中,冰块上部高出杯口,杯中水面恰好与杯口相平;待这些冰块全部熔化后,A．将有水从烧杯中溢出 B．不会有水从烧杯中溢出,杯中水面也不会下降C．烧杯中水面会下降 D．熔化过程中水面下降,完全熔化后有水溢出7．如上右图所示,放在水平桌面上的容器A为圆柱形,容器B为圆锥形,两容器本身的质量和底面积都相同,装入深度相同的水后,再分别放入相同质量的木块,如图所示,下列说法中正确的是：A．放入木块前,两容器对桌面的压力相等B．放入木块前,由于A容器的水多于B容器,故A底部受水的压力大于B底部C．放入木块后,两容器底部所受水的压力相等D．放入木块后,B′容器底受水的压力大于A′容器底所受水的压力8．如图所示,吊篮的重力为400牛,动滑轮重力为50牛,定滑轮重力为40牛,人的重力为600牛,人在吊篮里拉着绳子不动时需用力：A．218牛 B．220牛 C．210牛 D．236牛9．测定血液的密度不用比重计因为这样做需要的血液量太大,而采用巧妙的办法：先在几个玻璃管内分别装入浓度不同的、呈淡蓝色的硫酸铜溶液,然后分别在每个管中滴进一滴血液;分析人员只要看到哪一个管中血滴悬在中间,就能判断血液的密度;其根据是A．帕斯卡定律 B．液体内同一深度各方向压强相等C．物体的浮沉条件D．血滴上部受硫酸铜溶液的压强等于下部受硫酸铜溶液的压强10．某同学用托盘天平测一物体的质量,测量完毕后才发现错误地将物体放在了右盘,而将砝码放在了左盘;因无法重测,只能根据测量数据来定值;他记得当时用了50g、20g和10g三个砝码,游码位置如图所示,则该物体的质量为A．81.4g B．78.6gC．78.2g D．81.8g二、填空1．一辆汽车在水平的河岸上行驶,它在水中的倒影相对于汽车的速度是______; 2．下列设备中都使用了简单机械,请填入所用简单机械的名称全名;起重机钢索下面吊钩上的铁轮是______,旗杆顶端的轮是______,自行车的飞轮与后轮是______; 3．如下图所示的三个容器中分别装有酒精、清水与盐水,它们对容器底部的压力相等,则所装三种液体中,质量最大的是________,质量最小的是_______;4．某工厂生产酒精,要求含水量按质量计算不超过10％,他们用抽测密度的方法对产品进行检查,则合格酒精的密度应在______Kg/m3至______ Kg/m3范围内;不考虑酒精与水混合后的体积变化5．已知砖的密度为1.5×103Kg/m3,用长25厘米、宽12厘米、厚6厘米的砖块砌房子的墙,若房子内外墙的总面积为720平方米,墙的厚度为25厘米,则修建此房约需砖_______块,如果汽车一次能装载4吨,则最少要拉______次才能将这些砖拉来;6．一列匀速行驶的火车,在距峭壁前532.5米处鸣笛,经过3秒钟司机听到回音,已知声音速度为340米/秒,则火车的行驶速度为_______米/秒;7．儿童练习游泳时穿的一种“救生衣”实质是将泡沫塑料包缝在背心上;使用时,穿上这种“救生衣”,泡沫塑料位于人的胸部;为确保人的安全,必须使人的头部露出水面,儿童的体重约为300牛,人的密度约为l.06×103 Kg/m3,人的头部体积约占人体总体积的十分之一,泡沫塑料的密度约为10 Kg/m3,则此儿童使用的“救生衣”的最小体积为______;三、螺旋千斤顶是一种常用的起重装置如图所示,用手柄转动螺杆时,螺杆顶端的重物就随螺杆一起上升;若螺杆的直径为D,螺距为h,手柄末端到转轴的距离为l,要举起质量为M的重物时,至少要给手柄顶端多大的力指出本题中为了省力应用了哪几种简单机械;四、佳佳家的压力锅盖上标有“××铝制品厂24公分压力锅”的字样;他测得限压阀的质量是100克,排气孔的直径为3毫米,这个压力锅正常工作时内部水蒸气的最大压强相当于大气压的多少倍锅盖至少要能承受多大压力才能保证安全大气压强为1.01×105帕五、有一种气压保温瓶其结构如图所示;用手压下按压器,气室上方小孔被堵住,在瓶内气体压强作用下,水经出水管流出;按压器面积为8厘米2,瓶内水面低于出水管10厘米;要将水压出管口,瓶内水面上方的压强至少要多大在按压器上至少要加多大的压力弹簧的平均弹力为1牛,p0=1.01×105帕,g=10牛／千克,按压器所受重力忽略不计物理应用知识竞赛试题一力学部分之答案一．1、C 2、D 3、A 4、B 5、C 6、B 7、D 8、C 9、C 10、B二．1、0 2、动滑轮,定滑轮,轮轴3、酒精,盐水4、0.8×103,0.82×103 5、5×104,34 6、15 7、4.67×10－2 8、7.25三．