单摆在初始偏角为90°时的运动情况分析

单摆在摆角小于5°时的运动可视为简谐振动,偏角较大时的运动可看成是在竖直平面内圆周运动的一部分.本文着重讨论单摆在偏角较大时运动过程中的摆球的速度、加速度、动量以及摆线的拉力的变化情况.     

应用Flash软件研究动量守恒定律

改进了传统动量守恒实验方法,采用摆球正碰验证动量守恒,利用数码器材摄录运动过程,应用Flash软件进行数据分析,方便简捷,成功率高,误差值小.     

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.     

运动带电粒子间的相互作用

运动带电粒子间的相互作用邓小玖（合肥工业大学合肥）众所周知，运动电荷之间如果只考虑洛仑兹力，牛顿第三定律一般不成立。然而若引进带电粒子在外磁场中的总动量户一ｍＧ十ａ二，其中ｑ二为被运动带电粒子带动的电磁场的动量’‘’，则广义力满足牛顿第三定律。如此处...     

浅谈动量守恒定律的导出方式

动量守恒定律是自然界中最普遍的定律并有着广泛的应用领域, 不仅适用于宏观物体的运动, 同样适 用于微观领域. 不过, 在目前的大多数教材中, 都是由牛顿第二定律和牛顿第三定律导出动量守恒定律的, 那么就会 让人们忽略动量守恒定律的其他导出方式. 试图阐述动量守恒的几种不同导出方式, 强化对动量守恒定律的认识和 应用     

摆球运动的仿真设计

物体的摆动是自然界最基本的运动形式之一,同时也是力学课程中的基础内容之一.在牛顿力学与拉格朗日力学原理指导下本文利用数学软件Maple强大的计算与图形制作功能对大角度单摆、双摆、有阻力情况下的傅科摆运动问题进行了分析计算,并制作其运动的仿真动画,以精确、生动、形象的动画反映摆球运动的物理规律,实现了可视化教学的目的.     

基于VPython的天体轨道运动模拟与可视化

运动、力、动量、能量是大学物理教学最基本且重要的内容.在牛顿力学中,如果已知初始条件,对于有序系统可以预测其未来的运动状态,牛顿力学在天文学上的处理是最成功的.本文基于万有引力定律和动量定理,借助计算机软件VPython模拟天体的运动过程,例如卫星、月球绕地球的运动,火星绕太阳的运动,卫星绕双星系统的运动,直观地显示了天体运动轨迹,使天体运动过程实现了可视化.教学实践表明基于VPython的天体轨道运动模拟与可视化,可以使学生更好地理解并灵活运用牛顿运动定律和动量定理,是对经典物理教学内容的有益补充.     

弹簧车摆的动力学模拟研究

弹簧牵引下的车摆模型是一个复杂的不可积非线性动力学体系,采用牛顿力学定律建立了车摆模型的动力学方程,运用Matlab软件进行计算机数值模拟并详细讨论了车摆模型中小球和车随时间动力学演化过程和运动特征。研究发现摆球的运动在多数情况下是混沌的,同时也会出现拟周期运动,并在一定范围内出现混沌和拟周期运动并存且交替变化的阵发性混沌运动现象。直观描绘出摆球运动中轨迹图、相图、时域图对下落角度初始值的极端敏感依赖性。通过数值模拟处理不可积系统得到的计算结果为车摆相关模型的物理教学和研究提供参考依据。     

关于非牛顿型流体边界层的研究

一、引言 近年来,随着石油工业、纺织工业以及化学工业的发展,非牛顿型流体力学引起了学术界的广泛的注意。关于此类流体的边界层理论目前亦正在形成中。 本文即系从B.B.流体边界层一般积分关系式的概念出发,导出适合于此类流体边界层的动量方程,并借此寻求流体沿平板运动时滞流边界层发展的定量关系式。 二、非牛顿型流体边界层的动量方程     

力学的基本概念(IV)——现代物理学中的质量和力

一能量表象优于力的表象 在牛顿力学里,力和质量这两个基本概念,最初都是通过以速度为表征的质点运动状态的变化──亦即通过它在外界影响下的加速行为建立起来的.与此相适应,在牛顿力学的本来形式里,物体间的相互作用是以力来描写的.我们袭用赫兹的讲法,把这种描绘方式称为力的表象[1]. 然而,力只是描写相互作用的一种形式,我们还可以用相互作用能量来描写物体间的互相影响.例如,各种势能就是不同性质的相互作用能量.从牛顿运动三定律可以推导出能量和动量守恒定律.在分析力学里,还发展出哈密顿形式和拉格朗日形式等基于能量-动量语言的进…     

学会用不同物理规律解题

分析物理问题的方法不是凭空而来的，其依据是有关的基本概念和基本规律．动力学中的基本概念为力、质量、加速度、功、能、冲量、动量等，基本规律为：牛顿第二定律、动量定理、动量守恒定律、动能定理、功能原理和机械能守恒定律．它们反映了物体运动所遵循的基本规律，...     

