乒乓球回滚运动理论分析

本文希望通过对乒乓球（球体、呼啦圈等）为什么会发生圆滚运动的讨论,解释滚动摩擦的成因． 将一个乒乓球放在水平桌面上,用手指摁压它的后半部如果力度合适,那么乒乓球会从手指下滑射出去,经过一段时间,乒乓球会自动滚回来这一现象物理模型如图1所示.     

面运动刚体的角速度与基点选择无关的证明

我们知道,作平面运动的刚体的任何运动都可看成是一次平动和绕任意点──通常称为基点─—为中心的一次转动的合成。其中平动部分决定于所选基点的运动,而转动部分则与转动中心的选择无关。刚体的平动部分与基点选择有关是显而易见的;转动部分与转动中心(基点)的选择无关,一般力学教科书都是用刚体在两基点情况下前后两位置的转角相同来说明的。关于后一论断,往往不易使人信服。现在,本文将给出一个定量的证明。 设某刚体在XOY平面内运动,刚体上任一点P的位矢是r,任意基点A的位矢是rAO (如附图),并设刚体绕A的角速度是wA,则刚体上任一点…     

带电体转动时，转动惯量的探讨

均匀带电体绕其对称轴转动时，受到的外力矩和因转动产生的电磁场对它的力矩作用，但转动规律较复杂，如果引入一个包含有电量参量的转动惯量，问题可简化．     

两件簡单易制的演示仪器

一、平动演示器制法:取大小相同的木板及玻璃片各一块。在木板及玻璃片上分别用墨笔画上两条直线段(其位置、长短相同),一条与板边平行,一条与板边不平行[如图1(a)]。演示前,先介绍高中第一册课本第六节所述“固体作平动的时候,在物体中所引的任何一条直线在运动中总是跟它原先的方向保持平衡     

满则覆，中则正，虚则欲

故宫博物院里陈列着1895年“光绪御制”的一对铜制器物，它的底座上有一个框架，框架的中央吊挂着一个环状容器，环状容器两边的乳钉形轴与框架内侧的针状轴衔接，如图1所示，这样容器就可以在框架上沿一定方向转动．如果往容器中注水，注入一半时，容器正好是垂直地吊挂，将水注满后，容器却自动翻转，之后，容器就又自动偏向一方静止下来．这种奇特的器物叫“欹器”(欹是倾斜的意思)。     

课后习题作用新探

中专物理教师应挖掘并充分利用教材中有限的物理习题,让它们发挥应有的作用.以下是工科各类专业通用《物理》(下册)P_(110)的一个习题,仅以它在教学中的作用加以说明. 11-1-2如图1所示,闭合线框ABCD的平面跟磁感线方向平行.试问下列情况线框中有无感应电流?方向怎样?为什么? (1) 线框沿磁感线方向移动; (2) 线框垂直于磁感线方向移动; (3) 线框以BC边为轴由前向上转动;     

起动和运动中的车轮受地面的摩擦力

自行车起动和运动中车轮受摩擦力的情况比较复杂，在讲授摩擦力时，可作为一个例子进行分析如下：1自行车起动时车轮受的摩擦力 如图所示，脚蹬自行车脚踏子使自行车后轮发生转动时(正面观车轮沿顺时针方向发生转动)，使自行车后轮有向后运动的趋势，所以地面对自行车后轮的摩擦力f1的方向指向自行车前进的方向，使自行车有向前运动的趋势，因此，自行车前轮相对于地面有向前滑     

椭圆偏振光旋转方向的实验鉴定

椭圆偏振光旋转方向的实验鉴定余春日（安徽巢湖师专物理系２３８０１４）椭圆（圆）偏振光旋转方向的实验鉴定法，通常的光学教材多不涉及．其实用一已知的２八波片和一个检偏器就能定出旋转方向．１．实验原理如图１所示，若人射的椭圆（圆）偏振光是左旋的，则可将它等...     