参考解答：转动一周时,手柄末端通过的距离为s=2πl 1垂直给手柄的力为F时所做的功为W1=Fs=F·2πl 2转动一周时重物升高h,克服重物所受重力做的功为W2=Mgh 3根据功的原理有W1=W2即F·2πl=Mgh 4为了省力应用了斜面和轮轴两种简单机械;评分准：共7分;各式均给1分,机械答对一个给1分;锅内最大压强是大气压强的2.4倍;锅盖的有效面积为：S＇=πD24 锅盖至少要能承受的压力等于锅内外的压力差：五．参考解答：管口与瓶内水面之间的压强差水面上的压强P=P0+P水=1.01×105+1.0×103=1.02×105帕克服压强差所需的压力F水=P水S=1.0×103×8×10-4=0.8牛考虑克服弹簧弹力后所需的压力F=F水+F弹=0.8+1.0=1.8牛评分标准：全题8分;1式2分;2式2分;3式2分;4式2分;总功：W=P实t=η1P额t 缆车的机械效率：物理知识竞赛试题二力学部分1．摩托车做飞跃障碍物的表演时为了减少向前翻车的危险,下列说法中正确的是：A．应该前轮先着地 B. 应该后轮先着地C. 应该前后轮同时着地D. 哪个车轮先着地与翻车的危险没有关系2. 下列有关激光应用的说法中,错误的是：A. 利用激光进行室内照明B. 利用激光进行通信B．利用激光加工坚硬的材料 D. 利用激光进行长距离测距3. 从地面上看,通信用的地球同步卫星是静止不动的;它运行一周所用的时间是：A. 24小时B. 23小时56分C. 24小时4分D. 24小时56分4. 我们能够分辨钢琴和小提琴的声音,这是因为它们发出声音的：A. 音调不同B. 音色不同C. 响度不同D. 频率不同5. 一艘宇宙飞船关闭发动机后在大气层外绕地球飞行,飞船内可能出现的现象是：A. 物体的质量消失B. 物体自由下落的速度变快C. 蜡烛正常燃烧D. 水滴呈球形漂浮在空气中6．山间公路往往环绕山坡,盘山而上,这样可以使上山的汽车：A．提高功率 B．提高机械效率C．减小所需的牵引力 D．减小所需的功7．在抗洪救灾中,大堤上的许多人都身穿厚厚的“背心”,这种“背心”的主要作用是：A．能阻碍热传递,从而可以抵御风寒B．跌倒或碰撞时减小其他物体对人体的作用力,起保护作用C．不同的背心反射不同颜色的光,便于识别D．以上说法都不对8．车站上,坐在火车里的乘客从窗口发现有两列火车沿相反的方向运动,由此得出的下列判断中错误的是：A．乘客坐的火车和看到的两列火车中一定有两列在沿相反方向运动B．乘客坐的火车可能在运动C．三列火车可能沿同一方向运动D．三列火车中可能有一列是静止的9．航天飞机关闭发动机后正在太空中飞行;如果科学家要在其中进行实验,下列哪些操作不能正常进行：A．用温度计测温度 B．用弹簧秤测力C．用天平测质量 D．用电子表测时间10．有两个鸡蛋,一生一熟,让它们在光滑的水平桌面上以同样的速度同时开始转动：A．生鸡蛋很快停止转动,熟鸡蛋转了一会儿才停止B．熟鸡蛋很快停止转动,生鸡蛋转了一会儿才停止C．两个鸡蛋都很快停止转动D．两个鸡蛋都转了一会儿,然后同时停止11．有一架飞机沿水平向左做匀速直线运动,每隔1秒钟从飞机上轻轻释放一小球,当三只小球落下且均未落至地面时,若不计空气阻力,则这三只小球在空中的排列情况应是下图中的哪一个：二、填空共28分,每空2分1．已知空气的密度为1.29千克/米3,人体的平均密度与水的密度相当;质量为60千克的人在空气中受到的浮力大约是__________牛;2．地面上有一条大木杆,抬起A端需用力300牛,抬起B端需用力200牛;这条木杆的_________端较粗,整个木杆的重量所受的重力为_________牛;3．如图所示,四个相同的玻璃瓶里装水,水面高度不同;用嘴贴着瓶口吹气,如果能分别吹出“dou1”“ruai2”“mi3”“fa4”四个音阶,则与这四个音阶相对应的瓶子的序号是__________、________、_________、________;4．小明同学放学回家,正碰上刮风下雨,他以18千米/时的速度由西向东快跑,此时他发现了奇怪的现象,雨滴成竖直下落状态,请你确定,这时刮的是______风,风速是_____米/秒;5．后轮驱动的汽车在平直路面上向前加速行驶时,地面对后轮的摩擦力方向是_______,对前轮的摩擦力方向是________;6．音乐厅正举行音乐会,男中音在放声高歌,女高音轻声伴唱,又有多种乐器伴奏,这时男中音的________比女高音的大,而女高音的________比男中音的高;音乐会的声音我们听起来有丰富的立体感,这主要是由于人的听觉具有________效应;三、简答下列各题共14分1、2．4分节日里氢气球飘向高空,越来越小,逐渐看不见了;设想,气球最后可能会怎样;根据你所学的物理知识作出预言,并说明理由;3.6分要学好物理就要多动手实验;请你列举出用大塑料可乐瓶制成的三种物理实验器具,并简述制作过程及用它所演示的物理现象;四、10分小英设计了一个实验,验证水的内部压强和水深的关系,所用的装置如图所示,增加细管内的砂粒可以改变细管沉入水中的深度;1.