數(shù)字化物理實(shí)驗因數(shù)據(jù)采集快速精確、數(shù)據(jù)處理科學(xué)方便,極易作為設(shè)計性實(shí)驗面向?qū)W生開放.力學(xué)結(jié)構(gòu)平臺通過學(xué)生自主搭建模型的過程完成實(shí)驗設(shè)計,并利用對實(shí)驗數(shù)據(jù)采集分析驗證設(shè)計環(huán)節(jié)的合理性等各類問題.該文將從基礎(chǔ)性結(jié)構(gòu)設(shè)計、大型共振橋設(shè)計、綜合工程結(jié)構(gòu)設(shè)計、生物學(xué)交叉設(shè)計等實(shí)驗子模塊循序漸進(jìn)地介紹該設(shè)計性實(shí)驗上的一些教學(xué)方法和手段的有益嘗試;并通過近幾年的實(shí)踐教學(xué)給出物理實(shí)驗教學(xué)中設(shè)計性實(shí)驗的探索方法及設(shè)計經(jīng)驗.

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【部分圖文】：

圖１可搭建力學(xué)結(jié)構(gòu)范例示意圖

塊．分別從基礎(chǔ)型、綜合型及實(shí)用交叉型的實(shí)驗層次出發(fā)，已基本完善了該平臺的設(shè)計性實(shí)驗完整體系，而且通過教學(xué)實(shí)踐得到了良好反饋．１力學(xué)結(jié)構(gòu)實(shí)驗平臺介紹力學(xué)結(jié)構(gòu)系列實(shí)驗包括物理學(xué)中靜力學(xué)、動力學(xué)、力與振動以及剛體、結(jié)構(gòu)及分析力學(xué)內(nèi)容，涉及物理內(nèi)容廣泛，綜合性高．該實(shí)驗基于ＰＡＳ－ＣＯ數(shù)....

圖２極簡橋梁力學(xué)結(jié)構(gòu)模型

流程，領(lǐng)會設(shè)計性實(shí)驗的總體思路．圖２為簡單橋梁結(jié)構(gòu)模型圖，該模型僅使用數(shù)十個剛性桿和連接件連接，負(fù)重砝碼只需懸掛于連接桿上．測量點(diǎn)使用短桿與應(yīng)力傳感器負(fù)載單元相連接且可隨時變換測力點(diǎn)，并利用傳感器工作站實(shí)時監(jiān)控應(yīng)力變化．例如：當(dāng)該橋的完全豎直桿經(jīng)負(fù)載調(diào)節(jié)擠壓應(yīng)力為１Ｎ左右時，靜力....

圖３大型吊橋力學(xué)結(jié)構(gòu)模型

往往能夠培養(yǎng)學(xué)生的基本實(shí)驗設(shè)計能力，也能夠充分展示理論課程掌握的扎實(shí)程度．通過這樣的訓(xùn)練，可以先拋開復(fù)雜的理論物理過程，讓學(xué)生深入理解設(shè)計性實(shí)驗的設(shè)計思路，并進(jìn)行可行性分析，同時提出高質(zhì)量的實(shí)驗問題．３綜合設(shè)計性力學(xué)結(jié)構(gòu)實(shí)驗綜合設(shè)計性模塊一般是較為復(fù)雜的力學(xué)結(jié)構(gòu)，例如特大吊橋、特....

圖４大型吊橋共振狀態(tài)及振動頻譜

析解決問題的能力也要求較高．如圖３所示，吊橋由剛性桿與柔性桿及不可拉伸尼龍線共同組建．兩端橋墩需用砝碼加重使其牢固，橋拱與橋基之間用尼龍線緊繃，橋基可架設(shè)軌道供小車運(yùn)動，負(fù)重砝碼可掛于橋基各處．該結(jié)構(gòu)力學(xué)行為復(fù)雜，配合振動發(fā)生器及相關(guān)傳感器可以設(shè)計的內(nèi)容極為豐富．圖３大型吊橋力學(xué)....

本文編號：4038195