本技术提供一种工程爆破扰动物理模型实验装置及实验方法，实验装置包括：基座，基座包括基座底板和基座挡板，基座底板包括滑动部和安装部，滑动部的一个端部连接有竖直向上的基座挡板，基座用于提供支撑；模型堆积台，模型堆积台通过滑动机构设置在基座底板的滑动部处，模型堆积台的背部抵顶在基座挡板上，用于放置爆破实验模型；控制台，控制台位于基座底板的安装部处，用于操作爆破模拟实验。本技术适用于露天开采、公路边坡开挖、水利边坡开挖、隧道开挖等工程施工过程中的爆破扰动对构筑物影响的模拟，可以实现模拟采用不同种类的炸药进行光面爆破、预裂爆破、微差爆破和定性爆破等方法的爆破作业。
技术要求
1.一种工程爆破扰动物理模型实验装置，其特征在于，所述实验装置包括：
基座，所述基座包括基座底板和基座挡板，所述基座底板包括滑动部和安装部，所述滑
动部的一个端部连接有竖直向上的基座挡板，基座用于提供支撑；
模型堆积台，所述模型堆积台通过滑动机构设置在基座底板的滑动部处，模型堆积台的
背部抵顶在基座挡板上，用于放置爆破实验模型；
控制台，所述控制台位于基座底板的安装部处，用于操作爆破模拟实验；
所述控制台包括控制柜和空压机，所述控制柜上设置有电脑、第一空压输出口、压力表、控制柜开关和接收天线，所述控制柜设置在基座底板的安装部处，靠近模型堆积台的控制柜的侧部上设置有多套第一空压输出口，远离模型堆积台的控制柜的侧部上设置有电脑；所述控制柜上设置带有第二阀门的控制台外接接口，空压机通过第二空压管与控制柜连通，第二空压管上设置有第四空压接头。
2.如权利要求1所述工程爆破扰动物理模型实验装置，其特征在于，所述模型堆积台包括：
滑动板，所述滑动板位于模型堆积台的底部，远离基座挡板的滑动板的端部呈开口设置；
缓冲板，靠近基座挡板的滑动板的端部连接有竖直向上的缓冲板；
腹板，所述腹板设有两块，滑动板的两个侧部分别连接有一块竖直向上的腹板，腹板的底部与滑动板连接，腹板的一个侧部与缓冲板连接。
3.如权利要求2所述工程爆破扰动物理模型实验装置，其特征在于，所述滑动机构包括：
上滑动轨，所述上滑动轨位于滑动板的底部并沿基座底板的长度方向设置，沿上滑动轨的长度方向上滑动轨上设置有开口向下的三角形的上滑动凹槽，上滑动凹槽的两个边上分别设有辅助滑动柱，辅助滑动柱沿上滑动轨的长度方向设置；
下导轨，所述下导轨位于上滑动轨下方的基座底板上，下导轨的横截面为三角形结构，三角形结构的下导轨的一个棱伸入到上滑动凹槽内；
辅助滑动柱，辅助滑动柱骑设在下导轨的两个侧面上。
4.如权利要求2所述工程爆破扰动物理模型实验装置，其特征在于，所述缓冲板与基座挡板之间设置有阻尼机构，所述阻尼机构包括：
安装板，所述安装板固定设置在基座挡板上；
阻尼弹簧，阻尼弹簧的一端连接在安装板上，阻尼弹簧的另一端连接在阻尼板上；
阻尼板，阻尼板抵顶在缓冲板上。
5.如权利要求1所述工程爆破扰动物理模型实验装置，其特征在于，所述空压机上设置有第二空压输出口，第二空压输出口上设置有控制压力输出的第一阀门，第二空压管连接在第二空压输出口上，空压机上还设置有控制空压机运行的空压机开关按钮。
6.如权利要求1所述工程爆破扰动物理模型实验装置，其特征在于，所述爆破实验模型上固定设置有三分量速度传感器和三分量加速度传感器，三分量速度传感器和三分量加速度传感器上分别设置有第一数据发射天线和第二数据发射天线，第一数据发射天线和第二数据发射天线发出的数据信号通过所述接收天线传输到控制台内。
7.如权利要求1所述工程爆破扰动物理模型实验装置，其特征在于，所述控制台与所述爆破实验模型之间通过爆破传输管连通，所述爆破传输管包括：
膨胀管，所述膨胀管包括膨胀管A端和膨胀管B端，膨胀管A端位于爆破实验模型的爆破孔内，膨胀管B端与第一空压接头相连；
第一空压接头，所述第一空压接头包括第一空压接头A端和第一空压接头B端，第一空压接头A端密封插进膨胀管B端内，第一空压接头B端与第二空压接头连通；
第二空压接头，所述第二空压接头包括第二空压接头A端和第二空压接头B端，第二空压接头A端与第一空压接头B端连通，第二空压接头B端与第一空压管连通；
第一空压管，第一空压管的一端与第二空压接头B端连通，第一空压管的另一端与第三空压接头连通；
第三空压接头，第三空压接头包括第三空压接头A端和第三空压接头B端，第三空压接头A端与第一空压管连通，第三空压接头B端与所述第一空压输出口连通。
8.如权利要求4所述工程爆破扰动物理模型实验装置，其特征在于，所述基座挡板为均匀镂空结构，所述阻尼机构设置有多套，多套阻尼机构均匀的设置在镂空结构的基座挡板上。
9.一种如权利要求1～8任一项所述工程爆破扰动物理模型实验装置的实验方法，其特征在于，所述实验方法包括如下步骤：
S1，搭建实验模型：将提前根据已知现场地质条件、力学参数和岩体结构构造并利用相似原理制作的爆破实验模型放置在模型堆积台上，然后在爆破实验模型上钻孔，形成模拟爆破孔；
S2，安装爆破模拟设备：首先安装爆破传输管，将第一空压接头A端插进膨胀管B端，将第一空压接头B端与第二空压接头A端连通，将第二空压接头B端与第一空压管连通，第一空压管的另一端与第三空压接头A端连通，再第三空压接头B端连接在控制柜上的第一空压输出口上，最后将膨胀管A端放置在步骤S1中的模拟爆破孔内；
S3，安装监测设备：将三分量速度传感器和三分量加速度传感器固定堆砌在爆破实验模型内；
S4，操作控制台：分别打开控制柜开关和空压机开关按钮的空压机开启按钮，并打开第一阀门，最后观察压力表的读数，并保证压力表的读数正常；
S5，进行爆破模拟实验：打开电脑上的爆破模拟软件开始进行爆破模拟实验，并进行爆破数据的采集。
技术说明书
一种工程爆破扰动物理模型实验装置及实验方法
技术领域
本技术属于矿山设备技术领域，具体涉及一种工程爆破扰动物理模型实验装置及实验方法。
背景技术
爆破是破岩的重要手段，工程爆破在国民基础设施建设中发挥着不可替代的重要作用。进入21世纪后，在国家发展建设中将面临大量水利、铁路、航道、矿山、机场等基础设施建设项目，爆破这种破岩手段所起到的作用更为突出。
在工程建设中，爆破作业产生振动荷载，并在岩体中以应力波的形式传播，其产生的惯性力不仅增加了岩体的下滑力，而且频繁的震动引起岩体循环加载和卸载疲劳易造成岩体中原有裂隙的进一步扩展，使雨水、地下水易于沿爆破裂隙对岩体进行渗透，加速了岩体风化，降低了结构面的力学强度，滑体的蠕变进程加快，导致结构体沿优势产状失稳滑出或剪出，或诱发较大滑坡，造成较大的经济损失和安全危害。尤其对于存在不稳定滑体的高陡边坡，受爆破振动的影响更为突出。
不同爆破方式及参数产生的震动加速度曲线不同，爆破振动的强度、作用时间、频率等因素对边坡的动态稳定均有影响。现如今爆破振动对边坡稳定性的研究多局限于现场爆破振动速度的监测或者加速度的监测，然后通过监测数据进行爆破振动对岩体结构的损伤破坏分析、边坡的稳定性分析，或者数值模拟计算，以上模拟分析只单纯是在理论上进行相关的研究，但是缺乏示例对以上模拟分析进行进一步的验证。
因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。
技术内容
本技术的目的是克服上述现有技术中针对爆破过程中对岩石的力学影响只单纯的针对理论分析而缺乏实例验证的缺陷，提供一种工程爆破扰动物理模型实验装置和实验方法，将爆破所产生的振动由空压机所产生的空压来进行模拟，可操作性强，便于操作。
为了实现上述目的，本技术提供如下技术方案：
一种工程爆破扰动物理模型实验装置，所述实验装置包括：
基座，所述基座包括基座底板和基座挡板，所述基座底板包括滑动部和安装部，所述滑动部的一个端部连接有竖直向上的基座挡板，基座用于提供支撑；
模型堆积台，所述模型堆积台通过滑动机构设置在基座底板的滑动部处，模型堆积台的背部抵顶在基座挡板上，用于放置爆破实验模型；
控制台，所述控制台位于基座底板的安装部处，用于操作爆破模拟实验。
如上所述工程爆破扰动物理模型实验装置，优选，所述模型堆积台包括：
滑动板，所述滑动板位于模型堆积台的底部，远离基座挡板的滑动板的端部呈开口设置；
缓冲板，靠近基座挡板的滑动板的端部连接有竖直向上的缓冲板；
腹板，所述腹板设有两块，滑动板的两个侧部分别连接有一块竖直向上的腹板，腹板的底部与滑动板连接，腹板的一个侧部与缓冲板连接。