指出所需要的测量工具,并用字母表示需要测量的物理量;2.逐条写出实验步骤;3.根据测量的量导出在不同深度处计算压强的公式;4.说明怎样通过实验结果判断水的内部压强是否与水深成正比;五、10分公路路边每隔1千米有一个里程碑,标明公路起点到此碑的距离,单位是千米;设计一种方法,利用里程碑和手表测量自行车以中等速度匀速行驶时的速度,并给出计算公式,计算结果以千米／小时为单位;为了减少测量中的误差,请你至少提出两点注意事项;六、6分在趣味物理表演会上,小明展示了如图所示的蓄水和放水装置;如果原来水箱是空的,注水时水箱中的水位高于哪点时排水口才有水流出如果原来水箱是满的,放水时水箱中的水位降到哪点时排水口才停止出水如果进水口不停地向箱中注水,但进水流量较小,使得当出水口有水流出时,进水流量小于出水流量,这种情况下排水口的水流有什么特点七、10分测得一个24厘米高压锅的限压阀的质量为0.1千克,排气孔的内径为3毫米;如果用它煮水消毒,根据下面水的沸点与压强关系的表格,这个高压锅内的最高温度大约是多少T/℃90 95 100 105 110 112 114 116 118 120 122 124 126 128 130 p/Kpa 70 84 101 121 143 154 163 175 187 199 211 226 239 258 270八．10分图10为一种设计中的牲畜饮水用自动装置;底盖A平时顶住水箱的出水口,一旦饮水槽水位下降,浮子受到的浮力减小,水就从小箱流入饮水槽;设计中水箱水位最高为60厘米,水箱出水口直径是6厘米,底盖A及竖杆B的总质量是420克,浮子D的质量是580克,体积是2分米3,横杆C的质量可以忽略;通过计算说明,这个自动装置在水箱蓄满水时不能正常工作;物理应用知识竞赛试题二力学部分之答案一．1、B 2、A 3、B 4、B 5、D 6、C 7、D 8、A 9、C 10、A 11、C 二．1、0.76 2、A,500 3、丙,乙,甲,丁 4、西,5 5、水平向前,水平向后6、响度或音量,声音,音调或频率,双耳 三．2、有两种可能;一是因为高空中的气体逐渐稀薄,压强降低,气球上升过程中,球内压强大于球外压强,气球不断膨胀,最后“爆炸”破裂;另一是因高空的空气较稀薄,气球上升过程中所受浮力逐渐减小,当浮力等于重力时,气球上升的速度最大．然后,浮力小于重力,气球开始向上做减速运动．在气球的速度为零之后,又加速下落,浮力逐渐变大,当气球通过浮力等于重力的位置后,浮力大于重力,气球开始作向下的减速运动．在气球的速度减为零之后,又开始加速上升．如此反复,气球将在浮力等于重力这一特殊位置附近上、下往复运动．3．①制作量杯 用实验室已有的量筒定量地向瓶中倒入水,并刻上刻度②作液体侧压强实验器 在瓶的测壁不同的高度处扎等大的小孔,倒入水后,从水流的情况可以直观地反映液体内部的压强随深度的增大而增大．③演示喷雾器 用细塑料管插入加盖的盛水可乐瓶,用手使劲捏可乐瓶,水会成雾状从细塑料管中喷出．四．1．需要用的测量工具是直尺；需测量细管的直径 D 和细管沉入水中的深度 H 1,H 2．2．实验步骤：①测出细管的直径D ；②在细管中加入少量砂粒,将细管放入盛有水的容器中,平衡后用直尺测出细管沉入水中的深度H 1；③增加细管中的砂粒,再将细管放入盛有水的容器中,平衡后用直尺测出细管沉入水中的深度H 2．3．导出计算压强的公式;平衡时,细管含砂粒所受重力G 管与所受浮力F 浮相等,即G 管＝F 浮, 又G 管＝p 1S ＝21)2(Dp πF 浮＝ρ1V 水g ρπ12)2(H D =g 故得 p 1=ρ1H 水g4．同样可证 p 2=ρ2H 水g 所以1212H H p p = 说明水的内部压强与水深是成正比的．五．答：在自行车行驶过程中,选定一段比较平整的公路,先记下经过某一里程碑的时刻t 1和里程碑的标数L 1,匀速行驶几千米之后,记下经过另一里程碑的时刻t 2和里程碑的标数L 2t 1和t 2均以秒计,则自行车行驶的速度为：v=3600L2-L1/t2-t1为了减少误差,要做到：1车行速度稳定后才能记录t 1和L 1; 2使用有秒针的指针式手表或可以读秒的数字式手表;3行驶距离应为几千米,不能太短或太长;六．参考解答：注水时水位高于D点才有水流出,水位降到C点才停止出水;排水口会间歇式地放水;评分标准：本题共5分;第一问2分,第二问2分,第三问1分;七、参考解答：1 23把1、2代入3式 4代入数值p= 2.4×105帕 5 从表中查出,锅内温度约为126 ℃;评分标准：本题6分,1、2、3、4、5式各1分,答出锅内温度再给1分,温度为126 ℃～127 ℃的都给分;八．