共振摆的正确使用

共振摆的正确使用何捷（南京师大物理系２１００２４）共振摆是用来演示共振现象的一种传统仪器，其构造如图１所示，在一根可绕两边轴转动的金属横梁上，挂几个单摆，其中Ａ、Ｂ、Ｇ的摆长相等，Ａ摆的摆球较大．演示时先使Ａ摆振动，Ａ摆的振动通过可绕轴转动的金属横梁...     

向心力大小实验的设计

向心力大小演示实验是高中物理教学中一个很重要的演示实验.在人教版物理教材中,采用圆锥摆粗略验证向心力表达式,该实验是利用铁架台、小球、细线、秒表、天平、刻度尺等器材完成的.实验时,小球在水平面内做匀速圆周运动,用刻度尺测量出小球做圆周运动的半径r和小球距悬点的竖直高度h,利用天平、秒表分别测量出小球的质量m和运动n圈的时间t,得出指向圆心的合力为     

落体的演示

装置如图所示,以弹子同时打击竹片和木球,于是竹片与左面的球同时运动。左球水平抛出,竹片水平转动。右球由于惯性作用同时离开竹片竖直下落,这时可听到两球落地时是一个声音。由此证明,同高度的两球,一平抛,一竖直下落,是同时落地的。     

对《关于带电粒子在复合场中运动的题目误解分析》的补充

贵刊2010年第3期刊登了《关于带电粒子在复合场中运动的题目误解分析》一文（下称“误解分析”）,对带电粒子在复合场中运动的一类问题存在的错误理解和认识作了剖析,并正确分析了运动过程,对一个典型题目得出“由于题给条件不足,不能求出小球在最低点的速度和下落高度”的结论,笔者深受启发．本文给出求小球在最低点的速度和下落高度的三种解法,并对该题目作进一步拓展,作为对“误解分析”的补充,供同行参考．     

麦克斯韦滚摆运动规律的理论研究

证明了滚摆在运动过程中势能、 平动动能和转动动能是相互转化的, 而总机械能是守恒的规律; 推导出 滚摆运动至最底端平动动能、 转动动能的表达式, 以及与总能量之关系, 并根据自做滚摆参数计算出其结果     

质心运动定理演示实验

引言 质心运动定理∑F=ma。是刚体力学中的一个基本规律,是这个部份的教学重点之一。为使学生理解质心运动定理及由此导出的结论,我们设计了下面两个演示实验。 实验一 验证静止刚体仅受力偶的作用时,刚体绕质心转动,而不是绕力偶中心转动。 1.原理和设计思想静止刚体在一力偶的作用下,所受的合外力为零,根据质心运动定理,质心的加速度为零。如刚体原来静止,则在力偶作用下,质心不动,刚体绕共质心转动。应该注意,质心运动定理与外力的作用点无关,即无论力偶作用在刚体的什么地方,刚体总是绕其质心转动。例如图1所示为浮在水面上的木棒,当力…     

凹形曲面上纯滚刚体的等周期性讨论

质点在竖直面内旋轮线上作摆动时，已经证明周期是与摆幅无关，而匀称刚体在一个旋轮面上作纯滚摆动时，其周期是否也与摆幅无关呢？本文论述其摆动周期与摆幅有关，仅在刚体质心所走过的轨迹为旋轮线时周期与振幅才无关．     

在气垫导轨上演示运动独立性原理

从平抛运动出发,在气垫导轨上演示小球自由下落和竖直上抛实验,将平抛和斜抛运动分成垂直和水平2个方向的运动.本实验演示效果较好,实验现象直观,宜于学生理解运动的独立性原理.     

