单摆
- “单摆”教学的实验设计
7年版)》关于“单摆”的内容要求是：“通过实验，探究单摆的周期与摆长的定量关系。”在教学实践中，通过实验展开“单摆”教学，由多种“绳+球”的组合建构单摆模型，用水摆演示单摆图像，激发学生对单摆振动性质的探究兴趣，通过学生分组实验来探究单摆的周期与摆长的关系，利用智能手机中磁传感器观察摆角较大时的摆动图像及单摆周期与重力加速度的半定量关系。1 构建单摆模型物体的摆动是生产生活中常见的一种运动，如荡秋千、摆钟、在单杠上摆动的运动员、摆动的吊灯等，这些都可以简化
物理之友 2022年4期2022-06-09
- 基于Tracker分析磁阻尼下的单摆运动
应用[1-4]。单摆是一种简单方便的物理实验装置，在物理教学中充当着重要的物理模型[5,6]。阻尼现象在生活中随处可见，但在传统的教学中，单摆的阻尼现象演示大都使用在细线上粘贴纸片的方法[7,8]。实际上，磁阻尼系统能够有效地抑制单摆的运动，使单摆产生明显的欠阻尼振荡[9]。如果在教学实验中设计探究单摆磁阻尼现象的实验，演示单摆的磁阻尼现象[10]，将更好地调动学生对电磁学的兴趣，为学生后面进一步学习电磁知识做铺垫[12，13]。1 理论模型在不考虑空气阻
大学物理实验 2022年1期2022-06-02
- 刍议新人教版教科书的优化使用
高中物理教科书“单摆”相关知识为研究对象，绘制了该部分知识内容的流程图，从核心素养的视角详细分析了教科书的内容呈现方式，并从结合演示实验与理论推导、强调对简谐运动的活学活用、注重解决实际问题、丰富物理学史相关知识四个方面探讨了教科书的优化使用。关键词：单摆;核心素养;教材优化;课程标准中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2022）4-0030-4根据时代的要求和新课改的理念，2018年教育部印发《普通高中物理课程标
物理教学探讨 2022年4期2022-05-10
- 单摆球在横向有心力作用下的稳定条件分析
——兼谈2021年上海市高考选择性考试物理卷第17题成立的条件
、万有引力定律、单摆振动规律、数学近似运算和物理学史均为高中物理教学的重要内容，亦是高考命题的热点.2021年上海市高考选择性考试物理卷第17题就是一道将上述知识点相互渗透、有机融合的创新型试题.例题.（2021年上海市高考选择性考试物理卷第17题）测量引力常量G的实验装置如图1所示，小球（可视为质点）处于静止状态，摆线偏离竖直方向一个小角度θ0，两球心之间的距离为r.当质量为M的均匀圆球突然快速移开后，小球的运动________（填写“可以”或“不可以”
物理教师 2022年1期2022-02-24
- 驱动力作用下的单摆运动研究 ①
39)0 引 言单摆是日常生活中以及工程中的常见模型，具有较为广泛的应用，因而一直以来都是学者们关注的对象[1-5]。在本科生大学物理教学中，为了计算的方便，一般将其简化成简谐振动[6]，以便学生对其运动有简单的认知。但实际上，单摆的运动是复杂而多变的，可能是规律运动也可能是随机行为。只有在不考虑阻力及驱动力，且初始摆角非常小的情况下，单摆的运动才能近似归结为简谐振动。在更为普遍的情况下，单摆将做周期与初始摆角相关联的周期振动甚至转动以及出现混沌现象[7-
佳木斯大学学报（自然科学版） 2022年1期2022-01-14
- 单摆周期的系统误差分析
1)一般来说，对单摆的周期产生影响的系统误差因素，包括摆角、摆球绕质心轴转动、摆线质量、空气浮力、空气阻力这5种．对于这个古老的问题，目前国内已有的研究文献众多．纵观这些研究文献，可以发现如下问题：1) 考虑得不够周全，漏掉了其中某些因素，尤其是空气阻力；2) 内容缺失，缺少必要的推理和计算过程，缺少必要的背景知识介绍(如大摆角椭圆积分)和图、表等；3) 缺乏必要的近似处理，使结论不够直观；4) 忽视了各种因素误差的符号及彼此间的相互抵消作用；5) 将空气
大学物理 2022年1期2022-01-13
- 基于核心素养的物理概念建构教学