参考解答：如图13所示,作用于底盖、竖杆和浮子的力有：向上的浮力：F浮=ρVg=103×2×10－3×9.8=19.6牛向下的总重力： G总=0.42+0.58×9.8=9.8牛水箱的水向下的压力：F压=ρghS=103×9.8×0.6×3.14×0.032=16.6牛∵向下的力的总和F向下=G总+F压=26.4牛＞F浮∴底盖A将下移,装置无法正常工作;初中物理竞赛辅导-力学4例1、1998年某地区遭受特大洪涝灾害,为了抗洪抢险,急需在20h内从甲地调运65t钢材到乙地,现仅剩下一艘满载时排水量为80t的货船,船身包括船员质量约17t,已知甲、乙两地的水路距离为80km,船行驶的平均速度为10km/h 不计水流速度;⑴请你设计一个完成此项任务的可行性方案；⑵通过分析、计算,找出最佳方案;钢材的密度为7.9×103kg/m3例2、图3甲是使用汽车打捞水下重物的示意图;汽车通过定滑轮牵引水下一个圆柱形重物,在整个打捞过程中,汽车以恒定的速度v=0.2m/s向右运动;图3乙是此过程中汽车拉动重物的功率P随t变化的图象;设t=0时汽车开始提升重物,忽略水的阻力和滑轮的磨擦,g取10N/kg;求：⑴圆柱形的重物的质量；⑵圆柱形重物的密度；⑶打捞前,圆柱形重物上表面所受水的压力;例3、“加在密闭液体上的压强,能够大小不变地被液体向各个方向传递”,这个规律叫做帕斯卡定律;在图11所示的连通器中,如果活塞的质量和液体本身所受的重力可以忽略不计,根据帕斯卡定律可以推得,作用在大、小活塞上的力和大、小活塞的面积有以下关系：错误!=错误!,根据这一关系式：如果小活塞的面积较小那么在小活塞上加一个较小的力,就可以在大活塞上得到一个较大的力;“液压千斤项”就是根据帕斯卡定律制成的;图12所示的是液压千斤项的剖面图;它是汽车等运输机械常备的维修工具,只要对杠杆施加一个不大的作用力F,就可以把一辆汽车顶起来而便于更换和修理轮胎;如果图示的千斤顶的大活塞面积是40cm2,小活塞面积是5cm2,杠杆上的OA=错误!OB;请回答：1．使用中发现,压下杠杆时,虽然能把一个重物顶起来,但一放手,重物又降了下来,不能把重物长时间顶住;这说明图示的千斤顶有一个零件损坏或丢掉了;请你画一个零件补在相应的位置上,达到被顶起的重物不再降下来的目的在图12上画出示意图即可;2．若修好了的液压千斤顶的机械效率为80％,使用时,假设大活塞刚好顶在重物的重心竖直线的位置上;若要在lmin内把1t的重物顶起3cm,则维修人员消耗的平均功率和加在杠杆B端的力分别是多大取g=10N／kg例4、汽车更换轮胎时,需要把车轴抬起来,这时可以使用“油压千斤顶”;下图是油压千斤顶的原理图,向下按动手柄,园柱形小活塞把小油缸中的机油压向大油缸,大油缸中的油量增多,把园柱形大活塞向上推,带着上面的重物上升;实验表明,加在密闭的液体上的压强,能够按照原来的大小向各个方向传递,这个规律叫帕斯卡定律;现有一油压千斤顶,有关尺寸如图所示;如果希望在手柄上用20牛顿的力向下压时,就能在大活塞上举起1吨的重物,大活塞的直径至少是多少例7、液压电梯如图是一项新枝术,它可以为十层以下的旧楼加设电梯而无需在楼顶增建悬挂轿箱用的机房;1．液压机的柱塞通过滑轮和钢索带动轿箱上升,如图;为使轿箱上升18米,液压机柱塞要上升多少米2．有一种液压电梯,轿箱本身质量是1300千克,油泵最大油压是2.3×106帕斯卡,厂家所能提供的油压机柱塞直径为单位：毫米60、85、105、140、184、238六种;通过计算说明应该选用哪种直径的柱塞;由于柱塞本身受到重力作用及轿箱加速上升时需要较大的牵引力,厂家要求将柱塞直径扩大到计算值的1.4倍,然后从所给的六种规格中选取;。
力学竞赛试题及答案
(1)利用三力学竞赛试题及答案一、四叶玫瑰线解：（1）对于四叶玫瑰曲线p = acos28,在直角坐标系中可写成（图3-1）X将° = acos2&代入上式，得y = /? sin 8x = a cos 28 cos 0 y = a cos 20 sin 0固定内齿轮O 内作纯滚动，其中内齿轮的半径为小齿轮的半径为厂，画笔所在E 点离 小齿轮圆心a 的距离为随系杆OO ］的转动，其E 点的轨迹为X E =(R - r) COS 0 + acos (py E = (/? 一厂)sin Q _ g sin 0R — f利用小齿轮的纯滚动条件RO=r((P +O).有0 = —— 0.