所述滑动机构包括：
上滑动轨，所述上滑动轨位于滑动板的底部并沿基座底板的长度方向设置，沿上滑动轨的长度方向上滑动轨上设置有开口向下的三角形的上滑动凹槽，上滑动凹槽的两个边上分别设有辅助滑动柱，辅助滑动柱沿上滑动轨的长度方向设置；
下导轨，所述下导轨位于上滑动轨下方的基座底板上，下导轨的横截面为三角形结构，三角形结构的下导轨的一个棱伸入到上滑动凹槽内；
辅助滑动柱，辅助滑动柱骑设在下导轨的两个侧面上。
如上所述工程爆破扰动物理模型实验装置，优选，所述缓冲板与基座挡板之间设置有阻尼机构，所述阻尼机构包括：
安装板，所述安装板固定设置在基座挡板上；
阻尼弹簧，阻尼弹簧的一端连接在安装板上，阻尼弹簧的另一端连接在阻尼板上；
阻尼板，阻尼板抵顶在缓冲板上。
如上所述工程爆破扰动物理模型实验装置，优选，所述控制台包括控制柜和空压机，所述控制柜上设置有电脑、第一空压输出口、压力表、控制柜开关和接收天线，所述控制柜设置在基座底板的安装部处，靠近模型堆积台的控制柜的侧部上设置有多套第一空压输出口，远离模型堆积台的控制柜的侧部上设置有电脑；所述控制柜上设置带有第二阀门的控制台外接接口，空压机通过第二空压管与控制柜连通，第二空压管上设置有第四空压接头。
如上所述工程爆破扰动物理模型实验装置，优选，所述空压机上设置有第二空压输出口，第二空压输出口上设置有控制压力输出的第一阀门，第二空压管连接在第二空压输出口上，空压机上还设置有控制空压机运行的空压机开关按钮。
如上所述工程爆破扰动物理模型实验装置，优选，所述爆破实验模型上固定设置有三分量速度传感器和三分量加速度传感器，三分量速度传感器和三分量加速度传感器上分别设置有第一数据发射天线和第二数据发射天线，第一数据发射天线和第二数据发射天线发出的数据信号通过所述接收天线传输到控制台内。
如上所述工程爆破扰动物理模型实验装置，优选，所述控制台与所述爆破实验模型之间通过爆破传输管连通，所述爆破传输管包括：
膨胀管，所述膨胀管包括膨胀管A端和膨胀管B端，膨胀管A端位于爆破实验模型的爆破孔内，膨胀管B端与第一空压接头相连；
第一空压接头，所述第一空压接头包括第一空压接头A端和第一空压接头B端，第一空压接头A端密封插进膨胀管B端内，第一空压接头B端与第二空压接头连通；
第二空压接头，所述第二空压接头包括第二空压接头A端和第二空压接头B端，第二空压接头A端与第一空压接头B端连通，第二空压接头B端与第一空压管连通；
第一空压管，第一空压管的一端与第二空压接头B端连通，第一空压管的另一端与第三空压接头连通；
第三空压接头，第三空压接头包括第三空压接头A端和第三空压接头B端，第三空压接头A端与第一空压管连通，第三空压接头B端与所述第一空压输出口连通。
如上所述工程爆破扰动物理模型实验装置，优选，所述基座挡板为均匀镂空结构，所述阻尼机构设置有多套，多套阻尼机构均匀的设置在镂空结构的基座挡板上。
一种工程爆破扰动物理模型实验装置的实验方法，所述实验方法包括如下步骤：
S1，搭建实验模型：将提前根据已知现场地质条件、力学参数和岩体结构构造并利用相似原理制作的爆破实验模型放置在模型堆积台上，然后在爆破实验模型上钻孔，形成模拟爆破孔；
S2，安装爆破模拟设备：首先安装爆破传输管，将第一空压接头A端插进膨胀管B端，将第一空压接头B端与第二空压接头A端连通，将第二空压接头B端与第一空压管连通，第一空压管的另一端与第三空压接头A端连通，再第三空压接头B端连接在控制柜上的第一空压输出口上，最后将膨胀管A端放置在步骤S1中的模拟爆破孔内；
S3，安装监测设备：将三分量速度传感器和三分量加速度传感器固定堆砌在爆破实验模型内；
S4，操作控制台：分别打开控制柜开关和空压机开关按钮的空压机开启按钮，并打开第一阀门，最后观察压力表的读数，并保证压力表的读数正常；
S5，进行爆破模拟实验：打开电脑上的爆破模拟软件开始进行爆破模拟实验，并进行爆破数据的采集。
与最接近的现有技术相比，本技术提供的技术方案具有如下优异效果：
本技术是利用相似性原理，将爆破振动所产生的冲击波通过空压机所产生的空压作用于实验模型来进行模拟，并通过两种传感器来对模拟过程中的数据进行采集，然后再对数据进行针对性的分析。
本技术相比现有技术至少具有如下的技术效果：
1)本实验装置便于制作，实验装置整体结构简单，在制作和安装时都能够快速的操作；
2)本实验装置模型较为简化，将爆破振动主要的作用方向进行简化为模型堆积台相对底座进行横向的移动，为采集和分析数据提供了便利；
3)本技术不仅可以用于实验分析研究，还可以用于现场爆破教学和讲解；
4)采用本技术分析后的数据能够节省大量的现场工作量和工作时间，分析后的数据能够指导后期的爆破方案和爆破参数。
附图说明
图1为本技术实施例的实验装置结构示意图；
图2为图1的空压管、膨胀管与空压接头的连接示意图；
图3为图1中的三分量速度传感器的示意图；
图4为图1的三分量加速度传感器的示意图；
图5为图1的控制台、基座与模型堆积台的结构示意图；
图6为图1的底座的结构示意图；
图7为图6的阻尼机构示意图；
图8为图5的模型堆积台的结构示意图；
图9为图8的滑动机构示意图。
图中：1、模型堆积台；2、基座；201、基座挡板；202、基座底板；3、控制台；4、第一空压输出口；5、总开关；6、接收天线；7、监测系统开关；8、爆破模拟系统开关；
9、压力表；10、第二空压管；11、第四空压接头；12、第一阀门；13、空压机；14、第二空压输出口；15、空压机开启按钮；16、空压机急停按钮；17、空压机关闭按钮；18、膨胀管A端；19、膨胀管B端；20、第一空压接头A端；21、第一空压接头B端；22、第二空压接头A端；23、第二空压接头B端；24、第一空压管；25、第三空压接头A端；
26、第三空压接头B端；27、三分量速度传感器；28、第一数据发射天线；29、三分量加速度传感器；30、第二数据发射天线；31、控制台外接接口；32、第一电脑；33、第
二电脑；34、阻尼机构；3401、安装板；3402、阻尼板；3403、阻尼弹簧；35、滑动部；36、安装部；37、滑动机构；3701、上滑动轨；3702、辅助滑动柱；3703、下导轨；38、第二阀门。
具体实施方式
下面将对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1～9所示，本技术提供一种工程爆破扰动物理模型实验装置，实验装置包括：
基座2，基座2包括基座底板202和基座挡板201，基座底板202包括滑动部35和安装部36，滑动部35的一个端部连接有竖直向上的基座挡板201，在具体实施时，基座挡板201可以为均匀镂空结构，镂空结构的基座挡板201不仅节省了制作时的原材料，而且镂空的空白处也能够在基座挡板201的后部对整个实验装置进行观察，为外部观察提供一个另外的视角，阻尼机构34设置有多套，多套阻尼机构34均匀的设置在镂空结构的基座挡板201上，在本实施例中阻尼机构34设置九套，九套阻尼机构34均匀的分布在基座挡板201上，这样对模型堆积台1的缓冲板能够形成一个均匀的缓冲作用力，使得模拟的环境更为稳定，基座用于支撑和固定模型堆积台1和控制台3。
阻尼机构34包括：安装板3401，安装板3401固定设置在基座挡板201上；阻尼弹簧3403，阻尼弹簧3403的一端连接在安装板3401上，阻尼弹簧3403的另一端连接在阻尼板3402上；阻尼板3402，阻尼板3402抵顶在缓冲板上。可根据现场地质条件来选用相应的弹性系数的阻尼弹簧3403，一般针对软岩时选用弹性系数较小的阻尼弹簧3403，针对硬岩时选用弹性系数较大的阻尼弹簧3403，安装板3401通过螺栓锁固连接在基座挡板201上。
模型堆积台1，模型堆积台1通过滑动机构37设置在基座底板202的滑动部35处，模型堆积台1的背部抵顶在基座挡板201上，用于放置爆破实验模型，模型堆积台1包括：滑动板，滑动板位于模型堆积台1的底部，远离基座挡板201的滑动板的端部呈开口设置；缓冲板，靠近基座挡板201的滑动板的端部连接有竖直向上的缓冲板；两块腹板，滑动板的两个侧部分别连接有一块竖直向上的腹板，腹板的底部与滑动板连接，腹板的一个侧部与缓冲板连接。在本实施例中腹板为三角形结构的腹板，三角结构的两块腹板的开口更大，不仅便于爆破实验模型的放置同时也便于爆破传输管和监测设备的安装。