活性浴中非活性棒的扩散动力学模拟研究：非单调尺寸依赖和反常平动-转动耦合

本文采用Langevin动力学模拟二维刚性棒状示踪粒子在活性浴中的扩散动力学,主要关注示踪粒子平动(转动)扩散系数随其棒长和背景粒子的活性强度如何变化. 本文发现示踪粒子在小时间尺度显示出超扩散行为,并在大时间尺度下恢复到正常扩散,同时平动扩散系数和转动扩散系数均随背景粒子的活性强度增加单调增加,但呈现出与棒长的非单调依赖. 在研究棒的平动-转动耦合时发现这种平衡系统中不存在反直觉现象,即棒在一定参数下会表现出负的平动-转动耦合,表明示踪粒子在平行于棒方向上的扩散比在垂直方向上更慢. 这种异常(扩散)行为随背景粒子的活性强度增加具有重入行为,表明背景粒子的活性导致了两种扩散行为存在竞争关系的效应.     

“摩擦力器”的设计与应用

 利用“摩擦力器”能直接观察物体在各种状态下图1所受摩擦力的大小和方向,并能测量出两种物体间的滑动摩擦系数,使抽象的摩擦力概念变为更直观、更容易理解,大幅度降低了摩擦力的教学难度。教具“摩擦力器”把摩擦力的传感器和显示器设计在一个箱体内,如图1所示。箱体的上下底板就是摩擦力传感器,它通过小轮(上下各4个)跟箱体相连,可使上下底板相对于箱体左右移动。当底板受到摩擦力(包括静摩擦或滑动摩擦,下同)的作用时,在箱体与底板间的滚动摩擦力远小于滑动摩擦力和静摩擦力可以忽略不计的情况下,连接箱体与底板间的左、右弹簧的形变相同(相同弹簧),合力为零。     

活性浴中非活性棒的扩散动力学模拟研究:非单调尺寸依赖和反常平动-转动耦合（英文）

本文采用Langevin动力学模拟二维刚性棒状示踪粒子在活性浴中的扩散动力学,主要关注示踪粒子平动(转动)扩散系数随其棒长和背景粒子的活性强度如何变化.本文发现示踪粒子在小时间尺度显示出超扩散行为,并在大时间尺度下恢复到正常扩散,同时平动扩散系数和转动扩散系数均随背景粒子的活性强度增加单调增加,但呈现出与棒长的非单调依赖.在研究棒的平动-转动耦合时发现这种平衡系统中不存在反直觉现象,即棒在一定参数下会表现出负的平动-转动耦合,表明示踪粒子在平行于棒方向上的扩散比在垂直方向上更慢.这种异常(扩散)行为随背景粒子的活性强度增加具有重入行为,表明背景粒子的活性导致了两种扩散行为存在竞争关系的效应.     

一个不正确的图

索科罗夫教授编的八年级用的物理课本中有一个不正确的图,这就是图163(即人民教育出版社的高中课本第一册的图174——译者)。课本正文中在这个地方说的是:“我们可以用一个最简单的例子来说明向心力的发生。球穿在一个可绕轴旋转的棍上,在棍的另一端有一个小钩(图168)。如果棍开始由图中的水平位置沿顺时针方向转动,那么,在开始的瞬刻棍上的各点和小球就得到了速度,球的速度的方向用箭头AB画出。小球的惯性使它沿棍运动;球依次占有的位置是A_1、A_2、A_3,一直达到棍的末端。当小球与钩接触时,它在原来方向上的运动随即终上。……”     

抛体运动的讨论

抛体运动分平抛运动和斜抛运动．1平抛运动抛出的物体的初速度是水平方向的抛体运动叫做平抛运动．平抛运动在忽略空气阻力时,可以把它看作是水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的叠加．在竖直平面内取直角坐标系如图1,并把物体被抛出的那一点作为坐标的原点O,设水平初速度为v_0．     

一个奇异的运动视错觉现象及其分析

 一个奇异的运动视错觉现象前一阵子,笔者在网上浏览贴图时,无意中发现一张图片(见图1),图片下方写有注释:“Focusontheeyeandmoveyourheadforwardandback”(盯住图片正中的那只眼睛,前后移动你的头部)。按照注释所说的去观察,结果一个奇异的现象出现了:图片中内、外环上的小菱形在相应的环上“旋转”起来!请你马上试一试。具体地说,当你的头部靠近图片的过程中,你会感觉内环上的小菱形在逆时针转动,而外环上的小菱形在顺时针转动。当你的头部远离图片的过程中,你感觉到的情况恰好相反。显然,你的眼睛骗了你,因为那张图片根本就没有动!     

