力学原理介绍

力学原理介绍

力学是研究物质机械运动规律的科学。自然界物质有多种层次，从宇观的宇宙体系，宏观的天体和常规物体，细观的颗粒、纤维、晶体，到微观的分子、原子、基本粒子。通常理解的力学以研究天然的或人工的宏观对象为主。

力学又称经典力学，是研究通常尺寸的物体在受力下的形变，以及速度远低于光速的运动过程的一门自然科学。力学是物理学、天文学和许多工程学的基础，机械、建筑、航天器和船舰等的合理设计都必须以经典力学为基本依据。

力是物质间的一种相互作用，机械运动状态的变化是由这种相互作用引起的。静止和运动状态不变，则意味着各作用力在某种意义上的平衡。

自行车上的力学原理

1、上陡坡时,往往走"S"形路线，应用功的原理。
2、自行车制动系统中的车闸把与连杆是一个省力杠杆，应用杠杆原理。
3、座垫呈马鞍型，它能够增大座垫与人体的接触面积以减小臀部所受压强。
自行车的车胎上刻有载重量，明确告诉人们：不能超载。
应用压强原理。
4、车的前轴,中轴及后轴均采用滚动轴承以减小摩擦，
自行车的外胎,车把手塑料套,踏板套,闸把套等处均有凹凸不平的花纹，增大摩擦。
应有摩擦原理。
5、自行车高速行驶特别是下坡时,不能单独用前闸刹车。应用惯性原理。
6、车的座垫下安有粗的螺旋状的弹簧,利用它的缓冲作用以减小震动。应用动量原理。

请找一例交通事故，并分析一下其中的力学原理

一、力学基础部分的基本结构
力学部分主要由八个单元组成：
1．运动学——运动的描述:
本单元主要介绍：运动的描述；速度和速率的定义；位移—时间图像；测速度的方法；速度和速率的计算；从位移—时间图像求速度,在这一过程中认识矢量和标量。
2．加速直线运动:
本单元主要介绍:加速度的定义；利用v-t图像来表示速度、位移等；会用v-t图像求位移、加速度等；利用加速度的定义推出匀变速直线运动的公式；会用匀变速直线运动公式（包括自由落体运动的公式）来解决一些问题；利用s-t图像和v-t图像来解释一般的变速运动。
3．动力学:
本单元主要介绍:质量是物体惯性大小的量度；复习和利用牛顿第二定律的公式处理动力学问题，并理解加速度和引起加速度的力的方向是一致的；了解力的单位：牛顿的由来；复习重力和质量之间的关系；定性地描述在重力场中受到流体阻力作用的落体运动；理解并会应用密度公式。
4．矢量及矢量的运算:
本单元主要介绍: 知道矢量和标量；理解矢量运算法则并会利用它来处理问题；理解矢量的分解方法及利用它来处理问题；理解力的独立性原理；会计算两个互相垂直的分量的合矢量及矢量的正交分解；会用矢量的方法进行力的合成与分解；会用矢量的方法理解和处理抛体运动。
5．力、力矩和压强:
本单元主要介绍:了解生活中常见的力，如重力、摩擦力、浮力、拉力、压力、支持力等；知道重力的作用点可以集中在物体的重心上；理解表示力的转动效果的物理量—力矩、力偶；理解力矩平衡的条件；理解压力和压强的概念。
6．功、能和功率:
本单元主要介绍: 理解功是力和在力的方向上通过的位移的乘积；知道功的单位：焦耳的意义；复习和应用功的公式处理问题，并理解公式的适用范围；复习重力势能和重力势能的改变及其公式，并会用它来处理问题；复习动能的概念及动能的定义式；知道功率及其定义式，理解功率的单位：瓦特的物理意义；知道求功的大小还可用功率和所用的时间的乘积来计算。
7．汽车所涉及的力学知识及交通安全问题。
本单元综合应用前六章的力学知识来解释车辆及交通方面的问题：理解汽车起动时动力的来源和制动时阻力的来源；对汽车的主动轮和从动轮的受力分析；介绍汽车制动的装置及其受力分析，理解制动鼓和制动盘使汽车刹车的原理；复习机械功率：P=FV并用它来处理问题；运用牛顿动力学规律来分析交通事故；会解释汽车的安全装置，如安全带、安全气囊等的力学原理；应用动力学定律来处理交通事故中车速的估测；理解和计算在反应时间内汽车行驶的距离，刹车的距离及两车保持安全行驶所必需的安全距离，并需根据汽车轮胎的质量及路况来具体确定安全行驶所需的车距。
8．形变的固体
本单元主要介绍：理解形变是由一对相互作用力引起的，而且能恢复；研究弹簧和金属丝在拉力或压力作用下的情况，知道胡克定律；知道弹性限度范围、线应变、拉伸或压缩应力、杨氏模量等概念及它们之间所遵循的规律；知道测量金属丝的杨氏模量的实验方法；知道物体的弹性形变和塑性形变之间的区别；理解典型的具有延展性特点的、碎性的、聚脂类的物质的力—伸长量图像的意义；能从力—伸长量的图像中推导出弹性势能的定义式。
二、力学基础部分所注重的物理思想方法
1．物理实验法
实验是研究物理学最基本的方法之一，本教材在介绍物理概念和规律时，对某物理量的测量或某物理规律的推导提出了几种不同的测量方法，并鼓励学生选择可行的方案开展实验研究。
如在介绍速度的测量时，教材提供了以下几种测量小车速度的方法：利用一个光电门测速；利用一对光电门测速；利用打点计时器测速；利用运动传感器测速。同时教材指导学生如何选取一种最佳的方案来测速，其原则为：①根据实验所需要达到的精确程度来选择器材；②明确实验中要测量的是平均速度还是瞬时速度；③选取符合实验室条件的最为简便、最易获得的器材来进行实验。
2．建模的方法
本教材注重物理建模的过程，当教材在引入一个力学的物理概念或规律时，引用了生动、形象的生活、交通、科技等方面的具体实例，在具体的实例基础上建立物理的理想模型或理想过程，对它进行理论分析，利用实验进行验证或测量，并将最后的研究结果再应用到实际的生活中去。
如在介绍速度的测量方法时，教材列举了交通警察常用的估测车辆速度的例子：
①高速公路及主干道上每隔100米会有标识，警察可以利用一只秒表，测出汽车通过两个标识间（数百米）所需的时间，就可估测汽车的速度；
②在一些交通调查中，还可使用一对探测器，当汽车通过第一个探测器时开始计时，通过第二个时结束计时，就可估测汽车的速度了；
通过这些例子帮助学生建立质点的概念，并建立起直线运动的模型，总结出测量速度的原理主要是测量质点在某段时间内通过的位移及其通过的时间，之后利用速度公式计算出速度的大小。
通过一系列力学概念和规律的学习，第七单元综合应用前六章的力学知识来解释车辆及交通方面的问题，将实际的车辆和事例抽象成物理模型和物理过程，解决车辆及交通过程中所涉及的物理问题。
3.图像法
本教材特别注重用数学图像法形象地表示物理概念和物理规律，并要求学生能识别图像的物理意义。
如在运动的描述中，强调用s-t图像和v-t 图像来表示运动状态及其变化，并能根据这两种图像的斜率间接地判断速度和加速度。在研究弹簧所受的弹力与伸长量之间的关系时，一方面强调在弹簧的弹性限度范围内，弹力与伸长量成正比，并能根据图像的斜率求出弹簧的劲度系数；理解图像中随着弹力的增加，图像将会偏离原来的正比例直线的原因：弹簧所受的弹力超出了弹簧的弹性限度范围；通过图像能间接地推导出弹性势能的定义式等。
4．矢量法
力学中涉及的矢量很多，如位移、速度、加速度、力等。故本教材专门开设了一个单元来介绍矢量的运算法则及其应用。通过学习，要求学生会计算两个互相垂直的分量的合矢量及矢量的正交分解；会用矢量的方法进行力的合成与分解；会用矢量的方法理解和处理抛体运动。