滑动机构37包括：上滑动轨3701，上滑动轨3701位于滑动板的底部并沿基座底板202的长度方向设置，沿上滑动轨3701的长度方向上滑动轨3701上设置有开口向下的三角形的上滑动凹槽，上滑动凹槽的两个边上分别设有辅助滑动柱3702，辅助滑动柱3702沿上滑动轨的长度方向设置；下导轨3703，下导轨3703位于上滑动轨3701下方的基座底板202上，下导轨3703的横截面为三角形结构，三角形结构的下导轨3703的一个棱伸入到上滑动凹槽内；辅助滑动柱3702，辅助滑动柱3702骑设在下导轨3703的两个侧面上。模型堆积台1沿着下导轨3703进行相对基座进行滑动，这种机构设置极大地简化了爆破的模型，这是因为在针对露天台阶或者边坡进行爆破时由爆破所产生的冲击力主要是沿台阶的横向走向进行传输，因此在进行爆破模拟时控制模拟堆积台只在爆破振动影响最大的方向发生移动，使得数据分析研究时更为简单，即模型堆积台1在基座上只发生横向移动而不进行纵向移动。
控制台3，控制台3位于基座底板202的安装部36处，用于操作爆破模拟实验控制台3包括控制柜和空压机13，控制柜上设置有电脑，电脑包括第一电脑32和第二电脑33，两台电脑分别进行控制爆破实验和后期的数据分析和保存，第一空压输出口4、接收天线6、压力表9、控制柜开关，控制柜开关包括总开关5、监测系统开关7和爆破模拟系统开关8，控制柜设置在基座底板202的安装部36处，靠近模型堆积台1的控制柜的侧部上设置有多套第一空压输出口4，远离模型堆积台1的控制柜的侧部上设置有电脑；控制柜上设置带有第二阀门38的控制台3外接接口，空压机13通过第二空压管10与控制柜连通，第二空压管10上设置有第四空压接头11。控制柜通过固定在基座的右侧，这样不仅可以实现整个实验装置的集成化，而且还可以避免爆破振动而导致实验装置的基座侧翻。
空压机13上设置有第二空压输出口14，第二空压输出口14上设置有控制压力输出的第一阀门12，第二空压管10连接在第二空压输出口14上，空压机13上还设置有控制空压机13运行的空压机13开关按钮，空压机13开关按钮包括空压机13急停按钮、空压机13关闭按钮和空压机13关闭按钮。
爆破模拟实验模型上固定设置有第一数据发射天线28和三分量加速度传感器29，分别对爆破过程中的速度和加速度进行监测，第一数据发射天线28和三分量加速度传感器29上分别设置有第一数据发射天线28和第二数据发射天线30，第一数据发射天线28和第二数据发射天线30发出的数据信号通过接收天线6传输到控制台3内。这两种传感器均采用无线数据传输的方式进行传输，因此可以堆砌在实验模型的内部，在固定时可以采用石膏浆将两种传感器进行固定，并保持传感器以固定方向固定在实验模型上，同时保持传感器与实验模型紧密接触，最大程度的减小数据传输的误差。
此外，这两种传感器均内置了充电电池和指示灯，一般可持续供电36个小时，指示灯有红色指示灯和绿色指示灯，指示灯为红色时表示传感器电量即将耗尽，需要进行充电，当指示灯为绿色时表示电量充满。
控制台3与爆破实验模型之间通过爆破传输管连通，爆破传输管包括：膨胀管，膨胀管包括膨胀管A端18和膨胀管B端19，膨胀管A端位于爆破实验模型的爆破孔内，膨胀管B端与第一空压接头相连；第一空压接头，第一空压接头包括第一空压接头A端20和第一空压接头B端21，第一空压接头A端20密封插进膨胀管B端19内，第一空压接头B端21与第二空压接头连通；第二空压接头，第二空压接头包括第二空压接头A端22和第二空压接头B端23，第二空压接头A端22与第一空压接头B端21连通，第二空压接头B端23与第一空压管24连通；第一空压管24，第一空压管24的一端与第二空压接头B端23连通，第一空压管24的另一端与第三空压接头连通；第三空压接头，第三空压接头包括第三空压接头A端25和第三空压接头B端26，第三空压接头A端25与第一空压管24连通，第三空压接头B端与第一空压输出口4连通。
本技术还提供了一种工程爆破扰动物理模型实验装置的实验方法，实验方法包括如下步骤：
S1，搭建实验模型：将提前根据已知现场地质条件、力学参数和岩体结构构造并利用相似原理制作的爆破实验模型放置在模型堆积台1上，在制作实验模型时可以采用3D印的方式进行制作，由于不同的爆破模拟实验对象不同，制作出的实验模型的形状也不相同，但是在制作时要保证最终的形状和尺寸与模型堆积台1的尺寸相符。然后在爆破实验模型上钻孔，形成模拟爆破孔，在钻孔时要选择合适的钻杆，然后利用钻机带动钻杆对实验模型进行钻孔。
S2，安装爆破模拟设备：首先安装爆破传输管，将第一空压接头A端20插进膨胀管B端19，将第一空压接头B端21与第二空压接头A端22连通，将第二空压接头B端23与第一空压管24连通，第一空压管24的另一端与第三空压接头A端25连通，再第三空压接头B端连接在控制柜上的第一空压输出口4上，最后将膨胀管A端18放置在步骤S1中的模拟爆破孔内。空压机13所产生的空压通过爆破传输管的膨胀管传递到爆破实验模型内，爆破模拟实验模型在空压的作用下产生振动并产生移动，移动过程中的加速度和速度通过两种传感器进行监测，然后通过第一发射天线和第二发射天线进行发射，最后控制柜上的接收天线6接收采集到的数据，这部分数据传输到电脑上，电脑上的爆破模拟软件对这部分数据进行分析和研究。
S3，安装监测设备：将第一数据发射天线28和三分量加速度传感器29固定堆砌在模型内。
S4，操作控制台3：分别打开控制柜开关和空压机13开关按钮的空压机13开启按钮，并打开第一阀门12，最后观察压力表9的读数，并保证压力表9的读数正常。
在进行正式实验前还要对整个实验装置进行调试，调试目的主要是检查爆破传输管之间的连通是否良好。
S5，进行爆破模拟实验：打开电脑上的爆破模拟软件开始进行爆破模拟实验，并进行爆破数据的采集，最终对采集到的数据进行针对性的分析。
综上所述，本技术的工程爆破扰动物理模型实验装置及方法，根据相似比理论，能够在室内模拟各种波形和各种工况条件下的爆破扰动波的输入对构筑物，如边坡、断层等稳定性的影响，通过埋设在构筑物内的多源传感器，实现对爆破扰动条件下构筑物加速度、应力、应变、声发射等进行实时测量，实现对构筑物在人工爆破扰动条件下的震动响应和破坏特征的室内模拟目标，为探索相应的控制对策奠定理论和实践基础。本技术尤其适用于露天开采、公路边坡开挖、水利边坡开挖、隧道开挖等工程施工过程中的爆破扰动对构筑物影响的模拟，可以实现模拟采用不同种类的炸药进行光面爆破、预裂爆破、微差爆破和定性爆破等方法的爆破作业。
以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均在本技术待批权利要求保护范围之内。
1． 基元，点阵，原胞，晶胞，布拉菲格子，简单格子，复式格子。 基元：在具体的晶体中，每个粒子都是在空间重复排列的最小单元； 点阵：晶体结构的显著特征就是粒子排列的周期性，这种周期性的阵列称为点阵； 原胞：只考虑点阵周期性的最小重复性单元； 晶胞：同时计及周期性与对称性的尽可能小的重复单元； 布拉菲格子：是矢量Rn=mA1+nA2+lA3全部端点的集合，A1，A2，A3分别为格点到邻近三个不共面格点的矢量； 简单格子：每个基元中只有一个原子或离子的晶体； 复式格子：每个基元中包含一个以上的原子或离子的晶体； 2． 晶体的宏观基本对称操作，点群，螺旋轴，滑移面，空间群。 宏观基本对称操作：1、2、3、4、6、i 、m 、4， 点群：元素为宏观对称操作的群 螺旋轴：n 度螺旋轴是绕轴旋转2/n π与沿转轴方向平移T t j n =的复合操作 滑移面：对某一平面作镜像反映后再沿平行于镜面的某方向平移该方向周期的一半的复合操作 空间群：保持晶体不变的所有对称操作 3． 晶向指数，晶面指数，密勒指数，面间距，配位数，密堆积。 晶向（列）指数：布拉菲格子中所有格点均可看作分列在一系列平行直线族上，取一个格点沿晶向到邻近格点的位移基失由互质的（l1/l2/l3）表示； 晶面指数：布拉菲格子中所有格点均可看作分列在一系列平行平面族上，取原胞基失为坐标轴取离原点最近晶面与三个基失上的截距的倒数由互质的（h1/h2/h3）表示； 密勒指数：晶胞基失的坐标系下的晶面指数； 配位数：晶体中每个原子（离子）周围的最近邻离子数称之为该晶体的配位数； 面间距：晶面族中相邻平面的间距； 密堆积：空间内最大密度将原子球堆砌起来仍有周期性的堆砌结构； 4． 倒易点阵，倒格子原胞，布里渊区。 倒易点阵：有一系列在倒空间周期性排列的点-倒格点构成。倒格点的位置可由倒格子基矢表示，倒格子基矢由…确定 倒格子原胞：倒空间的周期性重复单元（区域），每个单元包含一个倒格点 布里渊区：在倒格子中如以某个倒格点作为原点，画出所有倒格矢的垂直平分面，可得到倒格子的魏格纳塞茨原胞，即第一布里渊区 5． 布拉格方程，劳厄方程，几何结构因子。 劳厄方程0(s s )m m R S λ?-= 布拉格方程2sin hkl d m θλ=