理想的问题，以“单摆”教学为例，通过创设情境、提出概念模型、渗透科学方法、得出模型特征、着力科学探究、总结物理规律、应用生活实际、深化概念认识，提出物理概念建构教学策略，以期达到概念教学的完整性和有效性，进而提高物理概念教学的效果。关键词：中学物理;物理概念;核心素养;教学策略;单摆中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1009-010X（2021）29-0034-04一、物理概念教学的现状概念是反映事物本质属性的思维产物，也是人
教育实践与研究·中学课程版 2021年10期2021-11-21
- 基于核心素养的物理概念建构教学
理想的问题，以“单摆”教学为例，通过创设情境、提出概念模型、渗透科学方法、得出模型特征、着力科学探究、总结物理规律、应用生活实际、深化概念认识，提出物理概念建构教学策略，以期达到概念教学的完整性和有效性，进而提高物理概念教学的效果。关键词：中学物理;物理概念;核心素养;教学策略;单摆中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1009-010X（2021）29-0034-04一、物理概念教学的现状概念是反映事物本质属性的思维产物，也是人
教育实践与研究·中学课程版 2021年10期2021-11-21
- 《探究单摆振动的周期》教学设计
屈建妮摘要：单摆作为简谐运动的具体实例，教学过程设计得当，有利于学生巩固所学知识，培养科学态度、科学价值观和科学探究能力。关键词：单摆;简谐运动;单摆周期一、教学目标1.知识目标：（1）知道什么是单摆，理解单摆振动的回复力来源及做简谐运动的条件。（2知道单摆周期的决定因素，掌握单摆振动周期公式并能应用。2.能力目标：（1）通过实验概括出周期的影响因素，培养探究及由实验现象得出结论的能力。（2）通过对单摆周期公式的应用，提高学生解决实际问题的能力。3.情感目
科教创新与实践 2021年36期2021-11-18
- 误将单摆做成了圆锥摆，周期会变小吗？
中物理实验中利用单摆测量当地重力加速度的實验中误把单摆做成圆锥摆会造成误差，周期会发生变化，本文从单摆公式的得出过程出发，从根本上解决周期的近似问题，从而解答了单摆周期的疑惑。关键词：单摆;单摆周期;圆锥摆高中物理课本中有一个实验，是利用单摆测当地的重力加速度，在实验中如果没让小球在一个竖直平面内摆动，就会变成一个圆锥摆，那么周期会变短吗？参考文献：[1]单摆简谐振动周期公式的两种推导方法[J]. 陈洪武. 中学物理. 2011（10）
学习与科普 2021年28期2021-11-14
- 不确定整数阶分数阶单摆混沌系统的自适应滑模同步
同步.另一方面，单摆混沌系统引起了众多学者的高度关注.文献[14]研究了整数阶分数阶单摆混沌系统的混沌同步；文献[15]研究了分数阶单摆混沌系统的终端滑模同步.系统的不确定性是影响系统不稳定的根源，另外利用自适应方法研究不确定分数阶单摆混沌系统方面的结果还是比较少的.本文研究不确定整数阶和不确定分数阶单摆系统的自适应滑模混沌同步，给出了不确定整数阶及不确定分数阶单摆混沌系统的自适应滑模同步，通过设计适应律和控制器得到单摆系统获得滑模同步的2个相关结论.定义
东北师大学报（自然科学版） 2021年3期2021-10-18
- 基于历史主线的高中物理实验教学设计探究
键词：历史主线;单摆;DIS实验中图分类号：G633.7 文献标识码：B 文章编号：1008-4134（2021）13-0032-04作者简介：许健（1980-），男，上海人，本科，中学高级教师，研究方向：物理教学设计的实践与研究.1 问题的提出《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》中阐述：物理学是一门基于观察与实验的自然领域的基础学科，引导学生经历科学探究过程，体会科学研究方法[1].然而高中物理的实验教学越来越弱化，程序
中学物理·高中 2021年7期2021-08-19
- 新工科背景下“自动控制原理”实例教学方法探索
度较大。介绍了以单摆模型为例讲解多个核心知识的实例教学过程，旨在阐述如何在教学设计过程中挑选优秀实例，将理论与实际应用紧密结合讲授。实例教学不仅能够让学生更好地掌握课程知识，还能提高学生利用理论知识解决实际问题的能力，激发学生对课程的兴趣，提高人才培养质量。[关键词] 新工科;自动控制原理;实例教学;自动化;单摆[基金项目] 2019年度廣西高等教育本科教学改革工程项目“新工科视域下地方院校自动化类专业工程创新人才培养模式研究与实践”（2019JGA337
