力学测量和热学测量课件

力学测量和热学测量中国科学技术大学轩植华力学测量和热学测量物理学是研究物质运动、物质结构和性质的科学，是最重要和最基本的自然科学。研究的主要途径就是实验，实验的主要手段是测量。所谓测量，就是将待测物的某特性与被选作标准的某物的某个特性做比较。物理学是研究物质运动、物质结构和性质的科学，是最重要和最基本伽利略开创了物理学，是力学测量的集大成者1，用一个V型木槽和木球做斜面运动实验，用水桶漏水量计量时间，测量加速度并推算重力加速度。2，用外推法和逻辑法得到惯性定律。

3，注意到单摆的等时性。

4，改进望远镜并观察月亮。

5，发明和改进秤（杠杆法）。伽利略开创了物理学，是力学测量的集大成者1，用一个V型木槽和细观察，巧实验，勤思考，

善推理，精演算傅科在教堂中发现悬吊的灯摆动的面并非严格的平面，这个面缓慢但不断地旋转，灯绳长短不同，旋转周期不同；纬度不同，周期也不同，在北极旋转周期为24小时。望远镜是荷兰的一个眼镜店学徒先发现，伽利略解释并改进。细观察，巧实验，勤思考，

善推理，精演算傅科在教堂中发现悬吊一力学测量一力学测量确定物体的位置、长度、速度、加速度、运动轨迹等属于运动学测量；而了解物体运动与质量和力关系，属于动力学范畴；描述硬度、黏性、杨氏模量、表面张力系数等物质特性，属物性研究。

确定物体的位置、长度、速度、加速度、运动轨迹等属于运动学测量这些测量又与质量、时间等物理量密切相关。用仪器测量力学量的量限向两端延伸：质量跨15个量级；力值跨16个量级；压强跨14个量级。这些测量又与质量、时间等物理量密切相关。测量方式由静态测量到动态测量，在变化过程中实时测量，广泛使用各种传感器。在我们的实验课程中也学习传感器测量较小的物理量。测量方式由静态测量到动态测量，在变化过程中实时测量，广泛使用而对于天体位置、距离以及运动的测量，则根据它们的运动规律以及光谱进行间接测量。对物质微观粒子力学性质的测量，要用到光学、电磁学、原子以及核物理等手段进行间接测量。而对于天体位置、距离以及运动

力学测量中涉及到杠杆原理（如天平实验）阿基米德定律（流体静力秤——测量密度）胡克定律（弹簧——测量液体表面张力）

力学测量中涉及到杠杆原理（如天平实验）光线反射和折射定律（光杠杆——测量杨氏模量）干涉或衍射（牛顿环测量透镜曲率半径，测量细丝或狭缝宽度）多普勒效应（测量速度和加速度）压电效应（应用传感器制作电子秤）等。

光线反射和折射定律（光杠杆——测量要确定速度等力学量，还必须测量时间。从古代的日晷、沙漏，到以摆动的等时性为基础的机械式钟表，到晶体震荡为基础的石英钟，一直到原子钟，时间测量的精度大大提高了。要确定速度等力学量，还必须测量时间。在我们的物理实验课中，涉及速度、加速度的有气垫导轨、单摆或物理摆、多普勒效应等实验，测量声速的实验；还有测量密度、杨氏模量、粘滞性、表面张力等涉及物质性质的实验；应用传感器测量质量、微小形变等。在我们的物理实验课中，涉及速度、光速已经是长度单位米的定义原始的米原器长度受温度影响，不易复制1960年定义米的长度为氪-86的2p10和5ds