代入上式可得{小齿轮q 在cosacos0 = *[cos@ + 0) + cos@-0)](4)R_rx 已=(R — r) cos 0 + e cos( -- cp) < rR _ ry E =(/?_ 厂)sin&_fsin( ---------- <p).'r作变换，令3=30,上式可改写为R_»・ x E =(R- r) cos 30 + E cos(3 ---------- cp)rR-r y E =(/?_/•) sin 30 _ £ sin(3----------------------------------------- c p)r(3)对照式（2）和式（3）中的系数，有联解之，得3a —a ,e=—22做一个如图3・2所示的行星齿轮绘图机构，取式（4）中的参数，即可画出p = acos20 的四叶玫瑰曲线。
二. 手指转笔在你思考问题时有用手指转笔的习惯吗？请你用卞述刚体简化模型，进行分析计算：（1）本问题与力学中的什么内容有关系？（2） 求出笔绕手指无滑动转一周中，手指作用于笔的正压力和摩擦力的大小； （3）给出笔与手指间的摩擦因数“随AC 长度*变化应满足的条件。
第十四届全国周培源大学生力学竞赛
第十四届全国周培源大学生力学竞赛（个人赛）试题出题学校：西南交通大学（本试卷分为基础题和提高题两部分，满分120 分，时间3 小时30 分）说明：个人赛奖项分为全国特、一、二、三等奖和优秀奖。
全国特、一、二等奖评选标准是：提高题得分进入全国前5%，并且总得分排在全国前列，根据总得分名次最终确定获奖人。
全国三等奖和优秀奖直接按赛区内总得分排名确定获奖人。
注意：试题请全部在答题纸上作答，否则作答无效。
各题所得结果用分数或小数表示均可。
第一部分 基础题（共60分）第1题（15分）图1所示组合梁的自重及变形不计，A 为固定端，B 为铰链，ABD 水平。
均质物块C 放在倾角为 的斜面上，用绳绕过定滑轮，与梁BD 连接，图示位置绳的ME 段水平。
已知图中尺寸a ，物块重P ，高h ， 30º，系统处于平衡状态。
（1）不计各处摩擦，求物块宽度b 的最小值min b （3分）；（2）不计各处摩擦，当min b b ，求铅垂三角形分布最大荷载集度q 的大小及固定端的约束力（4分）；（3）设物块与斜面之间的静摩擦因数s 0.3f , /3b h ，其余各处摩擦不计。
分别求荷载集度q 的范围、固定端约束力的范围（5分）；（4）由（3）的荷载集度最大值max q 求组合梁最大弯矩值及所在的横截面位置（3分）。
图1第2题（15分）在铅垂面内的齿轮系统如图2所示，齿轮1与齿轮2在D 点啮合，曲柄上作用有一个力偶，其力偶矩M 为常值。
齿轮1半径为r ，质量为m ；齿轮2半径为2R r ，质量为4m ；曲柄质量为m ；齿轮1和齿轮2视为均质圆盘，圆心分别在1C 和2C 点；另有一集中质量/2m 焊接在齿轮2的0C 处，20/4C C e r ；曲柄视为均质直杆，其质心为C 点。
齿轮2的转角用φ表示，曲柄的转角用θ表示。
（1）给出该系统的自由度（2分）；（2）建立系统的运动微分方程（8分)；（3）求系统的平衡位置，并判定其稳定性（5分）。
周培源力学竞赛实践环节说明书
题目：承受静载荷的结构模型与制作参赛单位：兰州理工大学流体传动与控制设计者：杨自升，韩向东，高远作品类容简介周培源力学竞赛特别是其实践环节是一项针对在校大学生的极富创造性和挑战性的科技竞赛。
它旨在通过对理论力学、材料力学和结构力学等基础知识的综合运用，多方面的培养大学生的创新思维和实际动手能力，加强同学之间的合作与交流，培养团队意识，丰富课余生活。
通过力学竞赛及其实践环节可以很好地将课堂理论和实际工程实际紧密结合起来，培养大学生的设计和计算能力。
本模型的设计灵感来自于法国巴黎的标志性建筑——埃菲尔特塔。
它的结构体系既直观又简洁：其塔身分为四层，底部由四个倾角为054的巨型倾柱墩形成东南西北四座大拱门，其上设有三层平台。
我们小组经过研究讨论之后觉得该模型的倾角为050时，其承受竖直向下的静载荷的能力最强，由此我们初步确定了设计方形斜墩台的方案。
我们在模型的四个斜面和上下平面的对角线都连上了细绳线。
虽然它们不承担斜柱向下传递的竖向载荷，但却使斜柱与横梁的连接加强，保证了连接的稳定性，并使水平载荷作用下横梁与斜柱间的力流更加顺畅。
此外，我们还在上面的四个顶点和底面中心分别用四根纸筒连接固定，形成超静定结构，用以减轻四根斜支柱所承受的压力，使一部分竖向载荷通过下面的两根对角线平稳的过渡到支撑台上。
一材料和构件模型的合理设计需要建立在对材料的充分认识的基础上。
本次竞赛给定的材料有：两张0号图纸、胶水、细绳线、小刀和锯子等工具。