轻重物体系绕杆运动的循环摆现象研究

理论分析建立了描述轻重物体系绕杆运动的循环摆运动方程,通过Matlab模拟了质量比、释放角度、绳长、摩察系数和杆半径对循环摆运动的影响.为了验证数值模拟的结果,使用高速摄像机记录循环摆的运动过程,再用Tracker软件进行打点分析.实验结果表明:轻重物体质量比小于0.27～0.43,释放角度大于68°～90°,轻物体能够绕杆运动,并可以阻止重物体下落.     

基于RLC谐振电路研究非接触弹性摆受迫振动的运动特性

实验通过电磁激振方式驱动弹性摆作受迫振动,并巧妙利用RLC谐振电路中电容值在适当频率范围内的微小变化会导致电阻R上产生较大压降变化这一现象,把弹性摆与电容特性联系起来,间接得到电压变化与弹性摆运动变化的关系,进而实现通过改变激振频率来研究摆受迫振动的幅频特性与相频特性的研究目的.     

由“动量动量守恒定律”教学引发的思考

动量定理与动量守恒定律在高中阶段物理教学中具有重要地位.但学生在学习过程中往往会被诸如"动量是什么"、"动量定理与牛顿第二定律的区别"、"动量定理与动量守恒定律的联系"之类的问题所困扰.作为中学物理教师,笔者尝试从《自然哲学的数学原理》一书出发,寻求这些问题的尽量科学、准确的答案.     

利用等值单摆长研究漏摆周期的变化规律

利用等值单摆长,考虑漏摆尺寸对周期的影响,推导了圆台形漏摆的周期随流体下落高度变化的规律.发现当液面下降时,漏摆的周期先增大,达到极大值后再减小;漏摆内流体密度越大,周期最大值越大.推导方法可以推广至其它旋转体,比如圆锥体、圆柱体等.利用级数法分析表明漏摆的周期变化主要由其自身性质(摆长、摆锤尺寸等)决定,当摆长远大于摆锤自身尺寸时,漏摆质量变化的影响可以忽略,可以用作单摆等周期运动的演示.最后实验验证了圆台形漏摆周期随高度的变化规律,与理论推导结果一致.     

三线摆的运动方程、周期及角位置概率分布

基于保守系统拉格朗日方程给出三线摆在大摆角运动时的微分方程,以及小摆角线性振动近似处理方法,在考虑三线摆的结构尺寸取相应近似条件下,讨论了三线摆在大摆角和小摆角两种不同情况下的运动微分方程、周期及角位置概率密度分布情况及其在实验中的应用.     

激振摆参数振动的实验研究

研究了一种激振摆参数振动的实验.当激振频率为激振摆固有频率2倍时激振摆会产生共振.实验探讨了激振摆从微阻尼振动到共振的幅时特性和幅频特性.对于小振幅纵向激振,当激振频率接近激振摆固有频率2倍时,激振摆的摆幅对激振频率很敏感,在减小频宽数使激振摆振动接近共振的过程中,激振摆的摆幅数随时间数会震荡变化(类似"拍"现象),"拍"的周期数和峰谷差数都随频宽数减小而增加;"拍"现象消失后继续减小频宽数,摆幅数随时间数将持续指数增大,运动失稳;在频宽数为零时,摆幅数随时间数增加最剧烈,即共振发生.通过激振摆理论模型对实验结果进行了动力学分析,非线性动力学方程的数值解结果与实验结果吻合较好.该实验研究对于解决与共振相关的问题有潜在的应用价值.     

滚摆运动的研究

从实验和理论上研究了滚摆的运动,得到了滚摆滚动最大高度和滚动时间随滚动次数的变化关系。揭示了空气阻力及摆线间摩擦力等因素对滚摆运动的影响及其引起的系统机械能损失。     

球面摆的运动方程、数值模拟和实验验证

讨论了球面摆的运动方程,分析了摆球运动的周期性.通过数值模拟和实验证实了摆球在eθ方向的运动具有周期性.     

动量守恒演示器

动量守恒定律是自然界普遍适用的基本规律之一,是教学的重点.教材是从物体的相互作用出发,利用动量定理和牛顿第三定律推导出动量守恒定律的.若在此基础上利用本装置进行演示,可收到更好的教学效果.这件演示器具有结构简单、制作容易、操作方便、说服力强的特点.现将仪器结构和演示方法介绍如下.