能级之间跃迁的辐射在真空中波长的

1650763.73倍。现在定义米的长度为光在真空中（1/299792458）秒时间间隔内所经路径的长度。光速已经是长度单位米的定义原始的米原器长度受温度影响，不易复强度调制光的干涉法测量光速强度调制光的干涉法测量光速将发光二极管的红光的强度调制为50MHz的微波信号；然后用分束镜将光分为两束，一束光的强度调制信号输入双踪示波器的X端，另一束出射到空气中并经过可移动反射镜反射回仪器内，将它的强度调制信号输入到示波器的Y端。将发光二极管的红光的强度调制为50MHz的微波信号；两个互相垂直的同频率振动合成为李萨如图（一般为椭圆、圆或直线）；通过初始条件旋纽，使李萨如图形为一直线；改变反射镜位置，李萨如图形将逐渐成椭圆，其椭圆度和方位角也不断变化；两个互相垂直的同频率振动合成为李萨如图（一般为椭圆、圆或直线当图形再次成为直线（从一三象限变为二四象限），光线在仪器外移动了调制信号的半个波长，即反射镜移动了四分之一波长。测量移动的距离；波长与频率的乘积为光速。此法可得到四位有效数字。当图形再次成为直线（从一三象限变为二四象限），光线在仪器外移用电阻应变片制作电子秤传感器的性质和应用用电阻应变片制作电子秤传感器的性质和应用PP金属箔电阻应变片贴牢在悬臂梁上下表面，悬臂梁远端加砝码使它弯曲，上表面受到拉伸，下表面受到压缩。所以上表面电阻阻值变大，下表面电阻阻值变小。金属箔电阻应变片贴牢在悬臂梁上下表面，悬臂梁远端加砝码使它弯1敏感栅2引线3粘结剂4盖层5基底1敏感栅2引线3粘结剂4盖层5力学测量和热学测量课件分别将一个、两个或四个电阻应变片与固定电阻组成电桥（所谓单臂、半桥或全桥），以电压表为平衡检测器。未加砝码时，调节电桥平衡，输出电压为零。随着负载增加，电桥不平衡性加大，电压表读数越大。分别将一个、两个或四个电阻应变片与固定电阻组成电桥（所谓单臂未加砝码时，调节电桥平衡，输出电压为零。随着负载增加，电桥不平衡性加大，电压表读数越大。做M-U图，是线性关系。测量未知质量，从非平衡电压值得到质量。大质量测量常常采用这类传感器。未加砝码时，调节电桥平衡，输出电压为零。随着负载增加，电桥不二热学测量二热学测量18世纪末到19世纪的一百年左右，以蒸汽机的发明和使用为标志的第一次工业革命极大地促进了热（力）学的发展。

18世纪末到19世纪的一百年左经过几十年的科学实验，特别是精确地测量了热功当量，人们认识到机械能、化学能、热能和电磁能（后来还有原子能和核能）之间是可以相互转化的，在转换过程中总量守恒。经过几十年的科学实验，特别是这就是热力学第一定律。人类认识到能量转换和守恒定律，其中焦耳的贡献是最大的。对热力学发展做出巨大贡献的还有卡诺、迈耶、亥姆霍兹、W.汤姆孙（开尔文勋爵）、克劳修斯、吉布斯、恩斯特等人。这就是热力学第一定律。人类的生产、生活以及科学研究活动都证实了这是自然界中最根本的规律。热力学第二定律还指出了宇宙中一切宏观过程发展变化的方向，也即时间只能从过去到现在，再到将来的方向。

人类的生产、生活以及如果发现有不符合这些定律的数据或现象，一定是实验做错了或者是有待发现新的物质形式或新的相互作用。这是无数实践证实了的，也将指导人类今后的活动。不消耗能量的第一类永动机或从单一能源获取能量的第二类永动机是造不出来的。力学测量和热学测量课件在改进热机，提高热机效率的实践中人们又逐渐认识到，热机效率不可能到达百分之百。这又导致热力学第二定律的建立。

在改进热机，提高热机效率的即一切宏观过程都是不可逆的。热力学箭头和时间箭头是一致的。但是在微观世界中，无论是经典力学还是量子力学，运动方程都是时间对称的，即所有变化都可能反方向进行，过程是可逆的。即一切宏观过程都是不可逆的。热力学箭头和时间箭头是一致的。但如果摔碎的水杯恢复原貌，洒到地上的水聚拢起来，水杯又升高回到桌上，不会违反任何力学公式。从实践中，我们知道这是不可能的。这是物理学和哲学的有意义和有趣的问题。如果摔碎的水杯恢复原貌，洒到地上的水聚拢起来，水杯又升高回到在蒸汽机时代，由于科学发展的局限，人们认为有一种无质量的物质——热质——可以自由地从高温物体迁移到低温物体，并在此“热质说”的基础上建立了量热学、传热学。在蒸汽机时代，由于科学发展的现代科学虽然否定了热质说，然而由于量热学、传热学等是建立在实验基础之上的，能有效地描述宏观热现象。后人仍然沿用“热量”、“热流”等术语.现代科学虽然否定了热质说，温度是描述物体冷热程度的物理量,它是物质微观粒子无规则运动动能大小的标志.热学测量的关键是对温度的测量.温度是描述物体冷热程度的在生产和生活中广泛使用摄氏温标,在物理学研究上使用热力学温标。热力学温标与压强趋于零时的理想气体温标是一致的。在生产和生活中广泛使用摄氏温标,在物理学研究上使用温度的测量分为直接测量和间接测量.所谓直接测量,指测温元件与被测对象直接接触.常用玻璃液体温度计,金属电阻温度计,热电偶,气体温度计等.