1、线的性能与图纸相比线具有较大的抗拉强度，但是抗拉刚度小，没有抗压能力，可以在模拟实际结构中的拉杆和索件。
线在变形时有一部分为永久变形，可以在使用前进行预张拉，之后再用到结构中，以消除永久变形对结构的不利影响。
2、图纸的性能为了获得较强的抗拉和抗弯刚度、强度，可以将图纸卷成薄壁杆件，即说的纸筒。
纸筒是结构的主要受压、受弯构件。
二构件连接纸杆与线的连接：线在与纸连接时主要通过缠绕的方式固定，受力时纸杆易产生应力集中，因此截面壁厚不宜过小。
第6届全国周培源大学生力学竞赛团体赛的出题与比赛
第６期高云峰：第６届全国周培源大学生力学竞赛团体赛的出题与比赛８９自激振动也存在于人类自身．笔者在另文中已分析了荡秋千运动和单杠振浪运动的自激振动性质【４＇５Ｊ．将人类和动物的声带看作与木管乐器类似的特殊簧片，我们的说话和歌唱也都是自激振动．心脏的周期性搏动、寒冷或恐惧引起的颤抖则是自激振动在生理学中的表现．与上述工程中的自激振动相比，生命科学中的自激振动有着更为复杂的内在机制，就不是用简单的振动理论知识可以解释的了．参考文献１哈尔凯维奇著．司秀，刘羽译．自振．北京：科学出版社，１９５７２丁文镜．工程中的自激振动．长春：吉林教育出版社，１９８８３刘延柱，陈文良，陈立群．振动力学．北京ｔ高等教育出版社，１９９８４刘延柱，忻鼎亮．单杠振浪的力学特征．体育科学，１９８７，７（２）：５７—６０５刘延柱．再谈荡秋千——兼谈自激振动．力学与实践。
２００７，２９（３）：９２，－，９３第６届全国周培源大学生力学竞赛团体赛的出题与比赛‘高云峰１）（清华大学航天航空学院，北京１０００８４）１团体赛内容介绍本次团体竞赛分为４个环节，每个环节都要设计制作不同的装置，完成指定的要求，每个环节均涉及理论力学和材料力学的一些基本知识．在此介绍比赛内容的具体要求和规则的大概内容（详见《力学与实践》２００７年第５期或ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｓｔａｍ．ｏｒｇ．ｃｎ／ｚｐｙ／ｉｎｄｅｘ．ａｓｐ）．（１）攻防对抗赛——参赛各队分别设计制作发射装置和保护装置，抽签后相互用发射装置攻击对方的保护装置．（２）纸条拉力赛——用Ａ４纸制作一个３ｃｍ宽试件。
上面有一个１ｃｍ长的切口．通过裁去部分材料，尽可能使试件承受大的拉力．（３）不倒翁的设计——设计制作一个装置，使其摆动周期尽可能接近指定的周期．（４）混合加载（比赛中由于时间关系删去了）——用Ａ４纸设计制作加载装置，通过选择适当的加载位置，在给定的变形范围内承受尽可能多的重量．（５）姜太公钓鱼——设计制作钓鱼台和钓鱼的器具，在指定时间内钓上尽可能多的啤酒瓶．２团体赛题目设计的思路团体赛的内容没有采用教学中可能采用的实验，因为各学校的教学大纲、学时不尽相同，某些教学实验可能在一些学校没有条件开展．采用教学实验的另一缺陷是过于专业，只有学过某些课程的学生才能操作，不利于扩大影响；相反采用非专业化的竞赛，没有专业知识也能参与．另外由于有电视台参与拍摄，因此比赛活动要富于动感．从电视播出的本文于２００７－１１－０５收到．１）Ｆ＿，－ｍａｉｌ：ｇａｏｙｕｎｆｅｎｇ＠ｍａｉｌ．ｔｓｉｎｇｈｕａ．ｅｄｕ．ｃｎ角度，动态的演示就比静态的演示更吸引观众．在这样的大前提下，设计竞赛题的总思路围绕以下几个要点．２．１理论与实践本次竞赛的个人赛只涉及理论知识，而团体赛则强调理论与实践的结合．团体赛的风格是面向任务的设计与制作问题，参赛各队首先需要把问题中的力学因素提炼出来。
第十二届全国周培源大学生力学竞赛“理论设计与操作”团体赛“自停滚轮”项目设计方案
第42卷第1期力学与实践2020年2月§全国周培源大学生§力学竞赛 \3C5C«C53GaC«C3aC53G3第十二届全国周培源大学生力学竞赛“理论设计与 操作”团体赛“自停滚轮”项目设计方案宋向荣U李想杜立成赵哲(江苏科技大学船舶与海洋工程学院，江苏镇江212003)摘要本文介绍了江苏科技大学代表队在第十二届全国周培源大学生力学竞赛“理论设计与操作”团体赛“自停滚轮”项目中的设计方案和制作过程，给关心和热爱该比赛的力学爱好者提供参考。
