蒸汽爆炸粗混合过程中的蒸发阻力模型

在蒸汽爆炸的粗混合过程中,由于液体的快速蒸发,高温金属液滴的周围会产生一层很薄的蒸汽膜,此时液滴周围的边界层流动与没有液体蒸发时有很大的不同,因此,常温情况下的小球在连续液体中运动时的通用阻力模型在这种情况下是不适用的．本文通过受力分析,考虑了高温小球受力的分布和表面蒸发对小球周围力的影响,从阻力的基本机理上分析了蒸发状态下小球的运动阻力,分别提出了高温颗粒穿过自由表面时与其在液体中运动时的蒸发阻力模型．分析表明,当小球温度高于2500 K,特别是在靠近自由表面的区域,由于小球表面液体蒸发而产生的蒸发阻力作用非常明显．分析指出,小球的入水初速、小球表面的液体蒸发速率以及汽膜厚度都是影响小球运动阻力大小的重要因素．     

利用轨迹追踪技术测量重力加速度

由轨迹追踪技术监测小球做匀速圆周运动,从而测量出重力加速度.首先通过直流电机的匀速转动驱动小球运动,利用高速摄像头实时采集小球的相对运动图像,由虚拟仪器实现轨迹追踪、图像分析以及数据可视化处理,从而获取合适的驱动电压让小球做较为严格的匀速圆周运动,得到小球在该运动下的周期和圆锥摆摆角余弦值,即可测得重力加速度.     

向心力大小实验的设计

向心力大小演示实验是高中物理教学中一个很重要的演示实验.在人教版物理教材中,采用圆锥摆粗略验证向心力表达式,该实验是利用铁架台、小球、细线、秒表、天平、刻度尺等器材完成的.实验时,小球在水平面内做匀速圆周运动,用刻度尺测量出小球做圆周运动的半径r和小球距悬点的竖直高度h,利用天平、秒表分别测量出小球的质量m和运动n圈的时间t,得出指向圆心的合力为     

单摆实验仪的改进

针对传统单摆实验,小球在摆动时容易产生圆锥摆现象,导致周期测量不准,影响实验结果的准确性.对此,本文采用双线摆取代单线摆,避免小球产生圆锥摆现象;同时采用光电门对摆动进行计时和计数,减少人为误差的引入,进而提高实验精度.     

流体的粘滞阻力对物体运动的影响

力学中有求解物体在流体介质（如空气和水）中运动的问题,如船在水中的运动,小球在空气或水中下落时的运动等．在这类问题中,什么情况下流体的粘滞阻力可以忽略,常使学生产生疑问,而教师又很少解释清楚．下面以小球在流体介质中下落力例,讨论粘滞阻力对物体运动的影响．     

洛伦兹力做功假象

针对类似产生动生电动势的两类题型,对题中小球(粒子)的受力、运动、做功等进行分析,论证洛伦兹力不做功,以解决学习过程中的困扰.同时,通过对例题的分析,从侧面给大家展示"磁场不动金属棒切割"、"金属棒不动磁场运动"这两个不同情况下动生电动势产生的原理.     

小球转动对平抛实验结果的影响探讨

高中物理探究平抛物体的运动,大多采用使小球从一定高度释放沿轨道滚动后做平抛运动的装置进行相关实验.那么小球的滚动在多大程度上影响实验的结果,在什么条件下可以不考虑小球的滚动.     

驗証牛頓第二定律的实驗

一、仪器的裝置所用仪器主要由兩部分組成,第一部分是为了使物体从斜面上向下作直綫运动,并尽可能减少它在运动中的阻力,所以利用小金属球从斜槽上向下滾动的裝置。第二部分是为了比較准确地测出小球的加速度——即較准确地記     

Sen时空中的陀螺进动效应

采用Frenet-Serret形式研究了Sen时空中的陀螺进动效应,得出了沿圆轨迹以任意常数角速 度运动的轨道陀螺进动的一般公式,当陀螺在赤道平面上沿短程线运动时,由一般公式出发 可得到精确的轨道周期进动角公式.作为特例,研究了静态dilaton时空中的陀螺进动效应. 将所得结果分别与Kerr-Newman和Reissner-Nordstrm时空中的情形相比较,发现dilaton 耦合使陀螺进动速率减慢,轨道周期进动角减小. 关键词： Sen时空 Frenet-Serret标架 Fermi-Walker移动     

基于解析结果的拉格朗日陀螺运动特性分析

本文建立拉格朗日陀螺运动方程的解析方法.导出拉格朗日陀螺做规则进动的条件,用级数展开技术得到规则进动附近的小角度章动和进动的解析解.给出陀螺自转轴运动的简明图像,即重力引起绕竖直轴的规则进动和无重力的自由进动的叠加.利用解析结果对陀螺不倒之谜给出解释.     