温度的测量分为直接测量和间间接测量是根据被测物辐射的亮度,颜色和光谱等特性,非接触地测量温度（如恒星.温度的测量，炼钢炉内温度的测量等）

间接测量是根据被测物辐射的亮度,颜色和光谱等特性,非接触地测热力学量是物体微观态的宏观表征。热学量（如汽化热、熔解热、沸点、凝固点等的测量）与物态变化（相变）密切相关。所以热学测量对于研究物体的微观世界也有重要意义。热力学量是物体微观态的宏观表征。在我们的实验课中，要测量比热容、汽化热、熔解热、导热系数、气体的比热容比等，还有测量电阻的温度系数并制作半导体温度计等实验。也有根据光谱特性测量黑体辐射温度的实验。在我们的实验课中，要测量比热容、汽化热、熔解热、导热系数、气测温元件有液体玻璃温度计、热电偶、半导体温度传感器、电阻温度计等。实例：不良导体导热系数的测量橡胶、木材、泡沫塑料等热的

不良导体，用于各种隔热装置测温元件有液体玻璃温度计、热电偶、半导体温度传感器、电阻温度当物体内存在温度梯度时，就有热量从高温出传递到低温处。在单位时间内通过面积的热量正比于温度梯度

当物体内存在温度梯度时，就有热量从高温出传递到低温处。在单位负号表示热量从高温流向低温，就是导热系数。式中是传热速率，是不容易测量的量。

负号表示热量从高温流向低温，就是导热系数。式中是传热速率，我们把单侧表面积为S、厚度为h的圆形薄板B两面的温度维持在稳定的T1和T2（T1>T2）。薄板的上表面与传热筒的底部（T1）密切接触，下表面与一个散热黄铜盘A（T2）密切接触（它们侧面各有小孔，热电偶插入其中测量温度）。

我们把单侧表面积为S、厚度为h的圆形在稳定传热条件下，可认为薄板传热速率与铜盘向环境的散热速率相等。

在稳定传热条件下，可认为薄板传热速率与铜盘向环境的散热速率相因此可通过铜盘在稳定的T2附近的散热速率求出薄板的传热速率。装置如图。以下设法求出铜盘在T2附近的散热速率。因此可通过铜盘在稳定的T2附近的散热速率求出薄板的传热速率。将热电偶插入筒底部侧面的小孔以及通盘侧面的小孔，另一端插入杜瓦瓶中的冰水混合物中。将样品夹在传热筒底与铜盘A之间，使两面接触良好。将热电偶插入筒底部侧面的小孔以及通盘侧面的小孔，另一端插入杜用调压器调节红外线灯加热器电压，每2分钟记录传热筒底部的温度T1和铜盘温度T2。若10分钟内T1和T2基本不变，记录它们。用调压器调节红外线灯加热器电压，每2分钟记录传热筒底部的温度移去样品，让A盘直接与传热器筒底接触，加热A盘，使之温度比T2高10度左右，断开电源，移去传热筒，让铜盘自然冷却，每隔30秒记录一次温度。

移去样品，让A盘直接与传热器筒底接触，加热A盘，使之温度比T选择T2附近前后的10个数据，用作图法、逐差法或回归法计算出A盘的冷却速率用公式计算散热速率从而得到导热系数选择T2附近前后的10个数据，用作图法、逐差法或回归法计算出11醉翁亭记

