1、水动力小车实验竞赛水动力小车实验竞赛沈火明沈火明西南交通大学力学与工程学院西南交通大学力学与工程学院一、实验竞赛题目一、实验竞赛题目 第二届趣味实验力学竞赛之第二届趣味实验力学竞赛之“水重力驱动小车水重力驱动小车”大赛大赛为加深同学对流体力学、理论力学、材料力学等专业基础为加深同学对流体力学、理论力学、材料力学等专业基础课程基本原理的理解，综合应用专业知识。课程基本原理的理解，综合应用专业知识。二、活动对象二、活动对象 西南交通大学全体学生西南交通大学全体学生三、活动目的三、活动目的 加强全校的科技、学习的气氛，增进和加强我校学生之间加强全校的科技、学习的气氛，增进和加强我校学生之间的竞争意识
2、，的竞争意识，提高学生的力学素养，把力学和现实生活中的实提高学生的力学素养，把力学和现实生活中的实际问题联系起来，激发学习热情，培养创新精神，锻炼学生的际问题联系起来，激发学习热情，培养创新精神，锻炼学生的实际动手能力与团队合作精神，实际动手能力与团队合作精神，促进学风建设和科技活动，开促进学风建设和科技活动，开创学以致用的新局面，让力学走进生活，让生活充满力学的趣创学以致用的新局面，让力学走进生活，让生活充满力学的趣味，增加学校的力学人才储备，为各组的力学竞赛团队服务，味，增加学校的力学人才储备，为各组的力学竞赛团队服务，同时不断的扩大力学协会以及力学实验在学校师生中的影响力。同时不断的扩大
3、力学协会以及力学实验在学校师生中的影响力。四、设计性实验的实施步骤四、设计性实验的实施步骤 1.1.明确实验目的、实验要求、限定条件，研究可能的明确实验目的、实验要求、限定条件，研究可能的 实验方案；实验方案；2.2.实验方案论证，包括方案的可行性、科学性；实验方案论证，包括方案的可行性、科学性；3.3.拟定设计性实验的实施步骤，准备实验器材；拟定设计性实验的实施步骤，准备实验器材；4.4.实验主体制作、调试，组织实验并记录重要实验数实验主体制作、调试，组织实验并记录重要实验数 据。据。五、水重力驱动小车设计性实验内容五、水重力驱动小车设计性实验内容 1.1 1.1 实验目的和实验总体构思实验
4、目的和实验总体构思 在一定的高度和水箱容积下，设计小车。利用规定质量在一定的高度和水箱容积下，设计小车。利用规定质量水的重力势能来驱动小车前进，以小车最大的垂直运动距离水的重力势能来驱动小车前进，以小车最大的垂直运动距离作为主要评判标准。作为主要评判标准。1.2 1.2 实验设计参数实验设计参数 水箱容积水箱容积VL（水箱自备（水箱自备,高度不超过高度不超过30cm）,水水箱底部距离地面高度不超过箱底部距离地面高度不超过H。1.3 1.3 实验目标参数实验目标参数 在光滑平地上的赛道中驱动小车的最远运动距离在光滑平地上的赛道中驱动小车的最远运动距离L L（小车停（小车停止运动点到起跑线的垂直距
5、离），若跑出跑道则以车运动轨迹止运动点到起跑线的垂直距离），若跑出跑道则以车运动轨迹与赛道首次交汇点到起跑线的垂直距离作为最终成绩。与赛道首次交汇点到起跑线的垂直距离作为最终成绩。1.4 1.4 建议实验方案与注意事项建议实验方案与注意事项 设计组装轮或设计组装轮或4 4轮小车，用水箱水流驱动简单叶轮，通过轮小车，用水箱水流驱动简单叶轮，通过传动装置驱动小车传动装置驱动小车,或者采用直接喷水，利用喷水的反冲力推动或者采用直接喷水，利用喷水的反冲力推动小车前进。建议进行理论设计和效率计算，分析提高运动距离小车前进。建议进行理论设计和效率计算，分析提高运动距离的方法。注意：小车只能由流体流动产生的
6、力量驱动。的方法。注意：小车只能由流体流动产生的力量驱动。1.5 1.5 设计性实验总结报告设计性实验总结报告 每一组需完成如下一份报告，包含以下三项内容：每一组需完成如下一份报告，包含以下三项内容：(1)(1)可行性论证；可行性论证；(2)(2)实验数据整理分析；实验数据整理分析；(3)(3)实验总结。实验总结。六、活动流程及安排六、活动流程及安排1.1.活动前期准备活动前期准备（1 1）参赛方式：个人或组队报名（每队不超过）参赛方式：个人或组队报名（每队不超过4 4个个););（2 2）报名方式：现场或短信报名（包括姓名、学号、联系）报名方式：现场或短信报名（包括姓名、学号、联系 方式）方