中学物理实验常用方法 一、观察法 物理是一门以观察、实验为基础的学科。人们的许多物理知识是通过观察和实验认真地总结和思索得来的。著名的马德堡半球实验，证明了大气压强的存在。在教学中，可以根据教材中的实验，如长度、时间、温度、质量、密度、力、电流、电压等物理量的测量实验中，要求学生认真细致的观察，进行规范的实验操作，得到准确的实验结果，养成良好的实验习惯，培养实验技能。大部分均利用的是观察法。 观察是学习物理最基本的方法,是科学归纳的必要条件, 学生对学习活动的外部表现进行有目的、有计划的观察、记录, 能够为物理概念的形成、物理知识的理解、物理规律的探究提供信息和依据。常用观察方法有： 1.观察重点, 排除无关因素的干扰。如做气体膨胀对外做功的实验时,学生只听到“嘭”的一声, 看到瓶塞跳得很高, 对真正需要看的现象———塑料瓶口出现的酒精烟雾却视而不见, 这就需要教师及时交待, 提醒学生, 然后再进行 分析。 2.前后对比观察, 抓住因果关系。如学习密度一节时, 我首先让学生区分铜块、铁块、铝块、石块、酒精、水等物体, 通过观察它们的颜色、状态、软硬来辨认。然后出示用纸包住的相同体积的铜块、铁块、铝块, 怎样区分它们? 学生通过实验发现, 它们的质量不同, 因而得出相同体积的物体质量不同, 也是物 质的一种特性, 从而引入密度概念。 3.正、反对比观察, 深化认识。在指导学生观察时, 多采用一些正反对比的方法, 可以加深学生理解知识, 拓宽思路。如探究声音的产生, 即无声又有声；探究沸点与气压的关系时, 即增大气压, 沸点升高, 减小气压, 沸点降低。 二、控制变量法 控制变量法是指一个物理量与多个物理量有关, 把多因素的问题变成多个 单因素的问题, 分别加以研究, 最后再综合解决。利用控制变量法研究物理问题, 有利于扭转“重结论、轻过程”的倾向, 有利于培养学生的科学素养, 使学生学会学习。如导体中的电流与导体两端的电压和导体的电阻都有关系, 研究导体中的电流跟这段导体两端的电压时, 控制导体的电阻不变, 改变导体两端电压, 看导体中电流的变化, 通过学生实验, 得出欧姆定律I=U/R。另外,研究导体的 电阻大小、滑动摩擦力的大小、液体压强的大小、浮力大小、动能和重力势能大小、电流的热量的大小、压力的作用效果、滑轮组的机械效率、电磁铁的磁性强弱、产生感应电流方向也都用到了控制变量法。
固体物理作业 1.分别用空间点阵、晶格和原胞的概念给晶体下一个定义。 2.简单阐述下列概念： I.晶格、晶胞、晶列、晶向、晶面、晶系。 II.固体物理学原胞（初级原胞）、结晶学原胞（惯用原胞）和魏格纳赛斥原胞（W-S 原胞）。 III.正格子、倒格子、布喇菲格子和复式格子。 3.晶体的重要结合类型有哪些，他们的基本特征为何？ 4.为什么晶体的稳定结合需要引力外还需要排斥力？排斥力的来源是什么？ 5.何谓声子？试将声子的性质与光子作一个比较。 6.何谓夫伦克耳缺陷和肖脱基缺陷？ 7.自由电子气体的模型的基本假设是什么？ 8.绝缘体中的镜带或能隙的起因是什么？ 9.试简述重要的半导体材料的晶格结构、特征。 10.超导体的基本电磁性质是什么？ 作业解答： 1.分别用空间点阵、晶格和原胞的概念给晶体下一个定义。 解答： I. 取一个阵点做顶点，以不同方向上的平移周期a、b、c为棱长，做一个平 行六面体，这样的平行六面体叫做晶胞。由很多个晶胞结合在一起构成晶 体。 II. 在空间点阵各个点上配置一些粒子，就构成了晶格。晶格是晶体矩阵所形成的空间网状结构。在网状结构的点上配置一些结构就构成了晶体。 III. 在空间无限排列最小的结构称为原胞，原胞是构成了晶体的最小结构。2.简单阐述下列概念： 解答： I . 晶格、晶胞、晶列、晶向、晶面、晶系。 晶格：又称晶架，是指的晶体矩阵所形成的空间网状结构——说白了就是晶胞的 排列方式。把每一个晶胞抽象成一个点，连接这些点就构成了晶格。 晶胞：顾名思义，则是衡量晶体结构的最小单元。众所周知，晶体具有平移对称 性。在一个无限延伸的晶体网络中取出一个最小的结构，使其能够在空间内密铺 构成整个晶体，那么这个立体就叫做晶胞。简而言之，晶胞就是晶体平移对称的 最小单位。 晶列：沿晶格的不同方向晶体性质不同。布喇菲格子的格点可以看成分裂在一系列相 互平行的直线系上,这些直线系称为晶列。 晶向：布喇菲格子可以形成方向不同的晶列,每一个晶列定义了一个反向，称为晶向。 晶面：在晶体学中，通过晶体中原子中心的平面叫作晶面。 晶系：晶体根据其在晶体理想外形或综合宏观物理性质中呈现的特征对称元素可 划分为立方、六方、三方、四方、正交、单斜、三斜等7类，是为7个晶系。 II 固体物理学原胞（初级原胞）、结晶学原胞（惯用原胞）和魏格纳赛斥原胞（W-S 原胞。
第4章透射电子显微镜 同学们好！今天我们学习的内容是第4章透射电子显微镜，（transmission electron microscopy）简称TEM。下图就是我们今天要介绍的仪器。 那么透射电子显微镜在什么情况下产生的？又有什么功能和作用呢？下面我们就简单介绍一下它的历史背景和其功能和作用。 在光学显微镜下有的细微结构也无法看清，这些结构称为亚显微结构或超微结构。要想看清这些结构，就必须选择波长更短的光源，以提高显微镜的分辨率。1932年Ruska等发明了以电子束为光源的透射电子显微镜，电子束的波长要比可见光和紫外光短得多，并且电子束的波长与发射电子束的电压平方根成反比，也就是说电压越高波长越短。目前TEM的分辨力可达0.2nm。 透射电子显微镜(Transmission Electron Microscopy，TEM)，简称透射电镜，是把经加速和聚集的电子束投射到非常薄的样品上，电子与样品中的原子碰撞而改变方向，从而产生立体角散射。散射角的大小与样品的密度、厚度相关，因此可以形成明暗不同的影像。通常，透射电子显微镜的分辨率为0.1～0.2nm，放大倍数为几万～百万倍，适于观察超微结构。透射电子显微镜在材料科学、生物学上应用较多。由于电子易散射或被物体吸收，故穿透力
低，样品的密度、厚度等都会影响到最后的成像质量，必须制备更薄的超薄切片，通常为50～100nm。所以用透射电子显微镜观察时的样品需要处理得很薄。 那么我们总结以上内容可以给透射电子显微镜下一个简单的定义： 用透过样品的电子束使其成像的电子显微镜。在一个高真空系统中，由电子枪发射电子束，穿过被研究的样品，经电子透镜聚焦放大，在荧光屏上显示出高度放大的物像，还可作摄片记录的一类最常见的电子显微镜。 那么本章主要分为5个部分组成。 4.1 电子光学基础 4.2 电子与固体物质的相互作用 4.3 透射电子显微镜 4.4 电子衍射 4.5 透射电子显微分析样品制备 下面我们就来讲第一节，4.1 电子光学基础。本节内容有三部分组成 4.1.1 电子波与电磁透镜 4.1.2 电磁透镜的分辨率 4.1.3 电磁透镜的景深和焦长 那么我们再回顾一下以前所学的内容。