1．反复朗读并背诵课文，培养文言语感。

2．结合注释疏通文义，了解文本内容，掌握文本写作思路。

3．把握文章的艺术特色，理解虚词在文中的作用。

4．体会作者的思想感情，理解作者的政治理想。一、导入新课范仲淹因参与改革被贬，于庆历六年写下《岳阳楼记》，寄托自己“先天下之忧而忧，后天下之乐而乐”的政治理想。实际上，这次改革，受到贬谪的除了范仲淹和滕子京之外，还有范仲淹改革的另一位支持者——北宋大文学家、史学家欧阳修。他于庆历五年被贬谪到滁州，也就是今天的安徽省滁州市。也是在此期间，欧阳修在滁州留下了不逊于《岳阳楼记》的千古名篇——《醉翁亭记》。接下来就让我们一起来学习这篇课文吧！【教学提示】结合前文教学，有利于学生把握本文写作背景，进而加深学生对作品含义的理解。二、教学新课目标导学一：认识作者，了解作品背景作者简介：欧阳修(1007—1072)，字永叔，自号醉翁，晚年又号“六一居士”。吉州永丰(今属江西)人，因吉州原属庐陵郡，因此他又以“庐陵欧阳修”自居。谥号文忠，世称欧阳文忠公。北宋政治家、文学家、史学家，与韩愈、柳宗元、王安石、苏洵、苏轼、苏辙、曾巩合称“唐宋八大家”。后人又将其与韩愈、柳宗元和苏轼合称“千古文章四大家”。

关于“醉翁”与“六一居士”：初谪滁山，自号醉翁。既老而衰且病，将退休于颍水之上，则又更号六一居士。客有问曰：“六一何谓也？”居士曰：“吾家藏书一万卷，集录三代以来金石遗文一千卷，有琴一张，有棋一局，而常置酒一壶。”客曰：“是为五一尔，奈何？”居士曰：“以吾一翁，老于此五物之间，岂不为六一乎？”写作背景：宋仁宗庆历五年(1045年)，参知政事范仲淹等人遭谗离职，欧阳修上书替他们分辩，被贬到滁州做了两年知州。到任以后，他内心抑郁，但还能发挥“宽简而不扰”的作风，取得了某些政绩。《醉翁亭记》就是在这个时期写就的。目标导学二：朗读文章，通文顺字1．初读文章，结合工具书梳理文章字词。2．朗读文章，划分文章节奏，标出节奏划分有疑难的语句。节奏划分示例

环滁/皆山也。其/西南诸峰，林壑/尤美，望之/蔚然而深秀者，琅琊也。山行/六七里，渐闻/水声潺潺，而泻出于/两峰之间者，酿泉也。峰回/路转，有亭/翼然临于泉上者，醉翁亭也。作亭者/谁？山之僧/曰/智仙也。名之者/谁？太守/自谓也。太守与客来饮/于此，饮少/辄醉，而/年又最高，故/自号曰/醉翁也。醉翁之意/不在酒，在乎/山水之间也。山水之乐，得之心/而寓之酒也。节奏划分思考“山行/六七里”为什么不能划分为“山/行六七里”？

明确：“山行”意指“沿着山路走”，“山行”是个状中短语，不能将其割裂。“望之/蔚然而深秀者”为什么不能划分为“望之蔚然/而深秀者”？明确：“蔚然而深秀”是两个并列的词，不宜割裂，“望之”是总起词语，故应从其后断句。【教学提示】引导学生在反复朗读的过程中划分朗读节奏，在划分节奏的过程中感知文意。对于部分结构复杂的句子，教师可做适当的讲解引导。目标导学三：结合注释，翻译训练1．学生结合课下注释和工具书自行疏通文义，并画出不解之处。【教学提示】节奏划分与明确文意相辅相成，若能以节奏划分引导学生明确文意最好；若学生理解有限，亦可在解读文意后把握节奏划分。2．以四人小组为单位，组内互助解疑，并尝试用“直译”与“意译”两种方法译读文章。3．教师选择疑难句或值得翻译的句子，请学生用两种翻译方法进行翻译。翻译示例：若夫日出而林霏开，云归而岩穴暝，晦明变化者，山间之朝暮也。野芳发而幽香，佳木秀而繁阴，风霜高洁，水落而石出者，山间之四时也。直译法：那太阳一出来，树林里的雾气散开，云雾聚拢，山谷就显得昏暗了，朝则自暗而明，暮则自明而暗，或暗或明，变化不一，这是山间早晚的景色。野花开放，有一股清幽的香味，好的树木枝叶繁茂，形成浓郁的绿荫。天高气爽，霜色洁白，泉水浅了，石底露出水面，这是山中四季的景色。意译法：太阳升起，山林里雾气开始消散，烟云聚拢，山谷又开始显得昏暗，清晨自暗而明，薄暮又自明而暗，如此暗明变化的，就是山中的朝暮。春天野花绽开并散发出阵阵幽香，夏日佳树繁茂并形成一片浓荫，秋天风高气爽，霜色洁白，冬日水枯而石底上露，如此，就是山中的四季。【教学提示】翻译有直译与意译两种方式，直译锻炼学生用语的准确性，但可能会降低译文的美感；意译可加强译文的美感，培养学生的翻译兴趣，但可能会降低译文的准确性。因此，需两种翻译方式都做必要引导。全文直译内容见《我的积累本》。目标导学四：解读文段，把握文本内容1．赏析第一段，说说本文是如何引出“醉翁亭”的位置的，作者在此运用了怎样的艺术手法。

