【科里奧利力實(shí)驗(yàn)儀】

　　功能、作用介紹：

　　在理論力學(xué)教學(xué)中，為了驗(yàn)證科里奧利力的存在，天津大學(xué)力學(xué)工程實(shí)驗(yàn)中心自行設(shè)計(jì)研制了科里奧利力實(shí)驗(yàn)儀，并應(yīng)用于本校及輻射天津市各高校的理論力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。目前，在天津大學(xué)力學(xué)工程實(shí)驗(yàn)中心理論力學(xué)實(shí)驗(yàn)室(國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心)開設(shè)科里奧利力實(shí)驗(yàn)已十多年，通過十多年的運(yùn)行，科里奧利力實(shí)驗(yàn)儀能夠滿足本校及外校力學(xué)、建工、自動化、港船、機(jī)械及物理學(xué)等專業(yè)及其他相關(guān)學(xué)科的實(shí)驗(yàn)教學(xué)/科學(xué)研究要求。由于該實(shí)驗(yàn)儀與理論結(jié)合密切，能直觀地觀察到科里奧利力的存在，對幫助學(xué)生很好地理解課堂教學(xué)中的相關(guān)內(nèi)容起到了非常好的效果。并對開發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及創(chuàng)新能力都起到了很好的促進(jìn)作用。

　　旋轉(zhuǎn)體系中質(zhì)點(diǎn)的直線運(yùn)動科里奧利力是以牛頓力學(xué)為基礎(chǔ)的，1835年，法國氣象學(xué)家科里奧利提出，為了描述旋轉(zhuǎn)體系的運(yùn)動，需要在運(yùn)動方程中引入一個假想的力，這就是科里奧利力。引入科里奧利力之后，人們可以像處理慣性系中的運(yùn)動方程一樣簡單地處理旋轉(zhuǎn)體系中的運(yùn)動方程，大大簡化了旋系的處理方式。由于人類生活的地球本身就是一個巨大的旋轉(zhuǎn)體系，因而科里奧利力很快在流體運(yùn)動領(lǐng)域取得了成功的應(yīng)用。

　　科里奧利力所產(chǎn)生的影響有地球科學(xué)領(lǐng)域、傅科擺、信風(fēng)與季風(fēng)、熱帶氣旋等?？评飱W利力的應(yīng)用領(lǐng)域，有質(zhì)量流量計(jì)、陀螺儀等。在物理、力學(xué)和機(jī)械專業(yè)領(lǐng)域，可通過科里奧力利力實(shí)驗(yàn)儀器方便地觀察到科里奧力利力現(xiàn)象，并使實(shí)驗(yàn)者獲得一些具體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

　　科里奧利力實(shí)驗(yàn)儀采用轉(zhuǎn)盤式結(jié)構(gòu)，通過公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)，得到科里奧利力現(xiàn)象(見圖片)。當(dāng)公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)方向相同時，轉(zhuǎn)動帶呈現(xiàn)兩邊擴(kuò)張現(xiàn)象;當(dāng)公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)方向相不同時，轉(zhuǎn)動帶呈現(xiàn)兩邊收縮現(xiàn)象。設(shè)備所示實(shí)驗(yàn)內(nèi)容符合科學(xué)原理，體現(xiàn)科學(xué)知識和科學(xué)過程相統(tǒng)一的原則。通過實(shí)驗(yàn)，有利于學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)知識，樹立科學(xué)意識，掌握科學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)技能。

　　本實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器設(shè)備設(shè)計(jì)新穎，構(gòu)思巧妙，應(yīng)用傳感及單片機(jī)技術(shù)，體現(xiàn)新技術(shù)應(yīng)用。一般的科里奧利力實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀，只是演示一下科里奧利力的存在，僅僅是觀察現(xiàn)象，對教學(xué)課程或科學(xué)研究缺少計(jì)算依據(jù)。為了量化科里奧利力，該實(shí)驗(yàn)設(shè)備不斷創(chuàng)新，實(shí)驗(yàn)儀有公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速測量和顯示;不同自轉(zhuǎn)速度(傳動帶線速度)切換、測量及顯示;對于轉(zhuǎn)動帶擴(kuò)張和收縮距離有刻度指示。

　　目前在全國高校中，天津大學(xué)力學(xué)工程實(shí)驗(yàn)中心理論力學(xué)實(shí)驗(yàn)室自制的科里奧利力實(shí)驗(yàn)儀器技術(shù)先進(jìn)，并較早在國內(nèi)開設(shè)科里奧利力實(shí)驗(yàn)，通過本次高校自制設(shè)備展可以向其他高校相關(guān)專業(yè)推廣。

　　實(shí)驗(yàn)課是要學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)來學(xué)到實(shí)踐知識，訓(xùn)練技能，并經(jīng)歷一個科學(xué)探究的過程。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中能讓學(xué)生積極主動探究，首先需要教師精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程，特別是實(shí)驗(yàn)儀器的使用。啟發(fā)性的實(shí)驗(yàn)儀器，要有其科學(xué)性，其次是探索性，即儀器的使用能夠測量、顯示在日常中不易觀察到的現(xiàn)象?？评飱W利力實(shí)驗(yàn)儀可直觀地解釋科里奧利力，通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的提取，引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和思考，有利于學(xué)生主動參與、探索和交流。

　　科里奧利力實(shí)驗(yàn)儀易于操作、性能穩(wěn)定、安全可靠，價(jià)格低廉、便于推廣。通過實(shí)驗(yàn)滿足認(rèn)識性、啟發(fā)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的要求，有利于推進(jìn)素質(zhì)教育，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。

　　作品名稱：科里奧利力實(shí)驗(yàn)儀

　　完成單位：天津大學(xué)