教育教学论坛 2021年25期2021-08-06
- 情景驱动效果下高中物理“单摆”问题教学案例研究
动下的高中物理“单摆”教学进行研究，结合实际案例阐释情景教学的应用。面对素质教育的本质要求，高中物理教学必须走出传统教育困局，将物理概念、物理原理、物理公式以直观形象的方式表达出来，达到回归学生本位、发散思维、拓宽视野的目的。关键词：情景教学;高中物理;“单摆”;教学案例一、高中物理情景教学的典型教学模式高中物理情景教学模式可分为抛锚式教学、认知学徒制、学习共同体。抛锚式教学可称为“基于问题的教学”，教师通过创建实际的环境让学生感受与发现物理问题。“基于问
新课程·上旬 2021年41期2021-07-28
- STEAM教育理念下高中物理实验设计
cker软件探究单摆运动规律，跨学科综合运用物理、技术、工程和数学知识，对数据进行拟合处理，并对结果作简要分析，在STEAM教育理念的指导下，通过多学科的整合，以学生为主体，充分发挥学生的主动性培养学生的创新思维和实践能力，对基础教育物理实验的改革起到抛砖引玉的作用.关键词：STEAM教育;Tracker;单摆中图分类号：G633.7 文献标识码：B 文章编号：1008-4134（2021）05-0045-03作者简介：许文龙（1977-），男，浙江瑞安人
中学物理·高中 2021年3期2021-06-06
- 通过寻找对应量来求振动周期
浙江 单摆、弹簧振子是简谐运动的两个基本模型，它们的周期公式我们也都很熟悉。但实际上我们遇到的大多数振动，看上去并非是标准的单摆或弹簧振子，但却又感觉十分相似。在这种情况下，我们要想求出它们的振动周期，不妨将之与两种基本模型相对照，分析出与哪一种模型相似，想办法求出与模型相对应的、等效的一些物理量，再借助于基本模型的周期公式来求得周期。一、寻找与单摆模型对应的等效摆长1.1 凹槽内的滚球图11.2 双线摆图2如图2所示，在一水平天花板上用两根等长细线悬挂一
教学考试(高考物理) 2021年2期2021-05-29
- 新冠疫情下“停课不停学”的大学物理GeoGebra仿真单摆实验
都可以实现小球做单摆实验的过程。GeoGebra是为小学到大学的教学而设计的开源动态数学软件，GeoGebra针对不同的数学物件，提供不同的视区。不同的视区提供各自适用的工具列，包含了特定的工具、指令以及内建函数与运算子，使用者可以运用不同表征的数学物件，来创造动态结构。根据GeoGebra软件的特点，用来做物理仿真实验，可以作为物理教学的一个工具，下面以单摆为例，利用GeoGebra软件实现单摆实验的演示与仿真。如果把悬挂的小球(摆球)自平衡位置拉至一边
大学物理实验 2021年1期2021-05-07
- 基于虚拟仪器的双单摆振动图像的实验设计
测量效率.以两个单摆为实验对象,实现了两个单摆的实际振动情况和振动图像的同时展示,直观地体现简谐运动中的振幅、周期和频率、相位等概念,使学生从公式和图像的角度认识和描述简谐运动,提高教学效率.同时,结合得到的振动图像,对简谐运动的叠加规律进行了图像上的简单展示.1 实验原理和装置设计1.1 简谐运动图像的绘制实验以单摆为对象,对其振动进行分析.当单摆的摆角θ≤5°时,其振动可视为简谐运动.此时单摆的振动图像为正弦曲线,具有周期性.[3]实验装置原理图如图1
物理教师 2021年1期2021-03-29
- 高中物理“单摆”教学中的三个问题
要：文章通过单摆在无阻力作用下的运动满足机械能守恒以及圆周运动的知识，推导得出在摆角不超过5°的情况下，单摆在水平方向上的运动近似是简谐运动;通过证明一个做匀速圆周运动的物体在直径上的投影运动是一个简谐运动，該简谐运动的周期等于匀速圆周运动的周期，得到计算简谐运动周期的通式和可操作的方法;最后将这一方法用于圆锥摆周期公式的推导，并且讨论了圆锥摆与单摆等效的条件。关键词：单摆的运动;单摆的周期;简谐运动;圆锥摆中图分类号：G633.7 文献标识码：A
物理教学探讨 2021年2期2021-03-15
- 验证向心力表达式实验成功的奥秘