物理实验中的模拟法 模拟法是在实验室里先设计出于某被研究现象或过程（即原型）相似的模型，然后通过模型，间接的研究原型规律性的实验方法。先依照原型的主要特征，创设一个相似的模型，然后通过模型来间接研究原型的一种形容方法。 模拟法应用于物理教学，可使事过境迁或稍纵即逝的自然现象或过程在实验室重现，可将现象简化或进行时空的放大、缩小，可对那些既不能打开又不能从外部直接观察其内容状态的系统进行研究。 特别是解决那些尚无简单有效的仪器可演示的实验，模拟法则成了一种重要的辅助手段。 物理实验中的模拟法，根据其主要功能，并结合教学实践，分可大致为以下三类： 一、研究对象模拟 对象模拟的设计思想主要在于下述两种情况： 1.为了突出客观实体的主要矛盾和本质特征，摒弃次要的非本质因素，使研究对象从客观实体中直接抽象出来。如质点、理想气体、弹簧振子、点电荷、纯电阻、理想变压器等理想模型，以及天体运动模型，微观结构等几何相似模型。在研究二极管的单向导电性时，在实验基础上，运用对象模拟法，用自行车气门和进水阀门来模拟单向门。如此，不但加深对“单向性”的认识，而且激发了兴趣，开阔了思路。 由电磁学理论可知,无自由电荷分布的各向同性均匀电介质中的静电场的电势、与不含电源的各向同性均匀导体中稳恒电流场的电势,两者所遵从的物理规律具有相同的数学表达式.在相同的边界条件下,这两种场的电势分布相似,因此只要选择合适的模型,在一定条件下用稳恒电流场去模拟静电场是可行的 2.为了解释某些行为和特征而建立起来的模拟。如地球因自转而产生的科里奥利力比较抽象，在地理课中亦有提及。我们不妨取一个地球仪来模拟地球自转，然后将红墨水从上往下滴落在转动的“地球”表面。此时即可明显看到水痕西边呈扩散状，从而令人信服的说明北半球南流冲刷西岸这一自然现象。 二、物理过程模拟 把具体物理过程纯粹化、理想化，并根据其本质特征而设计的一种模拟叫过程模拟。其特点是过程简化，易于控制。气体压强的分子运动论观点，通常采用雨滴打伞等面来类比。这种大量分子对器壁连续碰撞的过程，如果用豆落在平衡天平一端倒扣着的托盘底上的现象来模拟，就显得直观生动了。布朗运动的模拟，装有铁屑的试管模拟铁棒的磁化和退磁等都是过程模拟的成功例子，还有伽利略的自由落体运动，当物体不受力时将做匀速运动，但在现实中不可能不受力，于是不断减小阻力，当阻力愈来愈小时，物体无限接近于语速运动。 气体压强的分子运动论观点，通常采用雨滴打伞等面来类比。这种大量分子对器壁连续碰撞的过程，如果用豆落在平衡天平一端倒扣着的托盘底上的现象来模拟，就显得直观生动了。布朗运动的模拟，装有铁屑的试管模拟铁棒的磁化和退磁等都是过程模拟的成功例子。 电子技术中半导体的导电机理，电子运动易理解，空穴导电则抽象，课堂教学中如用“空 位置”的运动来作一现场过程模拟，无疑会使学生茅塞顿开。分析曲线运动的思想方法——运动的分解和合成是个难点，可以平抛运动为突破口，在演示有关实验后，用“慢镜头”的方法，手持粉笔头边走（模拟水平匀速直线运动）边沿自身前方，从上向下加速下移，以此模拟平抛运动，既简单明了，又便于分析。理解机械波的形成过程是本章教学的一个重点和难点，运用模拟器材，以纽扣状的物体来表示振动的质点，通过摇转，使质点绕平衡位置上下振动，而整体波形向外传递，边演示边分析，效果很好。 热学中的统计方法和光本性的几率概念，由于受课堂教学时间的限制，怎样从个别事
U 2 I 2 大学物理实验报告答案大全（实验数据及思考题答案全包括） 伏安法测电阻 实验目的 (1) 利用伏安法测电阻。 (2) 验证欧姆定律。 (3) 学会间接测量量不确定度的计算；进一步掌握有效数字的概念。 实验方法原理 根据欧姆定律， R = U ，如测得 U 和 I 则可计算出 R 。值得注意的是，本实验待测电阻有两只， 一个阻值相对较大，一个较小，因此测量时必须采用安培表内接和外接两个方式，以减小测量误差。 实验装置 待测电阻两只，0～5mA 电流表 1 只，0－5V 电压表 1 只，0～50mA 电流表 1 只，0～10V 电压表一 只，滑线变阻器 1 只，DF1730SB3A 稳压源 1 台。 实验步骤 本实验为简单设计性实验，实验线路、数据记录表格和具体实验步骤应由学生自行设计。必要时，可提示学 生参照第 2 章中的第 2.4 一节的有关内容。分压电路是必须要使用的，并作具体提示。 (1) 根据相应的电路图对电阻进行测量，记录 U 值和 I 值。对每一个电阻测量 3 次。 (2) 计算各次测量结果。如多次测量值相差不大，可取其平均值作为测量结果。 (3) 如果同一电阻多次测量结果相差很大，应分析原因并重新测量。 数据处理 (1) 由 U = U max ? 1.5% ，得到 U 1 = 0.15V , U 2 = 0.075V ； (2) 由 I = I max ? 1.5% ，得到 I 1 = 0.075mA , I 2 = 0.75mA ； (3) 再由 u R = R ( 3V ) + ( 3I ) ，求得 u R 1 = 9 ? 101 &, u R 2 = 1& ； (4) 结果表示 R 1 = (2.92 ± 0.09) ?10 3 &, R 2 = (44 ± 1)& 光栅衍射 实验目的 (1) 了解分光计的原理和构造。 (2) 学会分光计的调节和使用方法。 (3) 观测汞灯在可见光范围内几条光谱线的波长 实验方法原理
初中物理常用的实验及科学方法 初中物理常用的主要实验方法： 1.控制变量法 2.等效替代法 3.转换法 4.实验推理法（理想实验法） 5.类比法 6.物理模型法（理想模型法） 一、使用控制变量法的实验 1.探究物体运动的快慢； 2.探究滑动摩擦力与压力大小和接触面粗糙程度的关系； 3.探究物体的动能大小与质量和速度的关系； 4.探究压力的作用效果与压力的大小和受力面积的关系； 5.探究液体的压强与液体的密度和深度的关系； 6.探究液体蒸发的快慢与哪些因素有关； 7.探究电磁铁磁性与线圈的匝数和电流大小的关系； 8.探究导体电阻大小跟导体材料、长度、横截面积关系； 9.探究电流与电压和电阻的关系（即欧姆定律）。 10.探究电流产生的热量与电流、电阻的关系. 二、等效替代法：将某个物理量用另外一个物理量来替代，得到同样的结论的方法。 1、测量不规则小块固体的体积时，用它排开水的体积等效固体的体积； 2、测量摩擦力的大小时，用二力平衡的原理测得拉力，从而得知摩擦力的大小； 3、托里拆利实验中，利用水银柱产生的压强与大气压等效的方法测定大气压的数值； 4、在研究平面镜成像实验中，用两根完全相同的蜡烛，其中一根等效另一根的像； 5、求多个用电器组成的串、并联电路的总电阻。 三、转换法：在研究看不见的物质或现象时，可以通过研究该物质现象或所产生的可见的效果，由此进一步分析物质或现象，这种方法叫转换法。 注意：“等效替代法”虽然也包涵有转换法的思想，但其研究主体已发生转移，而转换法则是通过研究主体所产生的效果来上朔其原因的一种研究方法。 转换法的实验例子： 1、利用小球的振动来判断发声体在振动； 2、根据苹果落地的现象证明重力的存在； 3、利用小桌陷入海绵的深度判断压力的作用效果； 4、根据小球将木块推动的远近来判断小球动能的大小； 5、利用纸片的飘动来判断气体压强的变化； 6、根据马德堡半球实验的现象证明大气压的存在； 7、通过扩散现象研究分子的热运动； 8、判断电路中是否有电流时，可通过电路中的灯泡是否发光去确定； 9、判断磁场是否存在时，可用小磁针放在其中看是否转动来判断；
第二章固体X-射线学 固体X-射线学是通过测定X-射线与凝聚态物质相互作用产生的效应来研究物质本性和结构的学科。在X-射线被吸收时产生吸收谱，通过对吸收谱的研究可以决定原子的能级结构，通过对吸收限高能测微弱的扩展吸收谱的研究可以获得吸收原子周围的结构信息；原子吸收了X-光子后发射标识辐射和俄歇电子，通过对这两中谱的测定可识别物质中的原子种类并测定其含量；X-射线被凝聚态物质散射时，通过对弹性散射线束强度和方向的测定可求得晶体和非晶体的结构、组织和缺陷，通过对非弹性散射线束这些量的测定可求出物质中晶格振动谱和原子外层电子的动量分布。 在这一章里，我们将固体X-射线学中的一些试验技术分成三部分来介绍：①晶体的衍射强度公式和衍射仪的使用方法，②常用的一些晶体结构分析法，③固体物理发展前沿的一些结构分析技术。 §2.1 散射理论与强度公式 在原理上，凝聚态物质对X-射线相干散射强度的计算是：将全部相干波叠加，求出合振幅，这合振幅的平方就是所求的强度。计算出来的强度是与散射体的结构状态密切相关的；进行叠加的振幅和位相因子决定于散射体内的原子及其分布，因而散射强度及其分布代表散射体的结构信息。这就是衍射法结构分析的依据。 按照结构来分类，凝聚态物质可分成晶体、准晶态和非晶态固体与液体。晶体又可分成大块完整晶体和嵌镶结构晶体。