滚摆运动过程中能量转换的分析

在初中教材中讲到机械能的转换和守恒问题时,用麦克斯韦滚摆的运动作为例子来说明。滚摆的演示,现象很明显,直观效果较好,学生也很有兴趣。但是在滚摆运动过程中能量的转换并不是很简单的。一般中学课本中,只指出滚摆下降时势能转变为动能,上升时动能又转变为势能。当然,这样说法是正确的,可是不够透彻和全面。滚摆的整个运动过程中,在能量转换方面还存在着几个问题,值得我们注意。 (1) 在滚摆向上和向下的运动过程中,其     

关于“杆摆中内力的功”

1 杆摆中法向内力(矩)的功一定为零 如图1所示,一根长为l、质量为m的刚性均质细杆,可绕其一端O在竖直平面内转动.     

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。     

质心运动定理演示实验

质心运动定理∑F=ma是刚体力学中的一个基本规律,是教学重点之一.为使学生理解质心运动定理及由此导出的结论,我们设计了下面的演示实验,验证静止刚体受力偶的作用时,刚体绕质心转动,而不是绕力偶中心转动.     

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.     

对“ 顶杆游戏”的力学问题分析

从动力学角度分析“ 顶杆游戏”中的竖直平衡在微小扰动后的调整以及绕准定轴转动的力学问题, 并 给出竖直平衡情况的力矩约束关系和扰动调整时间, 同时给出绕准定轴转动情形的力矩约束关系     

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.     

跳起的悬链线:现象、理论和实验

从高台杯子中自由下落的链子跳起来是一个有趣的物理现象,变分原理和受力分析都表明其稳定形状是一个翻转的悬链线。我们研究了起跳条件,描述链子形状的参数,得到跳落高度和跳起高度之间是线性关系的结论。实验验证了该结论,并确定了落地点受力参数的大小,基本符合预期。大学物理课堂上给学生演示跳起链子实验之后,可以给学生扩展讲解变分原理、悬链线的计算等等。落地点受力参数值对研究一些掉落系统的问题有一定的参考作用。     

悬链线的几何特征

悬链线是两端固定绳子在重力场中的平衡位形.定义悬链线的宽度是两个端点的水平距离,高度是最低点到两端点连线的垂直距离.这两者是悬链线的几何特征.文章推导了悬挂重物悬链线宽度和高度所满足的参数方程,实验数据验证了这个关系式.     

初速度对测定黏滞系数的影响

利用斯托克斯公式对小球从不同高度h下落进入液体中的初速度v0与达到匀速运动时的平衡时间t0和运动距离s0的关系进行了详细的推导，给出了不同高度h下的平衡时间t0和运动距离s0的公式和曲线．     

简单的参数共振仪

本文介绍一种演示参数共振的新方法.它是一个平面摆,其悬点在竖直方向上作简谐振动.该简谐振动是通过小马达带动曲柄连杆系统实现的,如图所示.部件包括(1)马达;(2)圆盘;(3)滑道;(4)滑块;(5)摆的悬点;(6)摆;(7)连杆到圆盘的可调接点,用来调节和确定竖直振动的振幅大小. 为了得到参数共振状态(悬点的振动频率必须是摆的频率的二倍),可以改变摆长,或者调节变阻器来改变马达的转速. 例如,在转速为60转/分时,摆长必须接近一米。如果满足了参数共振条件(这是相当容易的),便立即出现共振现象(摆的振动角幅大大增加),并且实验现象是可重复的. 我们可…     

绳系小球上升最高点速度参数的设置

在高中阶段学生所学习的曲线运动中,竖直面内的圆周运动比较典型、综合的运动,其运动过程存在较多变数和不确定性.绳系小球或者单轨光滑内侧的物体在竖直面内的圆周运动,是学习圆周运动知识过程中一个难点.其中的变数和不确定性是由设置竖直面内最低点的速度大小不同所决定的.不同的速度大小就会有不同的运动过程,比如是一般的摆动、完整的圆周运动还是圆周运动与斜上抛运动结合,求解最大高度时的方法大不相同.下面通过分析例题,总结求最大高度的方法,讨论不同难易度的题目应如何设置最低点的速度大小.