扭转陀螺的运动研究

运用欧拉动力学方程分析了扭转陀螺的力学特性,从理论上预测了陀螺释放后250s内的运动情况,实验研究了陀螺的定轴性和进动性对陀螺运动的影响.实验结果表明:在初始扭转力矩变大时,进动角与章动角的角速度与角度峰值都会变大,但变化周期几乎不变.     

浅谈“离心浮力”参与作用下小球的运动

流体在做匀速旋转运动时会产生与静止状态不同的动力学效应,主要体现在液体内部的压强变化以及由此带来的附加浮力,可形象地称之为"离心浮力".本文就V形管惯性离心力演示仪中的小球运动问题进行深入讨论,通过求解曲面积分求得小球所受"离心浮力"公式,进而求出小球的运动方程,并对实验中出现的现象进行定量分析解释.     

碗中小球问题探讨

在大学物理的教学过程中,笔者遇到一道关于小球在光滑半球形碗内运动的问题,该问题的常规解法是利用角动量分量守恒和机械能守恒进行求解。这种解法由于无法给出小球运动的细节,对于初次接触角动量概念的本科生而言难以直观而深刻地理解。本文将小球的运动在水平面内和竖直方向进行分解,系统分析了小球的受力情况、速度的变化、能量的转化等问题,并通过数值求解拉格朗日方程给出了小球的运动轨迹。我们的方法详尽地阐述了小球的运动过程,展示了一个更加直观和清晰的物理图像。     

利用极限思维方法求解2011 年物理高考题

 极限思维方法是解决物理问题经常用到的一种方法。伽利略应用极限思维方法探究力与运动的关系。他作了著名的斜坡实验,在这个实验中,两个光滑斜坡对接,其中一个斜坡的倾角可以调节,当从一个斜坡某一点让小球自由滚下,能看到小球滚到另一斜坡与起点等高处,这个实验最关键的问题是要使阻力足够小,使小球达到与起点等高处,只有这样,才能进行极限思维:当斜坡倾角趋近于零时,小球运动到无穷远处,小球永不停息地运动下去。这就是伽利略的理想实验,它一方面以真实的科学实验为根据,抓住关键性的科学事实,为理想实验的进行提供可靠的基础;另一方面,又要充分发挥极限思维的能动作用,进行合乎逻辑的推理。     

基于图像识别的单摆法测量液体黏度

对单摆法测液体黏度装置进行改进,利用图像传感器捕捉液体中摆球的运动轨迹,再采用图象分析软件Track提取其位置坐标,利用双平方权重法排除异常点,基于液体中小球运动学方程的动力学模型,对考虑了液体阻力的单摆运动方程进行求解,通过双平方权重的最小二乘法对动力学方程进行拟合,得到稳定的方程解,求出待测液体的黏度.     

我对"探究阻力对物体运动的影响"活动的思考

在"探究阻力对物体运动的影响"时,让同一小车从同一斜面的同一高度释放,接着在表面材料不同的水平面上运动,分别停在如图所示的不同地方. 通过实验分析可知:小车受到的阻力越小,小车运动的路程越长.设想小车在绝对光滑的水平面上运动,即不受到阻力作用,小车将永远沿直线运动下去.     

滚动小球的线速度

目的让水平运动的实心小球和气轨滑块做非弹性碰撞来测量小球水平运动的速度,并由测量出的小球速度来确定当小球从斜面滚下时,百分之几的势能用来旋转小球,百分之几的势能转变成小球的线速度。     

碰撞模型下的空气阻力及其两个实例

在空气中运动的物体必然会受到其阻力的作用,多数情况下这个阻力是有害的,如超音速飞机、高速运动的火箭就必须克服极大的空气阻力,但任何事物都具有两面性,降落伞就是利用空气阻力让跳伞者以一个很小的速度降落的.空气阻力的大小与运动物体的速度、形状、表面状况等诸多因素有关,其精确计算相当复杂.本文将以一种简化的空气分子碰撞模型来推导运动物体所受的空气阻力大小,这个模型将空气分子视为弹性小球,其基本假定如下.     

用能量法简捷推导可动悬点单摆的谐运动周期

"可动悬点的单摆"是指如下体系:如图1,质量为M的小圆环套在光滑的固定水平杆上,通过一长度为L的轻杆将质量为m的小球与圆环连接,圆环、小球均视为质点.证明此体系在小角度下的运动是谐运动,并求出谐运动的周期.     

小球与均质定轴杆的碰撞

讨论了小球与定轴转动杆碰撞过程中所遵从的物理规律,进一步明确了完全非弹性碰撞过程的能量特征,指出完全非弹性碰撞后两物体不一定粘在一起共同运动的事实.