力传感器工作原理 科学的原理

大家可能会对传感器非常陌生，但是小兔相信大部分从事修理行业的朋友，对于力传感器并不陌生，对它采用的工作原理也是再熟悉不过了吧，力传感器是采用了各种力学原理，并且采用了数学中的原理通过力的作用，将接受到的外界信息经过加工处理，再通过传感器进行传输。也有很多的朋友对于它的工作原理好奇，那么小兔来为大家解析一下。

力学传感器是将各种力学量转换为电信号的器件，力学量可分为几何学量、运动学量及力学量三部分，其中几何学量指的是位移、形变、尺寸等，运动学量是指几何学量的时间函数，如速度、加速度等。力学量包括质量、力、力矩、压力、应力等。根据被测力学的不同，这里我们首先要介绍的是应用最为广泛的应变式压力传感器。

在以后的网页中，我们将逐步介绍其它类型的力学传感器。[!21ki@][@21ki!]力学传感器的种类繁多，如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传感器等。但应用最为广泛的是压阻式压力传感器，它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。

下面我们主要介绍这类传感器。[!21ki@][@21ki!]在了解压阻式力传感器时，我们首先认识一下电阻应变片这种元件。电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。它是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。

通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小，一般这种应变片都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处理电路(通常是A/D转 换和CPU)显示或执行机构。[!21ki@][@21ki!] 金属电阻应变片的内部结构由基体材料、金属应变丝或应变箔、绝缘保护片和引出线等部分组成。

根据不同的用途，电阻应变片的阻值可以由设计者设计，但电阻的取值范围应注意：阻值太小，所需的驱动电流太大，同时应变片的发热致使本身的温度过高，不同的环境中使用，使应变片的阻值变化太大，输出零点漂移明显，调零电路过于复杂。

力传感器采用了大部分的力学原理，其中包括了力学理论的三个部分，所以才称之为力传感器，力传感器的类型也是多种多样，不过主要采用的原理都是大同小异的，因为都和力有相关性，所以力传感器也广泛应用在称重这一环节，根据小兔的了解力传感器在很多的地泵中都有应用，用来对一些大型的可移动的物体进行称重。对于它的工作原理就介绍到这里了。

而电阻太大，阻抗太高，抗外界的电磁干扰能力较差。一般均为 几十欧至几十千欧左右。[!21ki@][@21ki!]电阻应变片的工作原理[!21ki@][@21ki!] 金属电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象，俗称为电阻应变效应。金属导体的电阻值可用下式表示[!21ki@][@21ki!] [!21ki@][@21ki!] 式中：ρ——金属导体的电阻率(Ω·cm2/m)[!21ki@][@21ki!] S——导体的截面积(cm2)[!21ki@][@21ki!]

力传感器采用了大部分的力学原理，其中包括了力学理论的三个部分，所以才称之为力传感器，力传感器的类型也是多种多样，不过主要采用的原理都是大同小异的，因为都和力有相关性，所以力传感器也广泛应用在称重这一环节，根据小兔的了解力传感器在很多的地泵中都有应用，用来对一些大型的可移动的物体进行称重。对于它的工作原理就介绍到这里了。

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