本書是為適應(yīng)“加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)、培養(yǎng)創(chuàng)新人才”的新世紀(jì)力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革要求,根據(jù)教育部關(guān)于建設(shè)國(guó)家實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的指導(dǎo)思想編寫的非力學(xué)類專業(yè)工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)教材。本書從一般高校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀和改革要求出發(fā),貫徹內(nèi)容先進(jìn)、思想前瞻、投入小、受益面大的編寫原則,不僅包含了原材料力學(xué)教學(xué)大綱規(guī)定的全部教學(xué)內(nèi)容,同時(shí)納入了理論力學(xué)實(shí)驗(yàn),還推出了極具特色和創(chuàng)新的綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。
全書按照實(shí)驗(yàn)性質(zhì)和實(shí)驗(yàn)方法劃分為8章,依次為:緒論;實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理;理論力學(xué)實(shí)驗(yàn);材料力學(xué)性質(zhì)檢測(cè)實(shí)驗(yàn);電測(cè)應(yīng)力分析實(shí)驗(yàn);光測(cè)力學(xué)實(shí)驗(yàn);綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn);材料試驗(yàn)機(jī),介紹的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目共計(jì)30余個(gè)。
本書可作為普通高校非力學(xué)專業(yè)大學(xué)本科生的工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)用書,也可作為力學(xué)專業(yè)本科生、工程實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員和實(shí)驗(yàn)教師的參考書。
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第1章 緒論
1.1 實(shí)驗(yàn)與力學(xué)實(shí)驗(yàn)的地位
從力學(xué)的發(fā)展史看,力學(xué)實(shí)驗(yàn)是力學(xué)科學(xué)建立的基礎(chǔ)和發(fā)展的基本方法。力學(xué)的許多重要理論都直接或間接地和力學(xué)實(shí)驗(yàn)相聯(lián)系。按照武際可先生的說(shuō)法,“力學(xué)本質(zhì)上是一門觀察和實(shí)驗(yàn)科學(xué)”。
在17世紀(jì)以前的古代和中世紀(jì),無(wú)論歐洲還是中國(guó)都已有關(guān)于杠桿平衡、重心、浮力、強(qiáng)度和剛度以及勻速直線運(yùn)動(dòng)和勻速圓周運(yùn)動(dòng)等一些力學(xué)概念的描述。古埃及金字塔、古羅馬斗獸場(chǎng)、中國(guó)的都江堰及趙州橋等著名建筑也說(shuō)明古人的力學(xué)經(jīng)驗(yàn)積累已達(dá)到相當(dāng)高的水平,但作為力學(xué)理論卻是在人們重視和采用力學(xué)實(shí)驗(yàn)方法之后才逐步形成和建立的!皩(shí)驗(yàn)”作為一種科學(xué)研究方法最早由達(dá)·芬奇(Leonardo di ser Piero da Vinci,1452~1519)提出和運(yùn)用,他因此在自然科學(xué)方面作出了巨大的貢獻(xiàn)。達(dá)·芬奇研究過(guò)杠桿平衡、斜拋體和自由落體的運(yùn)動(dòng)以及摩擦對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響,還做過(guò)鐵絲的拉伸強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)等。伽利略(Galileo Galilei,1564~1642)發(fā)展了達(dá)·芬奇的實(shí)驗(yàn)研究方法,創(chuàng)立了對(duì)物理現(xiàn)象進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究并把實(shí)驗(yàn)方法與數(shù)學(xué)方法、邏輯論證相結(jié)合的科學(xué)研究方法。正是由于伽利略善于觀察和思考,善于設(shè)計(jì)和運(yùn)用實(shí)驗(yàn)方法,善于總結(jié)和分析,才有了比薩斜塔落體實(shí)驗(yàn)、小球斜面滾動(dòng)實(shí)驗(yàn)等著名實(shí)驗(yàn),也才有了擺的定律、慣性定律、落體運(yùn)動(dòng)定律以及相對(duì)性原理等重要理論的提出,從而奠定了經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)。伽利略在晚年(1638年)出版的歷史巨著《關(guān)于兩門新科學(xué)的談話和數(shù)學(xué)證明》一書中,除了動(dòng)力學(xué)外,還有不少關(guān)于材料力學(xué)的內(nèi)容。他討論的第一個(gè)問(wèn)題是直桿軸向拉伸問(wèn)題,得到承載能力與橫截面面積成正比,而與長(zhǎng)度無(wú)關(guān)的正確結(jié)論;討論的第二個(gè)問(wèn)題是關(guān)于梁的彎曲實(shí)驗(yàn)和理論分析,正確地?cái)喽肆旱目箯澞芰蛶缀纬叽绲牧W(xué)相似關(guān)系。他還注意到空心梁“能大大提高強(qiáng)度而無(wú)需增加重量”。因此,該書不僅是動(dòng)力學(xué)的第一部著作,還被看做材料力學(xué)開始形成一門獨(dú)立學(xué)科的標(biāo)志。
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