衍射理论中使用于大块完整晶体的理论叫做衍射动力学理论，适于嵌镶晶体的理论叫做衍射运动学理论，而适用于非晶态固体和液体的理论叫做非晶态衍射理论。准晶态固体是近几年才发现的含有5次度转对称类型机构但非周期性（有准周期性）的物质，其结构介乎晶态与非晶态之间，它的衍射理论正在迅速发展中。 X-射线在完整晶体中传播时，它首先被点阵第一次衍射，这些衍射线又被点阵再次衍射，衍射线与透射线相互作用，发生干涉效应。动力学理论是考虑这种再衍射效应的理论。X-射线在嵌镶晶体中传播时，由于嵌镶警惕是由许多位略有差别的完整小晶块嵌镶而成的，这样，一方面完整小晶块足够小以致其内部再衍射引起的效应可以忽略，另一方面各晶块之间的取向差又足以使它们的衍射线之间没有相干性，因而运动学理论是不考虑再衍射效应的理论。由于动力学理论和运动学理论有这样根本的差别，导出的衍射强度公式及衍射线束张角也就大不相同：动力学理论导出的衍射强度正比于结构因数F（hkl）的一次方，张角只有数弧秒，而运动学理论导出的衍射强度正比于F（hkl）的平方，平常见到的衍射强度，张角却有数分弧（由嵌镶晶体的位向分布决定）。 实际晶体绝大多数是嵌镶晶体，平常见到的衍射强度公式是根据运动学理论导出的。在这一节里准备对运动学强度公式做一扼要介绍。此外还将对小角散射及两种重要的不相干散射作一个简单说明。非晶态衍射理论则放在下面有关章节中叙述。
高中物理实验大全——目录 中央电教馆推出的《高中物理实验大全》、《高中化学实验大全》、《高中生物实验大全》就是为了改变我国实验教学的现状而研发的一项科学研究成果。“大全”内容全面、科学、严谨，以满足高中教师对学生实验的要求。“大全”所展示的不是课本的简单再现，而是对实验重新“整合”、组合，适当“加深”和“拓宽”，并把实验能力与计算机技术相结合，从深层上揭示出实验的科学原理。 01.气垫导轨介绍 02.数字计时仪介绍 03用数字计时仪测气垫导轨上滑块的即时速度 04匀速直线运动及其速度 05测运变速直线运动的加速度 06电磁打点记时器 07用打点计时器演示匀速直线运动 08电火花打点计时器 09用打点计时器测匀加速直线运动的加速度 10初速度为零的匀加速直线运动的路程和时间的关系 11用牛顿管演示空气阻力很小时不同物体同事下落 12用悬挂法确定薄板的重心 13用大玻璃瓶演示玻璃微小形变 14用形变演示器演示形变产生弹力 15用激光镜面反射演示桌面微小形变 16静摩擦 17最大摩擦力 18验证滑动摩擦定律 19滑动摩擦 20滚动摩擦与滑动摩擦的比较 21力合成的平行四边形定则 22合力的大小于分力间夹角的关系 23力的分解 24三角衍架演示力的分解 25共点力的平衡条件 26力矩的平衡 27惯性（1） 28惯性（2) 29惯性（3） 30牛顿第一定律 31牛顿第二定律(1) 32牛顿第二定律(2) 33牛顿第三定律 34静摩擦力的相互性 35弹力的相互性 36作用力于反作用力的关系
37失重 38用测力计演示超重于失重 39用微小压强计演示超重于失重 40物体做曲线运动的条件 41曲线运动中速度的方向 42互成角度的两个直线运动的合成43平抛运动与自由落体运动的等时性44平抛运动与水平匀速运动的等时性45平抛运动的轨迹 46决定向心力大小的因素 47弹簧振子的振动 48简谐振动的图象 49阻尼振动的图象 50单摆的等时性 51单摆的振动周期与摆球的质量无关52单摆的周期与摆长有关 53用计时器研究单摆周期与摆长关系54受迫振动和共振（1） 55受迫振动和共振（2） 56用示波器观察发声物的振动 57物体的动能 58重力势能 59动能与重力势能的转化 60动能与弹性势能的转化 61动量守恒 62完全非弹性碰撞 63完全弹性碰撞(1) 64完全弹性碰撞(2) 65完全弹性碰撞(3) 66斜碰 67碰撞球(1) 68碰撞球(2) 69碰撞球(3) 70单摆小车 71反冲(1) 72反冲(2) 73反冲(3) 74气体的扩散 75液体的扩散速度与温度有关 76布朗运动 77布朗运动的成因 78分子间的相互作用力(1) 79分子间的相互作用力(2) 80压燃实验
考点预测 物理实验是高考的主要内容之一．《考试大纲》就高考物理实验共列出19个考点，其中力学8个、热学1个、电学8个、光学2个．要求会正确使用的仪器主要有：刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、电火花计时器或电磁打点计时器、弹簧测力计、温度表、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等，并且对实验误差问题提出了更明确的要求． 《考试大纲》中的实验与探究能力要求 二、实验题的主要特点 物理实验年年考，年年有变化．从近年的实验题来看，其显著特点体现在如下两个方面． (1)从简单的背诵实验转向分析、理解实验 实验原理是物理实验的灵魂．近年来，高考物理实验题既不是简单地回答“是什么”，也不是背诵“该怎样”，而是从物理实验情境中理解“为什么”，通过分析推理判断“确实是什么”，进而了解物理实验的每一个环节． (2)从既定的课本学生实验转向变化的创新实验 只有创新，试题才有魅力；也只有变化，才能永葆实验考核的活力．近年来，既定刻板的学生实验已经从高考物理实验题中淡出，取而代之的是学生尚未接触过的要通过解读物理原理的新颖实验(如应用性、设计性、专题性实验等)．创新的实验题可以使能力考核真正落到实处． 要点归纳
1．等效法 等效法是科学研究中常用的一种思维方法．对一些复杂问题采用等效法，可将其变换成理想的、简单的、已知规律的过程来处理，常使问题的解决得以简化．因此，等效法也是物理实验中常用的方法．如在“验证力的平行四边形定则”的实验中，要求用一个弹簧秤单独拉橡皮条时，要与用两个互成角度的弹簧秤同时拉橡皮条时产生的效果相同——使结点到达同一位置O，即要在合力与两分力等效的条件下，才能找出它们之间合成与分解时所遵循的关系——平行四边形定则．又如在“验证动量守恒定律”的实验中，用小球的水平位移代替小球的水平速度；在“验证牛顿第二定律”的实验中，通过调节木板的倾斜度使重力的分力抵消摩擦力而等效于物体不受摩擦力作用．还有，电学实验中电流表的改装、用替换法测电阻等，都是等效法的应用． 2．转换法 将某些不易显示、不易直接测量的物理量转化为易于显示、易于测量的物理量的方法称为转换法(间接测量法)．转换法是物理实验常用的方法．如：弹簧测力计是把力的大小转换为弹簧的伸长量；打点计时器是把流逝的时间转换成振针的周期性振动；电流表是利用电流 在磁场中受力，把电流转化为指针的偏转角；用单摆测定重力加速度g是通过公式T＝2πL g
初中物理模型--精选全解 一、电学模型（一） 模型口诀 先判串联和并联，电表测量然后判； 一路通底必是串，若有分支是并联； A 表相当于导线，并联短路会出现； 如果发现它并源，毁表毁源太凄惨； 若有电器与它并，电路发生局部短； V 表可并不可串，串时相当电路断； 如果发现它被串，电流为零应当然。 模型思考 你想知道常用、快捷、有效、正确识别电路连接方式的四种方法吗？ 你会迅速、快捷、无误地判断出电路发生变化时电流表、电压表的示数如何变化吗？ 你能根据实验现象或者题中给出的器材，准确、有效、方便的查找到电路中发生故障的原因吗？ 模型归纳示图 去表法 串联电路 标电流法 并联电路 节点法 去元件法 正确识别电路办法 A V
明晰电压表电流表测量电路部分 部分电阻变化 总电阻变化 总电流变化 部分电流、部分电压、电表示数 电功、电功率 故障已给出 假设法 判断电路故障 电路图分析 故障未给出短路 串、并连接 断路 电器连接方式 使用注意 电表用途 判断电流电压示数