圆锥摆;向心力;单摆;素质教育中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2020）10-0053-31 问题的由来“用圆锥摆粗略验证向心力的表达式”实验，是人教版高中《物理》必修2第五章《曲线运动》中《向心力》一节里的内容，教材编写者设计了一个非常精彩的演示实验（如图1所示）。许多老师在讲这一节内容时，误以为实验不易成功，错失了一个优秀的实验素材。在教学实践过程中，往往存在下列问题：（1）实验时小球的轨迹大多数情况
物理教学探讨 2020年10期2020-11-11
- 以“单摆”为例探讨高中物理信息化教学整合
党叔年摘 要：“单摆”是高中物理的重点内容，也是学生学习的难点。通过运用信息技术，教师可以创设相应的教学情境，从而降低学生的学习难度。要做好物理课程与信息化技术的整合教学，可以从激发兴趣、突破难点、还原真实、直观数据处理等方面提高高中物理的教学水平和教学质量。关键词：“单摆”;高中物理;信息化教学;整合中图分类号：G633.7 文献标志码：A文章编号：1008-3561（2020）25-0094-02高中物理知识内容较多，而且还较为复杂，倘若教师采用传统灌
成才之路 2020年25期2020-10-09
- 基于幂级数解的单摆周期近似公式
宏基于幂级数解的单摆周期近似公式杨天虎1，2，岳志明1，李玉宏1，2（1. 酒泉职业技术学院 新能源工程系，甘肃 酒泉 735000；2. 甘肃省太阳能发电系统工程重点实验室 酒泉新能源研究院，甘肃 酒泉 735000）通过对单摆周期准确解的幂级数分析推导，给出了新的单摆周期近似公式，经MATLAB计算验证，其结果在振幅179°的范围内误差小，精度高.单摆；椭圆积分；幂级数单摆是物理学中研究的一个重要问题，在理论及实验教学中具有重要作用．在摆角小于5 °的
高师理科学刊 2020年6期2020-08-16
- 基于LabVIEW的单摆振动图像的探究实验
510006)单摆振动图像的绘制是高中教学中重要的演示实验[1]. 通过实验，可体现物体随着时间位移的规律，使学生直观地感受物体振动的情况，认识单摆运动的特征. 教材中的实验方案“注射器喷墨法”[1]存在以下问题：注射器中的墨水喷出时间短，不易控制；难以保证木板匀速拉动，图像准确度欠佳；画出的图像不规则，完整图像个数少，呈现效果差；实验操作难度大，成功率低[2-4].本文将数据采集技术和虚拟仪器测量技术应用于单摆振动图像实验，对振动图像的测量和展示方案进
物理实验 2020年6期2020-07-03
- 单摆周期问题的归纳与深化
单摆在摆角很小时的振动是简谐振动的典型实例,其周期公式为根据这一公式可知,决定单摆周期的因素有两个,即摆长L和单摆所处情况下的加速度g。在中学课本中,关于g的概念并未给出一般性的定义,这就给同学们求解复杂情况(如在超重、失重、系统加速、复合场中等)下单摆的周期问题带来一定困难。下面结合单摆振动的具体实例分析单摆周期的求法。一、确定单摆的平衡位置求单摆的周期,确定其平衡位置是关键的一步。单摆振动时,所在系统(单摆本身)运动情况的复杂性决定了单摆平衡位置的复杂
中学生数理化(高中版.高考理化) 2020年5期2020-05-22
- 利用手机传感器研究变化磁场中的单摆运动
510006)测单摆周期并计算重力加速度是大学普通物理实验的重要内容,由于传统实验中利用秒表测单摆周期的方式存在较大的不稳定性，有研究者尝试借助DIS传感器测单摆周期[1,2]，但该类仪器成本较高.在测周期实验中，更创新的方法是通过手机传感器记录运动中物理量随时间变化的情况，通过分析峰值间的时间间隔获得运动周期.如利用加速度传感器记录弹簧谐振时加速度峰值的时间间隔[3]，用磁强计记录匀变速直线运动中磁感应强度峰值的时间间隔等[4].智能手机中的传感器功能丰
物理通报 2020年4期2020-04-23
- 弹簧和单摆的周期与能量关系探讨①
弹簧振子的延伸，单摆则是另一类典型的周期性运动。由于单摆运动涉及机械能守恒和角动量定理，学生往往难以掌握，值得物理教师对该类问题作深入的研究。当物体的摆幅很小时，可以将单摆运动与弹簧振子的简谐振动作类比，得到其周期公式，从量纲分析的角度也可以得到相关公式。[1]但是当物体的摆幅较大时，周期也将随之改变，单摆的周期与最大摆角有关。[2-4]因此如何站在更高的高度深刻理解单摆周期，定量给出单摆周期的一般公式，应为物理教师所了解。本文将从简谐运动出发，从线性回复