刚体力学(续)

二、刚体动力学 1.概述 解决刚体动力学问题的依据是质点组动力学的几个普遍定理.在刚体运动学中已证明,虽然刚体可看作由无穷多质点组成,但描述其最复杂的运动──自由运动只需六个独立变量,因此解决刚体自由运动的动力学问题也只需六个独立的方程.质心运动定理(即质点组动量定理)可确定刚体质心的运动(即平动的规律);动量矩定理(相对固定点的、或相对质心的)可确定刚体转动的规律,这两个定理正好提供六个独立的方程,足以解决刚体动力学的全部问题.因此,对刚体来说,质点组动能定理虽然仍然适用,但它必然是上述两个定理联合的结果,不会给出…     

基于Nelder-Mead单纯形法的逆合成孔径激光雷达联合补偿成像算法

逆合成孔径激光雷达(ISAL)的调制信号具有高频率、大带宽的特性,使传统逆合成孔径雷达的"一步一停"模型不再适用。通过建立精确的ISAL成像模型,分析了ISAL成像过程中存在的平动误差、转动误差和模型误差。针对传统ISAL采用平动、转动分离补偿时,由于平动误差补偿存在残余误差而影响转动误差补偿的问题,因此提出基于Nelder-Mead单纯形法和拟牛顿法的联合补偿成像算法。该算法首先采用Nelder-Mead单纯形法对目标运动参数进行优化迭代搜索,将得到的优化解作为运动补偿项对三类误差进行全局补偿,然后利用拟牛顿法补偿残余误差。仿真实验结果表明,与传统分离补偿算法相比,本文算法可以精确估计目标的运动参数,获得聚焦良好的高分辨率ISAL二维图像。     

基于SVD的超精密工件自寻位加工算法能力评价

为进一步改善超精密表面修形的最终精度、效率与成本,优化超精密自寻位加工的工艺方向与工艺决策过程, 开展了对超精密工件的自寻位加工算法点云融合过程的定量评价研究,提出了基于SVD的自寻位加工算法能力评价方法。首先基于运动学方法建立了点云融合的矩阵表示,分别对平动、转动、复合运动等情况建立了自寻位结果的转换矩阵表示,获得自寻位点云融合转换矩阵;进而对转换矩阵进行奇异值分解得到转换矩阵的奇异值列表;最后将列表中最大奇异值用以表征自寻位加工算法的能力。通过对某型超精密叶片在平动、转动和复合运动、共计1078组自由放置状态进行分析,发现所提出的评价指标在独立平动和独立转动两种任意放置情况下能够正确地表征自寻位加工算法的工艺能力。对于独立平动情况,自寻位加工算法能够正常定位加工,其最大奇异值也与预设偏差较小;对于独立转动情况,当旋转角度小于45°时,均能够正确地进行自寻位加工,最大奇异值差值也趋近于零,旋转角度超过45°时,算法的自寻位加工能力恶化,这一特性能够被所提指标正确捕捉。对于由平动和转动构成的复合运动而言,所提指标显示约35%的情况能够正确进行自寻位加工,其余情况无法进行正确的自寻位加工。结果表明本文所提方法建立的指标能够正确表征自寻位加工算法能力。     

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…     

关于“质点角动量”学习中的几个问题

角动量是描述物体运动状态的重要物理量，初学者常会感到困难．本文就如何理解学习质点角动量知识，谈几点意见． 什么是角动量．在描述质点平动运动时，“线动量”是很有用的物理量．那么，在转动运动中与线动量相类似的物理量就是角动量．若质量为ｍ、线动量为ｍｖ的质点，相对于惯性系原点的位矢为ｖ，我们定义这质点对原点Ｏ的角动量为：Ｌ＝ｖ×ｍｖ． 角动量是矢量．从定义式中可看出，角动量是涉及矢积的一个物理量，其方向由矢积右手法则给定，即方向垂直于位失和动量决定的平面，如图１（ａ）、（ｂ）中角动量入方向的标示． 角动…     

快速解答物理选择题的好方法

1等效法所谓等效法,是指运用等效代换的方法,将一个较为复杂的未知问题(或过程)转化为熟知的简单问题,从而达到快速解答的目的.【例1】如图1(a)所示,两根平行放置的长直导线a和b,载有大小相同方向相反的电流,a受到的