串、并联电路的识别方法 电路连接有两种基本方法──串联与并联。对于初学者要能够很好识别它们有点难度，下面结合串并联电路特点和实例，学习区别这两种电路的基本方法，希望对初学者有所帮助。 一、串联电路 如果电路中所有的元件是逐个顺次首尾连接起来的，此电路就是串联。我们常见装饰用的“满天星”小彩灯，就是串联的。家用电路中的开关与它所控制的用电器之间也是串联的。串联电路有以下一些特点： （1）电路连接特点：串联的整个电路只有一条电流的路径，各用电器依次相连，没有“分支点”。 （2）用电器工作特点：各用电器相互影响，电路中若有一个用电器不工作，其余的用电器就无法工作。 （3）开关控制特点：串联电路中的开关控制整个电路，开关位置变了，对电路的控制作用没有影响。即串联电路中开关的控制作用与其在电路中的位置无关。 二、并联电路 如果电器中各元件并列连接在电路的两点间，此电路就是并联电路。教室里的电灯、马路上的路灯、家庭中的电灯、电风扇、电冰箱、电视机等用电器之间都是并联在电路中的。并联电路有以下特点： （1）电路连接特点：并联电路由干路和几条支路组成，有“分支点”。每条支路各自和干路形成回路，有几条支路，就有几个回路。 （2）用电器工作特点：在并联电路中各用电器之间相不影响。某一条支路中的用电器若不工作，其他支路的用电器仍能工作。比如教室里的电灯，有一只烧坏，其它的电灯仍然能亮。这就是互不影响。 （3）开关控制特点：并联电路中，干路开关的作用与支路开关的作用不同。干路开关起着总开关的作用，控制整个电路。而各条支路开关只控制它所在的那条支路。 三、识别电路方法
中考物理实验题大全（精华版） 1．在“验证凸透镜成像规律”的实验中，实验前应先观察并记下凸透镜的．实验时，当固定好凸透镜的位置并调整物距，使它大于透镜的二倍焦距后，要移动找像．当发现所成的像比较小时，为了获得较大的像，在不改变透镜位置的情况下，可以进行的操作是：． 2．如图所示为“探究凸透镜成像规律”的实验装置． （1）点燃蜡烛后，首先调节、凸透镜、光屏三者的中心在同一亮度． （2）如图所示，烛焰恰好在光屏上成倒立、等大、清晰的像，则该凸透镜的焦距是cm． （3）改变蜡烛的位置，使其位于5cm刻度线处，再移动光屏，使烛焰在光屏上成清晰的倒立、的实像（填“放大”、“等大”或“缩小”）．照相机的镜头相当于一个．若在照毕业像时，要使照片上同学们的像再大一些，摄像师应将照相机的镜头向（填“靠近”或“远离”）同学们 的方向调节． 3．在利用光具座进行凸透镜成像的实验探究中： （1）如图甲所示，一束平行于凸透镜主光轴的光经过凸透镜后，在光屏上形成了一个最小、最亮的光斑．由图可知，凸透镜对光具有作用，该凸透镜的焦距是cm． （2）把烛焰放在距凸透镜25cm处时（如同乙），在凸透镜另一侧前后移动光屏，会在光屏上得到一个倒立、的实像（填写像的性质）；（填投影仪放大镜、照相机）就是利用这一成像规律工作的．如果将蜡烛在乙图的基础上靠近透镜，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏应向（选填“靠近”或“远离”）透镜的方向移动． 4．如图1是探究平面镜成像特点的实验装置图．小鹭将一块玻璃板竖直架在一把刻度尺的上面，并保持玻璃板与刻度尺垂直．再取两根完全相同的蜡烛A和B分别竖直放置在玻璃板两侧的刻度尺上，点燃蜡烛A，进行观察和调整． （1）选用两根完全相同的蜡烛是为了比较像与物的关系． （2）小鹭想探究平面镜所成的像是实像还是虚像，若蜡烛A与玻璃板的位置如图2所示，则光屏应
一、电学模型（一） 模型口诀 先判串联和并联，电表测量然后判； 一路通底必是串，若有分支是并联； A 表相当于导线，并联短路会出现； 如果发现它并源，毁表毁源太凄惨； 若有电器与它并，电路发生局部短； V 表可并不可串，串时相当电路断； 如果发现它被串，电流为零应当然。 模型思考 你想知道常用、快捷、有效、正确识别电路连接方式的四种方法吗？ 你会迅速、快捷、无误地判断出电路发生变化时电流表、电压表的示数如何变化吗？ 你能根据实验现象或者题中给出的器材，准确、有效、方便的查找到电路中发生故障的原因吗？ 模型归纳示图 去表法 串联电路 标电流法 并联电路 节点法 去元件法 正确识别电路办法
明晰电压表电流表测量电路部分 部分电阻变化 总电阻变化 总电流变化 部分电流、部分电压、电表示数 电功、电功率 故障已给出 假设法 判断电路故障 电路图分析 故障未给出短路 串、并连接 断路 电器连接方式 使用注意 电表用途 判断电流电压示数
串、并联电路的识别方法 电路连接有两种基本方法──串联与并联。对于初学者要能够很好识别它们有点难度，下面结合串并联电路特点和实例，学习区别这两种电路的基本方法，希望对初学者有所帮助。 一、串联电路 如果电路中所有的元件是逐个顺次首尾连接起来的，此电路就是串联。我们常见装饰用的“满天星”小彩灯，就是串联的。家用电路中的开关与它所控制的用电器之间也是串联的。串联电路有以下一些特点： （1）电路连接特点：串联的整个电路只有一条电流的路径，各用电器依次相连，没有“分支点”。 （2）用电器工作特点：各用电器相互影响，电路中若有一个用电器不工作，其余的用电器就无法工作。 （3）开关控制特点：串联电路中的开关控制整个电路，开关位置变了，对电路的控制作用没有影响。即串联电路中开关的控制作用与其在电路中的位置无关。 二、并联电路 如果电器中各元件并列连接在电路的两点间，此电路就是并联电路。教室里的电灯、马路上的路灯、家庭中的电灯、电风扇、电冰箱、电视机等用电器之间都是并联在电路中的。并联电路有以下特点： （1）电路连接特点：并联电路由干路和几条支路组成，有“分支点”。每条支路各自和干路形成回路，有几条支路，就有几个回路。 （2）用电器工作特点：在并联电路中各用电器之间相不影响。某一条支路中的用电器若不工作，其他支路的用电器仍能工作。比如教室里的电灯，有一只烧坏，其它的电灯仍然能亮。这就是互不影响。 （3）开关控制特点：并联电路中，干路开关的作用与支路开关的作用不同。干路开关起着总开关的作用，控制整个电路。而各条支路开关只控制它所在的那条支路。 三、识别电路方法 1．定义法：综合运用上面介绍串并联电路的连接特点及用电器工作特点，针对一些简单、规则的电路是行之有效的方法，也是其它方法的基础。 2．路径识别法：根据串并联电路连接特点，串联的整个电路只有一条电流的路径，如果有两条或两条以上的路径即为并联电路。 例题1如图1所示的电路，是判断连接方式是串联还是并联？
《固体物理实验方法》课程作业 所在院系： 年级专业： 姓 名： 学 号： 完成日期：2012年6月8日 一、X 射线衍射分析 1.原子比为1：1的MgO 晶体，其X 射线衍射谱（XRD ）能否观察到以下衍射峰：（111）、（110）、 （001）和（002）。给出推导证明过程。 解：MgO 晶体是面心立方结构，及面心立方晶格结构。而面心立方结构的基元在（0,0,0），（0,1/2,1/2）, （1/2,0, 1/2）, （1/2,1/2,0）的位置具有全同的原子。其面心立方晶格的结构因子如下： 如果所有的指数123(,,)v v v 都是偶数，则s=4ρ(ρ为原子的形状因子)；如果所有的指数123(,,)v v v 都是奇数，则 仍然得到s=4ρ；但是，如果123(,,)v v v 中只有一个整数为偶数，那么上式中将有两个指数项中的指数银子是-i π的 奇数倍，从而s=0。如果在123(,,)v v v 中只有一个整数为奇数，同理可知s=0。因此，对于面心立方晶格，如果整 数123(,,)v v v 不能同时取偶数或奇数，则不能发生反射。所以（111）、（002）可观测到衍射峰。而（110）、（001）不能观测到衍射峰。 2.L10相AuCu 合金点阵为四方晶格（a=b ≠c ，α=β=γ=90°）。下表为L10相AuCu 合金X 射线衍射峰位置。计算L10 相AuCu 合金的晶格参数。 解：从表格可以看出（111）峰的位置40.489θ=?，（110）峰的位置31.935θ=? 由布拉格定律：2sin d n θλ= 则有2sin31.935 1.54056d A ??= 得21.4562246, 2.0594126d A a b T d A ??===?= ，2sin 40.489 1.54056d A ? ?= 得 1.18632d A ?= 从而得出 2.0455678c A ?= 二、成分及形貌分析 1.电子与物质发生相互作用能产生哪些物理信号？解释各种物理信号产生的机理；基于这些 物理信号能发展出一系列分析方法，请论述这些分析方法的原理和应用。 电子束通过物质时发生的散射、电离、轫致辐射和吸收等过程。β射线同物质的相互作用 作为特例也属于这个范畴。具体原理及应用如下： （1）散射 电子和物质的原子核发生弹性散射时电子的运动方向受到偏折，根据所穿过物质