关键词力学竞赛，自停滚轮，设计方案中图分类号：031,0341 文献标识码：A doi：10.6052/1000-0879-19-352D ESIG N SCH EME OF SE L F-STO PPING C Y LIN D ER IN TH E“T H E O R ETIC A L D ESIG N AND O PE R A T IO N” C O M PE T IT IO N OF TH E 12TH NATIONAL ZHOU PE IY U A N C O M PE T IT IO N ON M EC H A N IC S FO RCOLLEG E STU D EN TS OF C H IN ASONG Xiangrong1^LI Xiang DU Licheng ZHAO Zhe(School of Naval Architecture and Ocean Engineering, Jiangsu University of Science and Technology,Zhenjiang 212003, Jiangsu, China)A bstract This paper presents the design scheme and the operational process of the competition team from Jiangsu University of Science and Technology in the“Theoretical Design and Operation”competition of the 12th Zhou Peiyuan Mechanics Competition for College Students of China.K e y words mechanics competition,self-stopping cylinder,design scheme第十二届全国周培源大学生力学竞赛“理论设 计与操作”团体赛于2019年8月6—9日在清华大学 举行w。
力学竞赛第十二章 交变应力
（2）计算轴的持久极限
0.73 1 1 360MPa 170MPa k 1.55
0 1
（3）计算圆轴的最大弯曲正应力
max
M max 450 103 MPa 71.6MPa W 403 32
（4）校核轴的强度
0 178.8 n 1 2.49 ＞n=2 max 71.6
k
r n max
0
k
a m
a m
强度条件
n n
目录
例12-2 振动式落砂机主轴，轴上安装有两个偏心重块，重量
W = 1.6kN， 轴转动时偏心块的离心力F=2.1 kN，材料为45钢， σb=650MPa，σ-1=350 MPa， =0.20，轴径d=60mm，螺栓孔径 d0=16mm，表面质量系数β=1，安全系数 n=2。试校核该轴的 疲劳强度。
工作安全系数
n
n n
2 n n2
n
疲劳强度条件为
n n
目录
例 12-3 一阶梯轴，直径D=50mm，d=40mm，受交变弯矩和扭
矩的组合 作用。圆角半径r=2mm，弯矩变化范围320N· m~-320N· m，
扭矩变化范围500 N· m~250 N· m。轴的材料为碳素钢，σb=550MPa， σ-1=220 MPa， τ-1=120 MPa，ψσ=0.1。设表面 质量系数β=1， 规定的安全系数 n =1.5。 试校核该轴的疲劳强度。
渐进线所对应的纵坐标的值就是光滑小试样的持久极限（或
（疲劳极限）σr 。
目录
有限寿命区
无限寿命区
b
r
N
NO
第6届周培源全国大学生力学竞赛
第6届周培源全国大学生力学竞赛样题的出题思路及说明周培源全国大学生力学竞赛已经举办过5届。
今年将进行第6届竞赛。
与往届相比，本此竞赛的内容和风格将有较大的变化。
根本的变化是：竞赛内容不再是单纯考试型的题目，而是融趣味性、综合性与动手实践为一体。
本次竞赛计划分为两部分：首先进行选拔赛，然后进行决赛。
选拔赛面对全国各高校和研究所，可能将有上万人参加。
选拔赛采用笔试的形式，根据选拔赛的成绩，以学校或研究所为单位，在全国范围内邀请20只队伍参加决赛。
而决赛以动手试验为主。
具体出题的思路是：选拔赛样题的特点是：（1）考查力学的基础知识以及对知识的灵活应用，通过一些有趣的场景引出问题。
（2）每个样题的难度都分为3个层次，通常先考查学生是否了解该题目的性质；然后是过渡性的问题，比较简单；最后的问题一般有些难度。
希望这样可以让大部分学生得到基本分，同时又可以使分数拉开档次。
（3）样题中的问题既有客观题，也有主观题，希望从多个侧面了解学生的能力。
（4）改变传统力学题目的形式，有正问题，也有反问题，反问题使学生有更多发散思考的空间。
选拔赛各题的知识点是：第1题“奇怪的独木桥”考查不同载荷对梁的弯矩影响；第2题“模特儿与新型舞台”考查是力与力矩的平衡，同时考虑不同情况下的变形协调条件；第3题“魔术师的箱子”表面上是静力学问题，实际上箱子里有文章，是动力学平衡问题；第4题“出人意料的交线”考查点的运动学以及定轴转动的动量矩定理。
以上知识点都是教学中的基本要求，但是其中有些问题又有一定的灵活性和难度。
