带电单摆的振动

位于重力场中的单摆,在摆角小于5°时,作简谐振动,其平衡位置为摆球静止时的位置,振动周期为T_o=2π√(L/g). 若将此单摆小球带上 q的电量,摆绳为绝缘细绳,置于匀强电场或匀强磁场中,其摆动是否仍是简谐振动?它的振动周期与不带电时的振动周期相比较有何改变?分析如下: 1 在匀强电场中 1.1 当把带电单摆放在如图1的匀强电场中带电摆球所受力有三个,一是细绳的张力,二是重力,三是电场力.由于电场     

用动静法研究非惯性参考系中单摆的周期问题

众所周知，单摆小角度的振动为周期性的简谐振动．而简谐振动就是物体受到一个始终指向平衡位置的回复力作用．因此寻找平衡位置是解决这类问题的关键在非惯性参考系中的单摆运动确定平衡位置更为重要．笔者应用动静法，先确定单摆在非惯性参考系中的平衡位置，求出平衡位置处单摆的绳子的张力，继而求出它的振动周期．现举例如下：     

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.     

戴墨镜所产生的错觉

透过滤色片观察在同一平面内做简谐振动的单摆 ,竟出现一种“圆锥摆动”的错觉 ,解释产生错觉的原因     

利用电磁阻尼单摆测量金属球的电导率

通过设计有无电磁阻尼作用的单摆实验,精确测定金属球的摆幅随时间的变化规律,拟合实验数据得到空气阻尼系数和电磁阻尼系数,采用对比法得出金属球的电导率.该实验可加深学生对单摆作为简谐振动理想模型的理解,也为研究梯度磁场中金属小球的电磁感应现象提供了新思路.     

瓣形均匀带电面和均匀带电体在其球心处的电场

在大学物理课程电磁学部分的教学中,经常会利用高斯定理研究均匀带电球面、均匀带电球体等电荷分布具有高度对称性的带电体的电场分布.对于这些均匀带电球面、均匀带电球体的一部分,比如瓣形均匀带电面和瓣形均匀带电体,利用高斯定理不能求出其电场分布,但是可以利用点电荷的电场强度公式加电场叠加原理的方法研究在一些特殊位置的电场.本文推导出了瓣形均匀带电面和瓣形均匀带电体在特殊点球心处的电场,并且进一步讨论了均匀带电半球面、球面、半球体和球体在球心处的电场.     

适当拓宽“单摆”的教学内容

在“单摆”的教学中,将教学内容适当拓宽对学生深刻理解简谐振动是十分有利的．单摆的振动和弹簧振子是简谐振动的两个典型例子．它们的许多基本内容一致,但也有一些不同点．教学中对它们的异同点,进行比较．要向学生指出简谐振动的周期公式Ｔ＝２πｍｋ是基本的,所有...     

均匀带电细圆环电场的级数解

根据点电荷场强公式和电场叠加原理,导出了均匀带电细圆环电场的级数表达式,进而讨论了均匀带电细圆环平面内、中心轴线上和远区的电场.     

导电薄膜上两点间电阻的计算——对一个物理实验内容的纠正和充实

均匀导电薄膜常被用来作“电场的描绘”实验.它是一种测绘电场中等位线和电力线的简单而有效的方法.在实验中,当正、负电极和导电薄膜 M接触面 A 和 B 的半径 r_0很小时,通常只认为A、B 带电且可看作点电荷,M 中的电场只是这点电荷产     

论单摆的运动与简谐运动的关系

现行高中物理教材中通过弹簧振子模型的运动方式的分析建立了简谐运动,论证了单摆在竖直平面内的小角度摆振动可以看作是简谐振动.教学过程中发现学生学习了这一内容后,对简谐振动产生     

利用智能手机磁传感器研究单摆运动

本文基于Phyphox手机App,利用智能手机中的磁传感器(电子罗盘)研究磁性单摆运动.结果表明,不同最大摆角测量出来的磁感应强度随时间变化规律不同.只有最大摆角小于1.时,单摆才可看作简谐振动.不同最大摆角的磁感应强度随时间变化曲线可以用磁偶极子模型结合大角度单摆公式来描述.利用磁传感器测量的当地重力加速度为9.86...     

探讨无固定悬挂点单摆的周期

简谐振动在高中物理竞赛中既是重点又是难点.单摆的自由微振动是简谐振动,无固定悬挂点单摆其纵振动也是谐振动(下面讨论过程即作出证明),但求解其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,并比较了各种解法,对中学物理竞赛辅导有一定的启示.     

物理(下册)期末测试样卷

一、填空题 1.氢原子的核外只有一个电子,氢原子的带电量为____,氢原子核的带电量为____. 2.在几个点电荷产生的电场中,任一点的电场强度是每一个点电荷产生的电场的____,两个同性点电荷产生的电场中,场强为零的点必定在     

电子全息法观测点电荷微电场分布及荷电量

本文采用一种简易制备静电场样品的方法,基于以下物理事实:一个置于薄导电碳膜上的非导电粒子,例如直径为0.31μm聚乙烯乳剂小球,在电镜中观察时,由于静电积累效应,它将成为一个荷电体,很显然,这个荷电体带有正电量Q,并能用一个点电荷场来模拟这个合成电场.采用这个模型,能用电子全息法观测由该点电荷所形成的静电场分布及荷电量的大小.     

能量法分析重力和点电荷双场联合作用下的微幅摆动

单摆是经典的教学案例.为了丰富教学材料,文章分析了点电荷场和重力场联合作用下的摆动.采用了适合于单自由度的自然坐标系描述系统,使用了适合于复杂力学的能量法建立动力学方程.针对固定点电荷处于摆悬挂点垂线的特殊情形,通过理论分析界定了摆球最低、倒立和倾斜等平衡位置的参数范围.     

单摆运动的实时测量

对传统单摆装置进行改进,在摆球上安装小金属探针,用软导线做摆线,在单摆下方放置带电水槽,使单摆摆动时探针在水面划动,将振动量转化为电位量,实现了单摆振动的实时测量.     

电偶极子在均匀电场中的运动特征研究

电偶极子在均匀电场中受到力矩的作用而发生转动,但由于惯性的存在,电偶极子不会立即静止在平衡位置,而是会在平衡位置附近振动.本文从动力学和能量特征两个方面证实,初始角度较小的情况下,电偶极子做筒谐振动.     

利用精密扭秤测量弱电场

本实验根据扭秤所受扭力与扭角成正比的原理,通过比较法,先后测量扭秤在待测电场中的扭角与标 准电场中的扭角,以比例关系得到待测电场的强度,实现弱电场的测量.实验本质为使用光杠杆放大带电小球在电 场中的受力.另外,利用聚四氟乙烯的高绝缘性质作为测量电场的带电体,实现电量的较长时间保存.     

电子全息法及其在观测微电场分布中的应用

介绍了电子全息术的工作原理以及制备静电场样品的新方法:一个置于薄导电碳膜上的非导电粒子,例如直径为0.31μm聚乙烯乳剂小球,在电子显微镜中观察时,由于静电积累效应,它将成为一个荷电体,这个荷电体带有正电量Q,并能用一个点电荷场来模拟这个合成电场。采用这个模型,能用电子全息法观测由该点电荷形成的静电场分布及荷电体大小。 关键词：     

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.