初中常用物理实验方法 巴普洛夫认为：“重要的是科学方法，科学是思想的总结，认识一个科学家的方法远比认识他的成果价值要大。”为培养学生科学探究精神，实践能力和创新意识，帮助学生提高素质，我们在教学中要十分重视科学方法的培养。探究物理实验的科学方法有许多种, 常用的有观察法、比较法、控制变量法、等效替代法、转换法、类比法、建立模型法、理想实验、图像法。 一、观察法。观察法是人们为了认识事物的本质和规律有目的有计划的对自然发生条件下所显现的有关事物进行考察的一种方法，是人们收集获取记载和描述感性材料的常用方法之一，是最基本最直接的研究方法。简单的讲观察法就是看仔细地看。但它和一般的看不同，观察是人的眼睛在大脑的指导下进行有意识的组织的感知活动。因此，亦称科学观察。 实例：水的沸腾:在使用温度计前，应该先观察它的量程，认清它的刻度值。实验过程中要注意观察水沸腾前和沸腾时水中气泡上升过程的两种情况，温度计在沸腾前和沸腾时的示数变化；在学习声音的产生时可让学生观察小纸片在扬声器中的运动状态，观察正在发声的音叉插入水中激起水花，观察悬挂的乒乓球接触发声的音叉时的运动情况，就会发现发出声音的物体都在振动；除此之外还有光的反射规律；光的折射规律；凸透镜成像；滑动摩察力与哪些因素有关等。 二、比较法。比较法是确定研究对象之间的差异点和共同点的思维过程和方法，各种物理现象和过程都可以通过比较确定它们的差异点和共同点。比较是抽象与概括的前提，通过比较可以建立物理概念总结物理规律。利用比较又可以进行鉴别和测量。因此，比较法是物理现象研究中经常运用的最基本的方法。如，比较蒸发和沸腾的异同点,比较汽油机和柴油机的异同点，电动机和热机,电压表和电流表的使用 利用比较法不仅加深了对它们的理解和区别，使同学们很快地记住它们，还能发现一些有趣的东西。 实例：象汽车轮船火车飞机它们的发动机各不相同但都是把燃料燃烧时释放的内能转化为机械能装置。而汽油机和柴油机虽然都是内燃机但是从它们的构造、吸入的气体、点火方式、使用范围等方面都有不同。再如蒸发与沸腾的比较两者的相同点都是汽化过程。不同点从发生时液体的温度、发生所在的部位及现象都不同。还可以用比较法来研究质量与体积的关系；重力与质量的关系；重力与压力；电功与电功率等。 三、控制变量法。控制变量法是指讨论多个物理量的关系时通过控制其几个物理不变，只改变其中一个物理量从而转化为多个单一物理量影响某一个物理量的问题的研究方法。这种方法在实验数据的表格上的反映为某两次试验只有一个条件不同，若两次试验结果不同则与该条件有关。否则无关。反之，若要研究的问题是物理量与某一因素是否有关则应只使该因素不同，而其他因素均应相同。 实例：在研究导体的电阻跟哪些因素有关时，为了研究方便采用控制变量法。即每次须挑选两根合适的导线，测出它们的电阻，然后比较，最后得出结论。为了研究导体的电阻与导体长度的关系，应选用材料横截面相同的导线，为了研究导体的电阻与导体材料的关系，应选用长度和横截面相同的导线，为了研究导体的电阻与导体横截面的关系，应选用材料和长度相同的导线。`研究影响力的作用效果的因素；研究液体蒸发快慢的因素；研究液体内部压强；研究动能势能大小与哪些因素有关；研究琴弦发声的音调与弦粗细、松紧、长短的关系；研究物体吸收的热量与物质的种类质量温度的变化的关系；研究电流与电压电阻的关系；研究电功或电热与哪些因素有关；研究通电导体在磁场中受力与哪些因素有关；研究影响感应电流的方向的因素采用此法。 四、等效替代法。所谓等效替代法是在保证效果相同的前提下，将陌生复杂的问题变换成熟悉简单的模型进行分析和研究的思维方法，它在物理学中有着广泛的应用。 实例：研究串联并联电路关系时引入总电阻（等效电阻）的概念，在串联电路中把几个电阻串联起来，相当于增加了导体的长度，所以总电阻比任何一个串联电阻都大，把总电阻称为串联电路
电学实验经典模型总结 实验设计的基本思路 （一）电学实验中所用到的基本知识 在近年的电学实验中,电阻的测量（包括变形如电表内阻的测量）、测电源的电动势与内电阻是考查频率较高的实验。它们所用到的原理公式为:Ir U E I U R +== ,。由此可见，对于电路中电压U 及电流I 的测量是实验的关键所在,但这两个量的直接测量和间接测量的方法却多种多样,在此往往也是高考试题的着力点之处。因此复习中应熟练掌握基本实验知识及方法，做到以不变应万变。 1.电路设计原则：正确地选择仪器和设计电路的问题，有一定的灵活性，解决时应掌握和遵循一些基本的原则,即“安全性”、“方便性”、“精确性”原则,兼顾“误差小”、“仪器少”、“耗电少”等各方面因素综合考虑,灵活运用。 ⑴正确性:实验原理所依据的原理应当符合物理学的基本原理。 ⑵安全性：实验方案的实施要安全可靠,实施过程中不应对仪器及人身造成危害。要注意到各种电表均有量程、电阻均有最大允许电流和最大功率,电源也有最大允许电流，不能烧坏仪器。 ⑶方便性:实验应当便于操作,便于读数,便于进行数据处理。 ⑷精确性：在实验方案、仪器、仪器量程的选择上，应使实验误差尽可能的小。 2.电学实验仪器的选择： ⑴根据不使电表受损和尽量减少误差的原则选择电表。首先保证流过电流表的电流和加在电压表上的电压均不超过使用量程,然后合理选择量程，务必使指针有较大偏转（一般要大于满偏度的１／3），以减少测读误差。 ⑵根据电路中可能出现的电流或电压范围选择滑动变阻器，注意流过滑动变阻器的电流不超过它的额定值,对大阻值的变阻器,如果是滑动头稍有移动，使电流、电压有很大变化的,不宜采用。 ⑶应根据实验的基本要求来选择仪器，对于这种情况，只有熟悉实验原理,才能作出恰当的选择。总之,最优选择的原则是:方法误差尽可能小；间接测定值尽可能有较多的有效数字位数,直接测定值的测量使误差尽可能小,且不超过仪表的量程;实现较大范围的灵敏调节;在大功率装置(电路）中尽可能节省能量;在小功率电路里，在不超过用电器额定值的前提下，适当提高电流、电压值,以提高测试的准确度。
初中物理实验方法大全 一.控制变量法1 研究蒸发快慢与液体温度.液体表面积和液体上方空气流动速度的关系。 2 研究弦乐器的音调与弦的松紧.长短和粗细的关系。 3 研究压力的作用效果与压力和受力面积的关系。 4 研究液体的压强与液体密度和深度的关系。 5 研究滑动摩擦力与压力和接触面粗糙程度的关系。 6 研究物体的动能与质量和速度的关系。 7 研究物体的势能与质量和高度的关系。 8 研究导体电阻的大小与导体长度材料横截面积的关系。 9 研究导体中电流与导体两端电压.导体电阻的关系。 10研究电流产生的热量与导体中电流.电阻和通电时间的关系。 11研究电磁铁的磁性与线圈匝数和电流大小的关系。 二.图像法1 用温度时间图像理解融化.凝固.沸腾现象。 2 电流.电压.图像理解欧姆定律I=U/R.电功率 P=UI 3 正比.反比函数图象巩固密度ρ=m/V.重力G=mg.速度v=s/t.杠杆平衡F1L1=F2L2 压强p=F/S p=ρgh 浮力F=ρ液gV排.功.热量 Q=cm(t2-t1)等公式。 三.转换法的应用1 利用乒乓球的弹跳将音叉的振动放大；利用轻小物体的跳动或振动来证明发声的物体在振动。
2 用温度计测温度是利用内部液体热胀冷缩改变的体积来反映温度高低。 3 测量滑动摩擦力时转化成测拉力的大小。 4 通过研究扩散现象认识看不见摸不着的分子运动。 5 判断有无电流课通过观察电路中的灯泡是否发光来确定。 6 磁场看不见.摸不着，可以通过观察小磁针是否转动来判断磁场是否存在。 7 判断电磁铁磁性强弱时，用电磁铁吸引的大头针的数目来确定。 8 研究电阻与电热的关系时，电流通过阻值不等的两根电阻丝产生的热量无法直接观测或比较，可通过转换为可看见的现象（气体的膨胀.火柴的点燃等的不同）来推导出那个电阻放热多。 四.实验推理法1 研究真空中能否传声。 2 研究阻力对运动的影响。 3 “在自然界只存在两种电荷”这一重要结论也是在实验基础上推理得出来的。 五.等效替代法1 在电路中若干个电阻可以等效为一个合适的电阻，反之亦可；如等效电路.串并联电路的等效电阻，都利用了等效的思维方法。 2 在研究平面镜成像实验中用两根完全相同的蜡烛其中一根等效另一根的像。 3 用加热时间来替代物体吸收的热量。