物理之友 2019年8期2019-09-06
- 基于MATLAB单摆运动的数值分析
山245041)单摆作为简谐振动的一种物理模型，几乎在每一本大学物理教材中都会介绍[1-2]。但由于其动力学方程的非线性特点，在教学过程中往往只研究其小摆角的情况，此时动力学方程简化为线性方程，其解为一余弦函数。而对于大摆角单摆的运动状态随时间的演化规律，如何在大学本科阶段讨论单摆振动时的物理规律是大学物理力学部分一个教学难点。早在1984年，赵炳林先生就对单摆振动的严格周期进行了分析，将积分方程中的被积函数进行级数展开，从而得到精确的级数解[3]；随后，
池州学院学报 2019年3期2019-07-06
- 关注知识逻辑 深度备课“单摆”
241002)“单摆”是高中物理机械振动与机械波主题的重要内容，其教学研究长期以来得到了广大研究者的关注，然而多数都被教科书中“单摆”一节的内容编排逻辑所束缚，忽略了将“单摆”纳入简谐运动学习的前提.文章拟在培养学生核心素养的基础上，打破教科书的编排顺序，关注“单摆”振动与简谐运动的紧密联系，设计本节课的教学.1 高中物理“单摆”一节内容分析及教学目标21世纪之初我国高中物理课程标准(以下简称“课程标准”)中“单摆”的内容要求为“通过实验，探究单摆的周期与
物理通报 2019年6期2019-06-21
- 单摆在静电场中的运动
汉市第六中学引言单摆是物理学中的理想模型之一，其场景设定在重力场中，摆球设定为等效质点，白线长度不变。它在科学发展与教育教学中体现了多维度的价值，典型的可以用来测定重力加速度，研究固定点地磁变化，在气象、导航、测量、地理、遥感、测绘等学科有着广泛的应用。从单摆的定义来看，满足其场景的物理条件非常苛刻，实际的轻绳会由于受力而形变，摆球的大小不能忽略，以至无法完全等效为质点，更复杂的情况是，摆球可能在周期运动中海包含震动和颤动等运动，因此实际的模型和单摆有许多
数码世界 2019年3期2019-04-25
- 大角度单摆微扰解的分析
365004)单摆是一种重要的物理模型，但是在大学物理教学中，只考虑理想的单摆模型，即摆动角，这是因为当单摆做小角度摆动时，存在的近似，此时单摆运动的微分方程可以认为是线性方程，单摆做简谐振动，可求得单摆的精确解。在实际应用中，摆动角在很多情况下，如果仍然套用线性方程的公式进行计算，误差很大，同时也不利于学生对大角度摆角问题的理解。目前，研究大角度摆角问题的方法主要有相平面法、线性内插法、叠代法等，上述方法基本都是将大角度时的非线性方程转化为易于处理的新
榆林学院学报 2019年2期2019-03-22
- 大型单摆式游乐机械设备动力学建模研究
0)0 引言大型单摆式游乐机械设备广泛应用在大型游乐场中，单摆式游乐机械设备的转动力学控制是保障设备安全稳定运行的关键。对单摆式游乐机械设备的优化力学控制模型进行研究，采用自适应力学建模方法进行单摆式游乐机械设备的优化参数调节，建立单摆式游乐机械设备的动力学模型，可以提高单摆式游乐机械设备的稳定性控制能力。[1]对单摆式游乐机械设备的建模是建立在力学参数采样基础上的，结合机械部件的耦合控制，进行单摆式游乐机械设备的力学参数分析，提高单摆式游乐机械设备的力学
长春工程学院学报（自然科学版） 2019年4期2019-03-16
- 单摆非线性特征的研究
130024)单摆是理想的物理模型[1]，其做简谐振动(摆角< 5°)时的运动微分方程为线性方程，具有确定的解析解，其振动周期与摆角无关，是常量；而当单摆做大摆角运动时，运动微分方程为非线性方程，很难用通常的解析方法讨论其运动，不能获得解析解. 对此，文献[2]利用谱分析的方法分析大位移单摆的运动，从理论上获得了大摆角单摆频谱响应的相关参量，结果显示了其运动具有非线性特性[2]. 已有的对单摆非线性运动的讨论多限于理论层面[3-5]，且多采用多项式展开后
物理实验 2018年1期2018-01-26
- 从单摆到微分方程近似解的新解法
