动量方程验证实验工科.docVIP

武汉大学教学实验报告 学院：水利水电学院 专业： 实验名称 动量方程验证实验 指导老师 姓名 年级 学号 成绩 一：预习部分 1、实验目的 2、实验基本原理 3、主要仪器设备（含必要的元器件，工具） １、实验目的 （1）测定管嘴喷射水流对平板或曲面板所施加的冲击力。 （2）将测出的冲击力与用动量方程计算出的冲击力进行比较，加深对动量方程的理解。 ２、实验原理 应用力矩平均原理如图一所示：求射流对平板和曲面板的冲击力。 图一 力矩平衡原理示意图 力矩平衡方程：， 式中：F—射流作用力；L—作用力力臂；G—砝码重量；L1—砝码力臂。 恒定总流的动量方程为 若令，且只考虑其中水平方向作用力，则可求得射流对平板和曲面的作用力公式为： 式中：Q—管嘴的流量；V—管嘴流速；—射流射向平板或曲面板后的偏转角度。 =90°时，。（：水流对平板的冲击力。） =135°时， =180°时， ３、实验设备 实验设备及各部分名称见图二，实验中配有=90°平面板和=135°及=180°的曲面板，另备大小量筒及秒表各一只。 图二 动量原理实验仪 二：实验操作部分 1、实验数据，表格及数据处理 2、实验操作过程（可用图表示） 3、结论 １、实验步骤 （1）记录管嘴直径和作用力力臂。 （2）安装平面板，调节平衡锤位置，使杠杆处于水平状态（杠杆支点上的气泡居中）。 （3）启动抽水机，使水箱充水并保持溢流。此时水流从管嘴射出，冲击平板中心，标尺倾斜。加砝码并调节砝码位置，使杠杆处于水平状态，达到力矩平衡。记录砝码质量和力臂L1。 （4）用体积法测量流量Q用以计算F理。 （5）将平面板更换为曲面板（=135°及=180°），测量水流对曲面板的冲击力并重新用体积法测量流量。 （6）关闭抽水机，将水箱中水排空，砝码从杠杆上取下，结束实验。 ２、注意事项 （1）量测流量后，量筒内的水必须倒进接水器，以保证水箱循环水充足。 （2）测流量时，计时与量筒接水一定要同步进行，以减小流量的量测误差。 （3）测流量一般测两次取平均值，以消除误差。 ３、实验成果及要求 （1）有关常数 喷管直径d=0.98cm， 作用力力臂L=8cm， 实验装置台号2： （2）记录及计算（见表一） 表一 记录及计算表 测次 体积cm3 时间s 流量cm3/s 平均流量cm3/s 流速cm/s 冲击板角 砝码重量（×10-5N） 力臂L1 cm 实测冲击力F实（×10-5N） 理论冲击力F理（×10-5N） 1 539 3.97 135.77 135.76 187.57 90 49000 4.85 29700.00 25500 2 672 4.38 135.76 3 940 6.06 155.12 152.56 206.72 135 49000 9.65 59106.25 53834 4 745 4.97 150.00 5 630 4.16 151.44 150.20 207.52 180 49000 9.55 58493.75 62339 6 940 6.31 148.97 （3）成果分析 将实测的水流对板的冲击力与由动量方程计算出的水流对板的冲击力进行比较，计算出其相对误差，并分析产生误差的原因。 =90°时，相对误差= =135°时，相对误差= =180°时，相对误差= 三： 实验效果分析（包括仪器设备等使用效果） １、误差分析 （1）水流可能并不是垂直射向挡水板 （2）力臂的测量精度不够，而且用量筒配合计时器测流量的测定误差较大 ２、思考题 （1）F实与F理有差异，除实验误差外还有什么原因？ 答：砝码的重量、重力加速度g，水的密度等都可能与给定值相差较大。 （2）实验中，平衡锤产生的力矩没有加以考虑，为什么？ 答：放水前，平衡锤用来克服杠杆级挡板自重产生的力矩，使杆处于水平状态，所以没有加以考虑。 教师评语 指导教师 年 月 日