明确：首先以“环滁皆山也”五字领起，将滁州的地理环境一笔勾出，点出醉翁亭坐落在群山之中，并纵观滁州全貌，鸟瞰群山环抱之景。接着作者将“镜头”全景移向局部，先写“西南诸峰，林壑尤美”，醉翁亭坐落在有最美的林壑的西南诸峰之中，视野集中到最佳处。再写琅琊山“蔚然而深秀”，点山“秀”，照应上文的“美”。又写酿泉，其名字透出了泉与酒的关系，好泉酿好酒，好酒叫人醉。“醉翁亭”的名字便暗中透出，然后引出“醉翁亭”来。作者利用空间变幻的手法，移步换景，由远及近，为我们描绘了一幅幅山水特写。2．第二段主要写了什么？它和第一段有什么联系？明确：第二段利用时间推移，抓住朝暮及四季特点，描绘了对比鲜明的晦明变化图及四季风光图，写出了其中的“乐亦无穷”。第二段是第一段“山水之乐”的具体化。3．第三段同样是写“乐”，但却是写的游人之乐，作者是如何写游人之乐的？明确：“滁人游”，前呼后应，扶老携幼，自由自在，热闹非凡；“太守宴”，溪深鱼肥，泉香酒洌，美味佳肴，应有尽有；“众宾欢”，投壶下棋，觥筹交错，说说笑笑，无拘无束。如此勾画了游人之乐。4．作者为什么要在第三段写游人之乐？明确：写滁人之游，描绘出一幅太平祥和的百姓游乐图。游乐场景映在太守的眼里，便多了一层政治清明的意味。太守在游人之乐中酒酣而醉，此醉是为山水之乐而醉，更是为能与百姓同乐而醉。体现太守与百姓关系融洽，“政通人和”才能有这样的乐。5．第四段主要写了什么？明确：写宴会散、众人归的情景。目标导学五：深入解读，把握作者思想感情思考探究：作者以一个“乐”字贯穿全篇，却有两个句子别出深意，不单单是在写乐，而是另有所指，表达出另外一种情绪，请你找出这两个句子，说说这种情绪是什么。明确：醉翁之意不在酒，在乎山水之间也。醉能同其乐，醒能述以文者，太守也。这种情绪是作者遭贬谪后的抑郁，作者并未在文中袒露胸怀，只含蓄地说：“醉能同其乐，醒能述以文者，太守也。”此句与醉翁亭的名称、“醉翁之意不在酒，在乎山水之间也”前后呼应，并与“滁人游”“太守宴”“众宾欢”“太守醉”连成一条抒情的线索，曲折地表达了作者内心复杂的思想感情。目标导学六：赏析文本，感受文本艺术特色1．在把握作者复杂感情的基础上朗读文本。2．反复朗读，请同学说说本文读来有哪些特点，为什么会有这些特点。(1)句法上大量运用骈偶句，并夹有散句，既整齐又富有变化，使文章越发显得音调铿锵，形成一种骈散结合的独特风格。如“野芳发而幽香，佳木秀而繁阴”“朝而往，暮而归，四时之景不同，而