从高中物理教材对单摆简谐性质的介绍出发，更深一步认识简单的摆的运动性质和视为简谐运动的条件，联系单摆作为计时器件的不足。通过用不同方式化简微分方程和使用计算机计算数值解并绘图，针对单摆模型的理论计算和现实中的摩擦阻尼试进行进一步讨论。在高中物理选修课上我们已学习过单摆系统在小角度擺动的条件下可以近似为简谐运动，并了解了通过单摆测量当地重力加速度的值；在实验中，我们得到了与实际值较为符合的实验结果，可见这样的近似是合理的。然而，在实际生活中摆角并不能做到很小
科学家 2017年22期2018-01-11
- 用简谐运动的周期公式求单摆小角度摆动的周期
运动的周期公式求单摆小角度摆动的周期张晓丽(邢台市第二中学,河北 邢台 054001)本文首先推导质点做简谐运动的周期的一般公式,对偏角很小时单摆的振动进一步理想化,假设摆球在通过平衡位置的水平直线上往复运动．根据简化的单摆模型求出: (1) 做固有振动的单摆； (2) 匀加速上升(或下降)的电梯中的单摆； (3) 在匀强电场或匀强磁场中的单摆的回复力比例系数,再由简谐运动的周期公式求出这几种单摆的周期,不需要引入等效重力加速度和等效摆长的概念．简谐运动的
物理教师 2017年9期2017-10-24
- 浅谈单摆中等效问题的求解
42300)浅谈单摆中等效问题的求解刘耀华(江西省赣州市于都中学，江西 赣州 342300)单摆；等效摆长；周期；等效重力加速度一、单摆中等效摆长问题的求解摆长严格意义上是悬点到球心间的距离，以下图1图2图3中各摆等效摆长一定要转化为悬点到球心间的距离，可以推到单摆周期最基本的形式，分别是：根据具体的题型变化，等效摆长应该具体分析，此时务必转化为分析物体的垂直距离，一般情况是依据数学三角函数边与角之间的关系进行换算中得到.二、单摆中等效重力加速度g*问题的
数理化解题研究 2017年19期2017-09-03
- 数码探在高中物理教学中的应用
数码探。下面我以单摆的课堂教学为例，谈谈数码探在高中物理教学中的应用。一、教材及教学分析学习单摆之前，学生已经学习了简谐运动及其图像，了解到简谐运动的图像是一条正（余）弦曲线。单摆是作为简谐运动的实例呈现的，知识点包括单摆的运动规律、受力情况和图像特点，教学重点是单摆振动的特点和单摆周期公式的探究。（一）关于单摆振动的特点——简谐运动教材呈现：在单摆的振动特点的学习中，教材先利用墨水摆的实验让学生定性认识单摆的振动图像，初步认识单摆的运动是一种简谐运动；然
广西教育·D版 2017年1期2017-03-09
- 单摆周期公式的应用及解题探讨
5°)的情况下，单摆所受的回复力与偏离平衡位置的位移成正比而方向相反，单摆做简谐运动.二、紧扣单摆周期公式，应用其便捷解题单摆在实际中有很多应用，惠更斯利用单摆的等时性发明了带摆的计时器，单摆的周期可以通过改变摆长来调节，计时很方便.单摆的周期和摆长容易用实验准确的测定出来，所以可利用单摆准确的测定出各地的重力加速度.1．单摆周期公式的一般应用(1)直接应用单摆周期公式解题例1 已知单摆a完成10次全振动的时间内，单摆b完成6次全振动，两摆长之差为1.6米
数理化解题研究 2017年34期2017-02-06
- 大学物理教学中对大角度单摆的介绍
理教学中对大角度单摆的介绍李 蕊 刘改琴(重庆理工大学光电信息学院，重庆 400054)大学物理的教学在简谐振动部分介绍了小角度单摆，但没有介绍摆角较大时单摆的运动.利用Matlab研究了大角度的单摆运动，得到了大角度单摆的运动曲线，曲线表明，尽管摆角较大时单摆不再做简谐振动，但其运动曲线看似余弦曲线，且具有一定的周期性；文章给出了小角度单摆的相图及其与实际摆动的对比动画；对大角度单摆运动的相图进行了分析，说明在摆角较大时单摆的运动将不同于简谐振动而更加复
物理与工程 2016年6期2017-01-06
- 脉冲激励下单摆运动轨迹解耦方法试验
1)脉冲激励下单摆运动轨迹解耦方法试验宋世军1,张会敏2,宋连玉3,董明晓4(1.山东建筑大学机电工程学院,山东 济南 250101;2.山东富友慧明监控设备有限公司,山东 济南 250101)对脉冲激励下单摆运动轨迹的解耦方法进行了初步探讨.该方法通过摄像头获取单摆在脉冲力作用后的运动轨迹,通过拟合分析,从复杂运动中解耦出反应脉冲影响的强迫摆动轨迹,以及不受脉冲影响的弱阻尼自由摆动轨迹,并找到了表征脉冲大小的特征向量,从而实现了脉冲激励下单摆运动轨迹的
