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沙漏在流动过程中视重随时间变化的问题分析(物理教学论文) 沙漏在流动过程中视重随时间变化的问题分析(物理教学论文)

格式:word 上传:2023-05-05 03:53:00

《沙漏在流动过程中视重随时间变化的问题分析(物理教学论文)》修改意见稿

1、“.....对应图的部分器材沙漏由亚克力管和漏斗制成为了使实验现象更明显,选用密度较大且流动性较好的铁珠直性,故仅需计算竖直方向的动量即可用表示有颗粒流动的区域∈体系整体的动量为可见体系的动量正比于有颗粒流动区域的长度可以形象地称之为动量柱的长度,而且比例系数就是质量流量有了此结论,不论是做定性分析还是定量计算,都会十分方便分阶段分析视重变化各阶段示意图如图图各阶段示意图第阶沙漏在流动过程中视重随时间变化的问题分析物理教学论文由质点系动量定理式中表示沙漏底部受到的支持力其大小即为视重,为沙漏整体受到的重力,表示体系的总动量通过直接考察体系的动量速度分布情况,分析得出整体的动量变化率,即可得出视重以沙漏底部圆心为坐标原点......”

2、“.....表示沿轴正向的单位矢量质量流量及其性质通过任水平截结果很难有个直观的解释,不便于理解该现象的物理机制本文分析问题的着眼点在于体系的动量分布及变化情况,不仅为颗粒流动构建出清楚直观的物理图像,而且在把握系统基本性质的基础之上,仅通过些定性分析就能解释视重变化的规律另外由于质点系动量定理只涉及阶导数从质心的视角解决问题需要求阶导数,因此可以了更加广泛地讨论通常的结论是在稳定流动阶段视重等于静止时的重量简单的计算表明颗粒对底部的冲击力恰好等于悬空部分的重力事实上这个结论只能粗略地成立若准确测量会发现视重稍大于静重,主要问题在于通常教科书中的分析并没有考虑沙漏上下容器内颗粒的运动情况和摘要研究沙漏在流动过程中视重随时间变化的问题理论方面......”

3、“.....得出视重变化量正比于动量柱颗粒流动的区域纵向长度的变化率,比例系数为质量流量,所得物理图像清晰,并且给出了视重随时间变化的解析式实验方面,利用系统搭建了称量平台,巧妙地实现了视重的精密数字化测量采样率论与实验均能较好符合其中装填质量为的组实验阶段占比仅,因此对不同装填量是普适的小结为了测量流动沙漏视重随时间变化的关系,我们巧妙地设计实验装臵沙漏的称重方式与启动方式都对研究此类问题具有普遍的借鉴意义为了更为简明地构建物理图像,我们从动量的角度分析并解决问题理论分析指出体系的总动量正比,这种振动很快衰减,视重便稳定下来最后,实验测量的阶段的最大值明显比理论值小......”

4、“.....而是排列为上尖下粗的锥体,因此单位时间撞击底部的颗粒数逐渐减小且总小于理论预测的数量,这就导致视重提前达到个更小的峰值不同于理论中的颗粒撞击底部后存在小幅度反弹,而理论假定不存在任何反弹,因此实验中第批颗粒对容器底部的冲击力比理论预测更大由于力传感器的核心部件是应变片,在突然受到较大冲击力时,其形变会超过平衡位臵,导致测量结果较大再有,视重回升后经过小段时间的振荡才相对稳定,而非理论中的直接达到个值际上沙漏启动后颗粒团总是需要段时间来加速,然后流量才保持恒定,因此实验中并无跃变,且待流量恒定后才开始近似线性下降而之所以加速阶段即弯钩形阶段视重并非线性下降,主要是因为流量改变时,式右端的项不再为线性......”

5、“.....视重变化量正比于动量柱长度的变化率理论与实验结果相符较好其处理方法对同类型问题具有借鉴意义细致地分析了实验和理论的偏差来源,增进了对此类现象的理解,并为进步研究提供了方向史天翔,岳鑫流动沙漏视重变化的定量研究大学物理,沙漏在流动过程中视重随时间变化的问题分析物理教学论文量下进行多组实验,得到的结果如图所示图不同装填量下视重随时间变化首先可以看到对不同的装填量,所需时间随装填质量均匀减小,这是流量为常量的自然结果另外随着装填质量减少,最后颗粒在下方容器中堆积的高度更低离漏斗口更远,结束前颗粒下降到此处的速度也就更大,因此极大值更大......”

6、“.....如图所示从图中可以看出,理论和实验数据大体上是吻合的在阶段和阶段能做到趋势上的符合阶段的最小值阶段长期变为零,这种减小是渐变的,这就导致了实验中平缓的变化由前文分析得,在阶段末期流量已开始减小,那么阶段撞击容器底部的颗粒从漏斗口落出的初速度小于理论值,因此这些颗粒在撞击容器底部时的速度也比理论值小,导致冲击力小于理论值,因此视重峰值小于理论值为了说明理论的普适性,我们在不同的装填颗粒总和的研究把该现象归因于颗粒的飞溅,这显然是不妥当的,因为即使不飞溅也会有这种振荡......”

7、“.....从而引起视重的起伏变化随着振荡的进行,方面由于冲击力维持基本不变,另方面由于阻尼的存容器底部时,视重并不像理论曲线瞬间回升,而是在小段时间内上升,其原因有由于第批颗粒并非排列为水平面同时撞击,而是略微有先后之分,导致冲击力逐渐增加而非瞬间增加力传感器内部的应变片受力改变,但对应的形变状态的改变需要定的时间,无法瞬间改变此外回升的峰值超过了阶段的稳定值,其原因有实验中第稳定值对应式在期间的常量符合得很好,这些都在定程度上体现了理论的合理性虽然阶段大致趋势吻合,但局部特征存在不致理论中给出的结果是视重先跃变到个负值......”

8、“.....但沙漏在流动过程中视重随时间变化的问题分析物理教学论文装填颗粒总质量除以该时间即为质量流量大小实际上沙漏启动后的短暂时间内颗粒存在加速过程,因此按此法测出的实为平均流量本实验装臵设计巧妙,称量精确,具有定的借鉴意义结果与分析图是多组实验结果之,给出了在装填质量的情况下,视重随时间的变化图中坐标系纵轴表示视重减去常量,且数据经过平滑作为沙漏的装填物称重平台由个力传感器采样频率和其上固定的水平金属板构成图实验装臵实物图图实验装臵示意图略去夹持装臵因为启动沙漏这行为很容易对沙漏施加纵向的力,给称重数据带来较大偏差,所以要寻求种扰动尽可能小的启动方式我们在塑料薄片两端拴上细线......”

9、“.....第阶段第阶段是指从颗粒刚开始触碰底部至所有颗粒完全流出漏斗口的过程根据上表面是否进入漏斗,第阶段又分为两个子阶段阶段和阶段上式中,表示动量柱下表面的面积,表示上表面面积同的质量流量为其中表示颗粒的密度,⊥表示颗粒速度的竖直分量假设体系为定常流动,则与纵向位臵无关,即∂∂定律指出,沙漏内颗粒装填到定高度以上时,流量不随时间变化,即∂∂故流量与时间和空间均无关,因此在颗粒物质流动的区域,流量为常数体系整体的动量由于体系具有柱对省计算资源理论分析动量方法图为沙漏的示意图上下容器半径均为,漏斗口半径为,漏斗圆台状区域的倾角为颗粒的上表面近似为平面事实上会形成明显的凹锥,但为了简化......”

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