平抛运动演示仪的改进

针对高中物理教科版必修2的平抛运动的探究实验,指出教材演示实验装置存在不足,对平抛运动演示仪进行了改进.改进后能更直观地观察到平抛运动的水平方向和竖直方向的分运动.新仪器突破了平抛运动教学的重点难点,仪器操作简单,演示效果明显.

平抛运动演示仪的改进

针对高中物理教科版教材中平抛运动的演示实验装置存在的不足,对平抛运动演示仪进行了改进.该演示仪在水平方向上,利用电磁铁控制2个小球开始运动时间,当小球通过弯度相同的2个玻璃管后,一个做平抛运动,一个做匀速直线运动,最后会相碰,由此说明平抛运动的在水平方向上是匀速直线运动.在竖直方向上,利用单片机自制了延时电路,当做平抛运动的小球和做自由落体运动的小球落地时,发光二极管会分别发出红光和绿光,通过2个二极管的发光情况可以判断出两小球同时落地,即可以判断出平抛运动的竖直方向上是自由落体运动.

平抛运动演示装置

利用日常材料设计制作了平抛运动演示装置,该装置借助红色液体和工字钉能直观地显示液体的运动轨迹,再通过测量、计算即可证明平抛运动在竖直方向上为自由落体运动.

有控弹箭稳定性边界的解析预测模型

针对弹箭在控制力作用下的稳定性问题,对有控弹箭稳定性边界的解析预测模型进行研究。通过对弹轴系纵轴向角速度的线性化,在弹轴系下建立了有控弹箭角运动方程;通过对弹轴系与非滚系之间滚转角的线性化,在非滚系下建立了五阶角运动方程。根据线性系统稳定性理论,分别推导出弹轴系和非滚系下的稳定性边界解析预测模型。对两种模型在多种工况下开展了仿真分析,结果表明,所提出的弹轴系模型可用于升弧段和降弧段,但控制方位角的应用范围受限;而非滚系模型不受控制方位角范围限制,预测精度较好,但只能用于降弧段,且控制力过大对模型精度产生不利影响;实际工程中建议对两种模型进行综合应用。

横向运动板对长杆弹侵彻的偏转作用

弹体的攻角直接影响其侵彻能力，而横向运动板能使弹体发生偏转改变攻角，间接影响弹体的侵彻能力。在一定条件下，推导长杆弹在单层横向运动板作用下的偏转模型，并利用有限元仿真软件ANSYS／LS-rDYNA对长杆弹侵彻横向运动板的过程进行数值模拟。通过对偏转模型及仿真结果的分析，发现两者较为相符。研究结果显示：长杆弹侵彻横向运动板时，弹体会发生偏转，偏转的角速度先增后减，最后为0rad／s，此时偏转角最大；弹体速度方向也会发生偏转，其最终偏转角与弹体轴线的偏转角接近。

航天器分裂体或抛射物的轨道形成和演化

由卫星和碎片爆炸或相互间碰撞所产生的分裂体,或由在轨航天器向外抛射所产生的抛射物,对空间环境的影响正日益增大。对它们轨道形成和演化的研究可以为分析空间解体事件提供一种有效方法。本文利用Kep-ler运动积分以及受摄二体问题的分析解,建立了分裂体或抛射物的轨道形成及其演化与分裂或抛射速度之间的关系,从而为理解以各个方向、不同大小的速度分裂或抛射的物体的轨道演化特征提供理论依据。文章最后通过数值验证表明了该方法的有效性。

无控弹丸刚体外弹道学应用综述

为了分析引信外弹道受力情况,从而解决弹道炸问题,总结了不同稳定方式弹丸刚体外弹道学模型特点、气动力参数获取方式以及刚体外弹道学方程组解法,讨论解算结果的可信性,并对比分析准刚体外弹道学模型的特点和应用。准刚体外弹道学模型目前主要用于射表编制和炮兵火控系统,刚体外弹道学模型在求解精度与可信度方面优于准刚体外弹道学模型和质点外弹道学模型,能用于分析弹丸的章动规律、自转规律、风速对射程的影响规律等。

对《应用物理基础》中一道例题的讨论

对《应用物理基础》[1]中枪击在空中做自由落体运动的靶子的解法提出质疑,并进行讨论;同时也对有关大学物理教材和教辅中相关的问题进行了讨论。

长杆弹垂直侵彻横向运动板的数值分析

对钨合金长杆弹垂直侵彻横向运动钢板的偏转角变化规律进行了理论及仿真研究。采用刚体力学理论推导了刚体长杆弹侵彻横向运动钢板的偏转角公式。利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对RIGID及STEINBERG两种材料模型长杆弹垂直侵彻横向运动JOHNSON-COOK模型钢板进行了仿真,根据长杆弹头部和尾部横向相对运动规律,得到了长杆弹的偏转规律。仿真结果表明:板的横向运动速度越大,长杆弹偏转角越大,且偏转角在整个侵彻过程中一直保持增大的趋势。