在决赛中，需要各队在给定时间、工具和材料的限制条件下，设计、制造出两种装置，以达到攻和防的目的。
其中的发射装置主要需要利用理论力学的知识，考虑抛射的轨道、摩擦、能量转换、碰撞等因素，而保护装置主要需要利用材料力学的知识，考虑结构的重量、强度、稳定性等因素。
在比赛中，攻和防都要强才能立于不败之地，各队需要进行综合考虑。
我们认为，学生在决赛中可能要经历理论分析、初步设计、试验，反馈、修改设计等环节，需要理论联系实际，还要有很好的分工协作、动手制作能力，相信将会给学生很好的全面锻炼的机会，而这也正是以前的力学竞赛所缺乏的。
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全国周培源大学生力学竞赛考试范围（参考）
理论力学
一、基本部分
(一) 静力学
(1) 掌握力、力矩和力系的基本概念及其性质。能熟练地计算力的投影、力
对点的矩和力对轴的矩。
(2) 掌握力偶、力偶矩和力偶系的基本概念及其性质。能熟练地计算力偶矩
及其投影。
(3) 掌握力系的主矢和主矩的基本概念及其性质。掌握汇交力系、平行力系
与一般力系的简化方法、熟悉简化结果。能熟练地计算各类力系的主矢和主矩。
掌握重心的概念及其位置计算的方法。
(4) 掌握约束的概念及各种常见理想约束力的性质。能熟练地画出单个刚体
及刚体系受力图。
(5) 掌握各种力系的平衡条件和平衡方程。能熟练地求解单个刚体和简单刚
体系的平衡问题。
(6) 掌握滑动摩擦力和摩擦角的概念。会求解考虑滑动摩擦时单个刚体和简
单平面刚体系的平衡问题。
(二)运动学
(1) 掌握描述点运动的矢量法、直角坐标法和自然坐标法，会求点的运动轨
迹，并能熟练地求解点的速度和加速度。
(2) 掌握刚体平移和定轴转动的概念及其运动特征、定轴转动刚体上各点速
度和加速度的矢量表示法。能熟练求解定轴转动刚体的角速度、角加速度以及刚
体上各点的速度和加速度。
(3) 掌握点的复合运动的基本概念，掌握并能应用点的速度合成定理和加速
度合成定理。
(4) 掌握刚体平面运动的概念及其描述，掌握平面运动刚体速度瞬心的概
念。能熟练求解平面运动刚体的角速度与角加速度以及刚体上各点的速度和加速
度。
(三)动力学
(1) 掌握建立质点的运动微分方程的方法。了解两类动力学基本问题的求解
方法。
(2) 掌握刚体转动惯量的计算。了解刚体惯性积和惯性主轴的概念。
(3) 能熟练计算质点系与刚体的动量、动量矩和动能；并能熟练计算力的冲
量（矩），力的功和势能。
(4) 掌握动力学普遍定理(包括动量定理、质心运动定理、对固定点和质心
的动量矩定理、动能定理)及相应的守恒定理，并会综合应用。
(5) 掌握建立刚体平面运动动力学方程的方法。了解其两类动力学基本问题
的求解方法。
(6) 掌握达朗贝尔惯性力的概念，掌握平面运动刚体达朗贝尔惯性力系的简
化。掌握质点系达朗贝尔原理(动静法) ，并会综合应用。了解定轴转动刚体静
平衡与动平衡的概念。
二、专题部分
(一) 虚位移原理
掌握虚位移、虚功的概念；掌握质点系的自由度、广义坐标的概念；会应用
质点系虚位移原理。
(二) 碰撞问题
(1) 掌握碰撞问题的特征及其简化条件。掌握恢复因数概念
(2) 会求解两物体对心碰撞以及定轴转动刚体和平面运动刚体的碰撞问题。
材料力学
一、基础部分
材料力学的任务、同相关学科的关系，变形固体的基本假设、截面法和内力、
应力、变形、应变。
轴力与轴力图，直杆横截面及斜截面的应力，圣维南原理，应力集中的概念。
材料拉伸及压缩时的力学性能，胡克定律，弹性模量，泊松比，应力-应变
曲线。
拉压杆强度条件，安全因数及许用应力的确定。
拉压杆变形，简单拉压静不定问题。
剪切及挤压的概念和实用计算。
扭矩及扭矩图，切应力互等定理，剪切胡克定律，圆轴扭转的应力与变形，
扭转强度及刚度条件。
静矩与形心，截面二次矩，平行移轴公式。
平面弯曲的内力，剪力、弯矩方程，剪力、弯矩图，利用微分关系画梁的剪
力、弯矩图。
弯曲正应力及其强度条件，提高弯曲强度的措施。
挠曲轴及其近似微分方程，积分法求梁的位移，梁的刚度校核，提高梁弯曲
刚度的措施。
应力状态的概念，平面应力状态下应力分析的解析法及图解法。
强度理论的概念，破坏形式的分析，四个经典强度理论。
组合变形下杆件的强度计算。
压杆稳定的概念，临界荷载的欧拉公式，临界应力，提高压杆稳定性的措施。
疲劳破坏的概念，影响构件疲劳极限的主要因素，提高构件疲劳强度的措施。
拉伸与压缩实验，弹性模量或泊松比的测定，弯曲正应力测定。
二、专题部分
杆件应变能计算，莫尔定理及其应用。
简单动载荷问题。
材料力学若干专题实验。
全国周培源大学生力学竞赛组委会