中国工程机械学报 2016年2期2016-12-12
- 单摆的超大振幅振动
710062)单摆的超大振幅振动王成会，莫润阳，边小兵(陕西师范大学 物理学与信息技术学院，陕西 西安710062)基于单摆的动力学方程和运动初始条件对单摆的大振幅振动进行了近似分析，介绍了一种估计摆振幅接近π的振动周期的解析方法. 结果表明，当摆振幅小于2.8rad时估计值偏离精确值较多，产生误差的原因在于采用了线性近似.单摆；大振幅振动；周期在给定竖直面内运动的单摆作为一种简单的物理模型[1]，对学生认识振动现象具有重要的意义. 首先，摆的运动现象在
大学物理 2016年1期2016-10-15
- “单摆”内容编排存在的问题及教学建议
241000）“单摆”及相关内容一直是中学物理教学的重点和难点.它涉及模型的建构、力学分析、实验应用等内容，不但是力学教学的核心知识之一，在学生科学过程与方法能力上的培养也有着重要的作用，同时，“单摆”的科学史本身蕴含着丰富的人文精神，对学生情感态度、价值观的影响亦不容忽视.然而，我们发现《普通高中物理课程标准（实验）》（以下简称“课程标准”）中对“单摆”的要求以及现行人教版高中物理教科书对“单摆”的内容安排存在着诸多有待商榷的地方.［1，2］通过对这些问
物理教师 2015年7期2015-07-25
- 单摆
华庆富单摆是一种理想的物理模型，它由理想化的摆球和摆线组成.摆线由质量不计、不可伸缩的细线提供；摆球密度较大，而且球的半径比摆线的长度小得多可忽略不计，这样才可以将摆球看做质点，由摆线和摆球构成单摆.在满足偏角小于5°（现在一般认为是小于10°）的条件下，单摆的周期t=2πlg.从公式中可看出，单摆周期与振幅和摆球质量无关.从受力角度分析，单摆的回复力是重力沿圆弧切线方向并且指向平衡位置的分力，偏角θ越大，回复力越大，加速度（gsinθ ）越大，在相等时间
中学生理科应试 2014年12期2015-01-15
- 单摆周期公式的综合修正
州213002)单摆周期公式的综合修正黄兆梁(常州工学院光电工程学院，江苏常州213002)从Lagrange函数出发导出单摆振动的运动方程，得到单摆周期的各主要修正项，包括复摆修正、空气浮力修正、阻尼力修正和大摆幅修正等，修正项均保留到二级或以上小量，更正了以往单摆修正公式中的一些失误，给出了在大摆幅情况下的单摆周期的高精度近似公式，从而使单摆周期的计算可以更为准确可靠。单摆；周期；非线性；大摆幅；修正O313.1A1 无阻尼小摆幅单摆周期公式推导考虑到
常州工学院学报 2014年3期2014-08-16
- 单摆混沌现象的研究
190)0 引言单摆是物理学中一个很常见的模型,吸引了许多学者对其进行研究[1-6].伽利略最早发现了单摆振动的等时性,并用实验证明单摆的周期随摆长的二次方根变化.惠更斯第一次用单摆制作了摆钟,并从摆钟在南美洲比在巴黎每天慢2.5 min而推断这是由于地球自转引起的引力减弱导致的.牛顿用单摆证明了物体的重量总是与质量成正比.现在天文学中也常用单摆测量星体表面的重力加速度[7].由于单摆方程没有严格的解析解,在计算机诞生前,大多数讨论只限于小初始摆角的情况,
湖北大学学报(自然科学版) 2013年4期2013-11-20
- 单摆周期是否存在“无穷大”——由“太空授课”引发的思考
生熟悉的莫过于“单摆实验”：T形支架上，细绳拴着一颗小球，这是物理课上常见的实验装置——单摆.航天员王亚平将小球拉开离支架一定角度后释放，小球却以非常慢的速度移动，并没有像在地面上那样来回摆动，随后她再拿着小球拉直细绳，轻推小球，小球即绕着支架的固定点不停地做圆周运动.1 简谐运动物体的动力学方程做简谐运动的物体要受到回复力的作用，其回复力F与物体相对于平衡位置的位移x成正比，方向与位移x的方向相反，即F＝－kx，其中k是比例系数.对于质量为m的小球，设在
物理教师 2013年12期2013-02-22
- 应用惯性力求非惯性系中单摆的周期
