单摆振动实时演示仪的制作与使用

设计一新型＂单摆振动实时演示仪＂,并定性说明＂单摆＂的周期与摆长和重力加速度的关系。     

如何实现宏观量子单摆

利用等效质心方法描写单摆运动,经典力学通过牛顿方程得到摆球在空间做周期振动,而量子力学却给出完全不同的结论:摆球做无"周期"的随机运动.本文分析了量子力学等效质心模型成立的条件,在此基础上计算了经典单摆过渡至量子单摆的实验条件,表明在目前的实验水平上观察宏观摆球(微米量级)的空间量子跃迁行为是简便易行的.     

引入转动惯量减小重力加速度测量的系统误差

把刚体模型理论中的转动惯量等引入到单摆测量系统中进行误差修正, 使系统误差减少了近6 0%. 另 外, 此系统误差处理方法不但可以使学生对单摆运动有更深刻的认识, 还可以扩展学生视野, 培养学生将所学知识 运用到实际中去的理念     

大学物理教学中对大角度单摆的介绍

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杂.在此基础上,探讨了如何把所得结论引入到大学物理教学中,以加深和拓展学生对单摆运动的理解.     

分析力学中坐标选择的教学探讨

广义坐标是分析力学中描述力学体系位形的物理量。在实际教学过程中,发现学生存在对系统自由度判断存在困惑,从而担心所选择坐标数目大于广义坐标数目而带来错误。本文不仅探讨了广义坐标选择在实际教学过程中的教学技巧与要点,还通过理论分析和实际例子,表明只要所选坐标能确定研究对象的位形,则坐标的数目只影响问题解决的复杂程度,而不影响最终结果。     

编写SPnenu安卓软件分析单摆视频计算重力加速度

为了增强"单摆测量重力加速度"实验的效果,编写了运动视频分析安卓应用程序-SPnenu,分析单摆视频,计算重力加速度。首先,介绍了安卓软件的组成模块;然后,使用该应用程序分析单摆运动视频中周期、摆长和视频当地重力加速度;最后,与计算机平台下的视频分析软件Tracker进行对比实验,并对误差进行了讨论分析。实验表明,将基于安卓智能手机的运动视频分析软件引入物理实验教学,有助于打破实验的时间和空间限制,减小了"周期测量"带来的误差,能实现对单摆小球运动轨迹的精确追踪记录和数据分析。     

应用虚功原理时应注意的一个问题

广义坐标的选取应该是任意的。本文举例讨论了在以直角坐标为广义坐标的情况下,应用虎功原理,如何求解自由度ｓ＝１的力学体系原平衡问题。     

用符号实验操作方法分析一则物理实验

试图用符号的实验操作方法并结合卡普勒斯“学习循环”教学模型对单摆测重力加速度实验操作进行分析。     

两种摆运动的视频分析

利用Trakcer视频分析软件,对大角度单摆和圆锥摆的角位移数据进行拟合分析,得到了大角度单摆的准周期性规律,并精确验证了向心加速度公式.     

秋千--力学模型,初等分析与参数共振微扰解析解

采用可变长度单摆的力学模型对秋千振荡给出初等分析,采用微扰近似法导出了秋千的非线性参数共振解析解,并进行了讨论。     

单摆近似周期的新形式及构造分析

通过对比单摆严格周期的级数展开式,给出了一个新的单摆周期近似公式及其修正形式.在振幅小于114°(136°)的范围内,近似公式(修正形式)的计算结果相对于严格周期的数值计算结果相对误差小于1‰.同时,对单摆近似周期的构造进行了分析.     

用单摆测重力加速度的改进

1 实验概况 由单摆振动周期公式可得,所在地重力加速度由公式 实验中单摆不可能完全符合单摆模型的要求.为了减小各种不符合因素对单摆周期的影响,常规的学生实验总要求轻质细绳的长度超过1m.球形重物(摆球)直径小于1cm,摆角小于5°.     

用牛顿力学方法和分析力学方法分析机械能守恒条件时遇到的一些问题

本文认为，由于存在着不稳定力场（或力），有必要区别有势力和保守力的概念，进而较全面地阐明了机械能守恒的条件． 本文还结合实例指出了哈密顿函数和坐标变换方程中是否显含时间才依赖于广义坐标的选取，不能单从系统是否稳定来判断；说明了哈密顿函数具有与系统机械能不同的特性；并得出了用分析力学方法分析机械能守恒问题的有关结论．     

视频分析软件与中学物理教学整合的探索

以视频分析软件为信息技术支撑环境, 选取了T r a c k e r软件作为工具, 单摆作为课题, 探索了视频分析 软件与中学物理教学的整合原则和整合方式, 希望能给物理教师提供信息技术与中学物理教学整合的新思路和新 手段, 用以解决传统教学中用其他教学手段难以解决的一些教学困难, 促进中学物理教学的优化, 提高教学效率     

用单摆测重力加速度实验中单摆周期的测定

对用单摆测重力加速度实验中单摆周期的测定进行了研究,给出了一种基于电子秒表的自动测量单摆周期的可靠装置,改进了传统单摆周期测量的不足,提高了测量单摆周期的精度.     

单摆实验中角振幅对实验结果的影响

研究了单摆测重力加速度实验中角振幅的影响。结果表明,随意选取角振幅可能导致实验结果不确定性的增加,及人为的系统性偏差;在实验中,不同摆长下宜选取相同的角振幅。     

用微元法推导无阻尼单摆运动任意角度下的周期公式

对单摆运动进行了讨论。通过对单摆进行能量分析,得出了单摆角频率与角度的关系式,然后运用微元法,推导出了单摆的理论周期公式。计算结果表明,所得到的单摆运动周期的理论公式与展开公式符合得很好。     

双单摆、双弹簧振子振动示波

利用示波器演示机械振动,方法简单,效果也比较好。吉林大学物理系根据文献制做了一个单摆振动示波装置。我们在此基础上又做了一些改进,将一个单摆改为双单摆,并加进双弹簧振子,使得整个装置可以将振动的有关內容(除参考圆外)全部演示出来。原理单摆与弹簧振子示波的原理是相同的,我们以单摆示波为例。实验的基本原理如图1所示。用两个同样的单摆装置,可同时演示出两个谐振动以及它们的振动合成。实际电路如图     

基于图像识别的单摆法测量液体黏度

对单摆法测液体黏度装置进行改进,利用图像传感器捕捉液体中摆球的运动轨迹,再采用图象分析软件Track提取其位置坐标,利用双平方权重法排除异常点,基于液体中小球运动学方程的动力学模型,对考虑了液体阻力的单摆运动方程进行求解,通过双平方权重的最小二乘法对动力学方程进行拟合,得到稳定的方程解,求出待测液体的黏度.     

单摆周期的系统误差分析

文章逐个分析计算了单摆的摆角、摆球的自转、摆线质量、空气浮力以及空气阻力对于单摆周期的影响,以1 m长5°小幅单摆为例,得到这5种因素带来的系统相对误差分别为+0.45‰、+0.02‰、-0.45‰、+0.07‰、-0.14‰,合计仅为-0.05‰,即这5种误差因素几乎相互抵消,小幅单摆实验在理论上的系统误差极小.文章给出了较为详细的推理、计算和分析过程,尤其空气阻力矩的推理过程以及图、表等,意在提供较为完整和准确的认识.文末,针对人们在空气阻力认识上可能存在的某些不足,文章给出了几点必要的说明.