7、式）;（3 3）参赛作品及形式：参赛选手在查阅参考相关资料后进）参赛作品及形式：参赛选手在查阅参考相关资料后进 行结构设计并制作相应的小车实体以及实验总结报告，行结构设计并制作相应的小车实体以及实验总结报告，然后准备进行现场的实物实验然后准备进行现场的实物实验;（4 4）比赛形式：当场测试水重力驱动车的前行距离，评判）比赛形式：当场测试水重力驱动车的前行距离，评判 相应的实验总结报告相应的实验总结报告.七、比赛流程七、比赛流程 （1 1）请老师入场进行指导；）请老师入场进行指导；（2 2）进行开场节目的表演，主持人进行开场白，决赛）进行开场节目的表演，主持人进行开场白，决赛正式开始；正式开始；
8、（3 3）所有选手同时开始比赛，每组都安排相关人员记）所有选手同时开始比赛，每组都安排相关人员记录成绩，最后汇总到老师处；录成绩，最后汇总到老师处；（4 4）请老师经行简单的点评和建议；）请老师经行简单的点评和建议；（5 5）根据评分准则确定获奖名次。）根据评分准则确定获奖名次。八、评分标准八、评分标准 综合评分综合评分由三部分构成，相加满分由三部分构成，相加满分100100分，作为一、二、分，作为一、二、三等奖以及名次评判依据，具体如下：三等奖以及名次评判依据，具体如下：（1 1）现场比赛的成绩，按本队小车的运动距离除以行程）现场比赛的成绩，按本队小车的运动距离除以行程最远小队运动距离再乘以
9、最远小队运动距离再乘以7070。具体公式：得分。具体公式：得分=70=70L/LmaxL/Lmax分分 ；（2 2）作品外观设计，包括整体协调性、加工制作的精细）作品外观设计，包括整体协调性、加工制作的精细程度和制作技巧等。由组委会裁判分三档给分，分别得程度和制作技巧等。由组委会裁判分三档给分，分别得1010分、分、5 5分、分、3 3分；分；（3 3）作品创新性，主要评判标准是与往届作品的相似程）作品创新性，主要评判标准是与往届作品的相似程度。由组委会特邀教授分四档给分，分别得度。由组委会特邀教授分四档给分，分别得2020分、分、1010分、分、5 5分、分、0 0分。分。优秀报告奖由特邀教
10、授视可行性论证报告、实验数据整理优秀报告奖由特邀教授视可行性论证报告、实验数据整理分析报告、实验总结报告完成质量进行综合评定。分析报告、实验总结报告完成质量进行综合评定。九、奖励方式九、奖励方式 决赛评出一、二、三等奖：决赛评出一、二、三等奖：一等奖一等奖1 1组，证书及奖金组，证书及奖金150150元，元，二等奖二等奖2 2组，证书及奖金各组组，证书及奖金各组100100元，元，三等奖三等奖3 3组，证书及奖金各组组，证书及奖金各组8080元。元。设计性实验的实施步骤：设计性实验的实施步骤：1.1.明确实验目的和实验要求、限定条件，研究可能的实验明确实验目的和实验要求、限定条件，研究可能的实
11、验方案；方案；2.2.实验方案论证，完成方案论证报告，阐述方案的可行性、实验方案论证，完成方案论证报告，阐述方案的可行性、科学性；科学性；3.3.拟定设计性实验的实施步骤，准备实验器材；拟定设计性实验的实施步骤，准备实验器材；4.4.实验主体制作，调试，并组织实验，记录重要实验数据；实验主体制作，调试，并组织实验，记录重要实验数据；5.5.总结设计性实验的经验，撰写实验总结报告。总结设计性实验的经验，撰写实验总结报告。强调几点：强调几点：没有人开，也没有电力，小车自己缓缓前行，驱动它们前没有人开，也没有电力，小车自己缓缓前行，驱动它们前进的是车顶水罐里不断流下的水。进的是车顶水罐里不断流下的水。小车造型可以迥异，有的可以像潜艇，有的可以类似卡丁小车造型可以迥异，有的可以像潜艇，有的可以类似卡丁车。制作材料可以多样，甚至有晾衣架和废旧光盘做车轮。车。制作材料可以多样，甚至有晾衣架和废旧光盘做车轮。车的叶片全部采用一次性纸杯制作成，设计学生在大轮的中间车的叶片全部采用一次性纸杯制作成，设计学生在大轮的中间加了一个同轴小轮，从而让小车实现了变速。加了一个同轴小轮，从而让小车实现了变速。在首届全国基础力学竞赛中获二等奖在首届全国基础力学竞赛中获二等奖祝大家取得优异成绩！祝大家取得优异成绩！