所示，摆长为l的单摆悬挂在升降机的顶板上，求下列两种情况下，单摆做简谐运动的周期．(1)升降机以加速度a匀加速上升；(2)升降机以加速度a匀加速向下运动(a解析：(1)升降机的加速度向上，惯性力的方向向下，等效重力为G′=mg′=mg+ma等效重力加速度为所以单摆的周期为(2)升降机的加速度向下，惯性力的方向向上，等效重力为G′=mg′=mg-ma等效重力加速度为所以单摆的周期为图2【例2】如图2所示，水平面上一小车以加速度a做匀加速运动，在其天花板上悬挂
物理通报 2013年11期2013-01-12
- 从机械能守恒的角度推导单摆简谐振动的周期
能守恒的角度推导单摆简谐振动的周期陈洪武（宜阳县第一高级中学物理组，河南 宜阳 471600）本文给出了利用基本的物理原理结合高等数学公式的方法推导单摆做简谐运动的周期公式，可以简明扼要地理解单摆简谐运动的过程.单摆；简谐运动；机械能守恒；微分方程如图1所示，当θ0＜10°时，单摆做简谐振动.设其摆动时最大摆角是θ0，摆球的质量是m，摆长为l，取摆球在最低点为重力势能的零点，忽略空气阻力等因素的影响，摆球的机械能守恒.设经过时间t，从最低点向上摆过的角度是
物理与工程 2012年1期2012-12-21
- 探究单摆加速度与摆角的关系
131)1 建立单摆模型如图1(a)所示，小球质量为m，绳长为L，单摆的摆角为α，将小球在A位置静止释放.图12 理论推导设某时刻单摆的位置如图1(b)，此时单摆的偏角为θ，小球的速度为v，小球的加速度为a，则有(1)(2)(3)联立(1)、(2)、(3)三式，得a2=4g2(cosθ-cosα)2+g2sin2θ将上面表达式做无量纲处理，得(4)3 绘图结果如图2所示.图2结论：从以上三种情况看，单摆加速度大小变化与摆角α有关．选取单摆从最低点θ=0到最
物理通报 2012年1期2012-01-23
- 考虑空气阻力时大角度单摆的周期研究
04)0 引 言单摆的周期是物理学中的一个重要问题.在大学物理的力学教学中都要研究单摆，单摆周期的求解有许多种近似方法[1-9],如余弦函数近似法、抛物线函数近似法、叠代法等[1].建立物理模型是研究和解决物理问题的关键，而单摆模型是讨论和处理有关单摆运动必不可少的要素，尤其是对于研究单摆的运动周期.由于单摆或者类单摆的运动都是在一定的环境中进行,在运动过程中或多或少会受到阻力的作用,而笔者所看到的很多有阻力的单摆的研究文献都是基于小角度情况下的,因此具有
陕西科技大学学报 2011年4期2011-02-20
- 基于MAT LAB下对单摆实验中大摆角问题的讨论
AT LAB下对单摆实验中大摆角问题的讨论万明理,何金娜(平顶山学院,河南平顶山 467000)借助MATLAB计算软件,研究无阻尼状态下单摆的大摆角运动,给出了任意摆角下单摆运动周期的精确解。同时利用MATLAB函数库中的ode45函数,求解出大摆角下的单摆的运动方程及其运动规律,为单摆实验中大摆角问题的讲解提供了较好的教学辅助手段。单摆;周期;MATLAB单摆问题是高中物理及大学普通物理实验教学中的一个基础问题。单摆在摆角比较小时,其运动规律近似为准简
大学物理实验 2010年6期2010-12-25
- 对无固定悬挂点单摆周期的探讨
郑修林 李春梅单摆的自由微振动是简谐振动，简谐振动在高中物理竞赛中既是重点又是难点，求解无固定悬挂点单摆的周期对中学生而言难度很大，本文运用多种方法对其进行探讨，对中学物理竞赛辅导有一定的启发，对高考物理复习也有一定的参考价值。1 无固定悬挂点单摆模型如图1所示，在光滑的水平杆上，有一小圆环O，质量为M,圆环上悬挂一单摆，单摆的摆长为l,小球的质量为m，摆线长远大于小球及圆环的线度，初始时单摆与竖直方向成θ（θ＜5°）角，求单摆运动的周期。
物理教学探讨 2009年4期2009-05-25
- 关于单摆周期公式中ｇ值的理解
军许多学生在学习单摆周期公式T=2π根号(ι／g)时，往往认为g值就是地球重力加速度9．8 m／s2．其实这是不够全面准确的，g不一定是9．8 m／s2．导致上述原因是：我们教师在讲授单摆周期公式时，没有适当拓展和扩充，把在不同物理环境中(如在电场、磁场中、系统有加速度等)的单摆的g值求法传授给学生，让学生真正理解g值的含义。注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。
中学理科·综合版 2008年7期2008-08-12