单摆

摘要： 力学是大学诸多理工科专业的一门基础必修课,也是许多专业课程的基础。学习力学课程有利于锻炼学生的思维能力和分析能力。考虑到力学学习中常涉及大量公式和复杂计算,该文应用基于Python语言开源免费的软件库,对力学经典问题的物理过程进行求解并可视化,可以使抽象的方程和其背后的物理规律变得生动直观,使学生对力学规律有更加深刻的理解。

摘要： 以新人教版高中物理教科书“单摆”相关知识为研究对象,绘制了该部分知识内容的流程图,从核心素养的视角详细分析了教科书的内容呈现方式,并从结合演示实验与理论推导、强调对简谐运动的活学活用、注重解决实际问题、丰富物理学史相关知识四个方面探讨了教科书的优化使用。

摘要： 使用物理分析工具Tracker探讨在磁阻尼作用下单摆的运动状况受摆长、摆球大小等的影响。自制装置取材容易,实验现象明显,拓展了传统单摆的实验内容。

摘要： 针对为什么要培养科学论证素养,如何在课堂教学中培养科学论证素养这一问题,以“单摆”教学片段为例,通过两个主要策略,将论证的过程渗透在课堂教学中、将论证的意识植根于学生思想,促进学生科学论证素养的培养,也为科学论证式的课堂教学提供了具体的应对策略与实践方法。

摘要： 针对用单摆测量重力加速度实验摆长不易测量、单摆易做圆锥摆运动等问题,从课本教学目标、书本实验的优缺点出发,介绍了实验改进的思路与创新的方案设计、实验演示和数据分析过程及最终的实验结果反思和评价.

摘要： 重力加速度是物理学中一个重要的力学常量,其测定方法有很多,在大学物理实验中常用到的测量方法是单摆法.但实验原理仅研究了单摆摆球的运动,忽略了摆球大小、浮力、摆线质量等因素的影响,因此测量结果不够精确.通过对引起单摆法测定重力加速度的相关系统误差进行修正,得到相对精确的重力加速度公式和相应的合成标准不确定度公式.最后对测得的数据进行合理地分析和计算,最终得出较为精确的实验结果.

摘要： 利用Arduino单片机和LabVIEW虚拟仪器平台,设计开发了数字化便携式单摆实验装置.该装置以Arduino搭配光电门作为下位机采集单摆的振动周期,实现周期测量的准确性;通过无线模块将数据传输给LabVIEW上位机,将测量的结果实时显示在设计好的数据处理界面上,由程序自动绘制单摆质量、摆角、摆长和周期的函数图像,实现了数据处理的直观化和快捷化.

摘要： 本系统采用树莓派3B+作为终端,采用2路HIKVISION网络摄像头模块对单摆的运动过程进行拍摄,用TP-LINK的互联网交换机来实现节点和终端的网络互联,将两路图像视频流传送到终端,再利用图像的二值化运算和滤波运算准确地抓取单摆运动轨迹,通过数学计算得到单摆长度和角度。

摘要： 单摆作为一种经典的动力学模型,在中学和大学涉及振动的物理教学中具有重要作用。但是在实际教学过程中,存在大角度摆动时非线性方程求解困难、运动过程中不易观测记录和阻尼、受迫等实验设计难度较大的问题。本文借助MATLAB仿真技术,实现了同时考虑阻尼和受迫的复杂情况下单摆非线性运动仿真模拟。该仿真实现了运动过程的直观展示,弥补了实验中阻尼和受迫等条件难以实现的问题,为计算机辅助物理教学提供了一个较好的手段。

摘要： 从一道关于受迫振动与共振的习题疑问出发,探讨了单摆受迫振动的振幅与质量、驱动力频率、固有频率的关系.

摘要： 单摆是物理学最简单的一种摆,绘制单摆的振动图像,研究单摆的相关性质有着一定的重要性.通过设计好的电路,可以巧妙地将单摆的振动信息转化成电压信号,通过示波器显示出来,形象生动地描绘出单摆的阻尼振荡曲线.

摘要： 应用非线性谱分析法对大位移单摆在随机载荷作用下的动力响应进行了分析.在假设系统的运动响应是平稳的高斯过程条件下,导出了响应谱密度与激励谱密度的之间的关系,并应用数值计算方法,求得了系统的响应谱密度,进而对系统幅频特性进行了分析.研究表明,幅频特性曲线在固有频率附近,随阻尼比的减小而迅速增加,随固有频率的增加幅值减小,当频率比大于2 后变化不明显.

摘要： 本文叙述了一种新型激光单摆演示仪的研制与应用,为学生在物理探索性学习方面增添了一项实验的仪器,引发学生通过实验去观测更多的物理现象。

摘要： 该文介绍用计算机数值模拟方法研究单摆的运动状态由确定论走向混沌的全过程及由此得到的单摆混沌运动的性质。

摘要： 结合实验测试的手段和数值分析的方法,以阻尼参数为设计变量,以自由摆动停止时间的状态量平方和为目标函数,建立了确定非线性系统精确阻尼参数的优化计算方法.通过具体的算例进行分析,表明了此研究方法的可行性,为非线性系统精确模型参数的确定和有效的过程控制提供了条件.

摘要： 本发明公开了一种实现单摆运动的观测装置及单摆运动轨迹的记录方法。观测装置包括一横杆、一绳索、一摆锤、一观测台；绳索一端系在横杆上，另一端连接摆锤；摆锤悬挂在观测台的上方；摆锤内设有一发射器，观测台内设有一接收控制器，该观测台的顶面设有与接收控制器的输出端电连接的显示屏。通过电子感应技术记录周期摆的运动轨迹，并通过对轨迹图像的分析，引导观察者理解摆的基本规律，同时进一步了解傅科摆、复摆、扭摆等各种摆的特性及其在生产、生活中的应用。

摘要： 本发明属于机械动力学技术领域，尤其涉及一种单摆及单摆摆动快速衰减方法。单摆摆动快速衰减方包括以下步骤，建立单摆模型；根据拉格朗日理论，建立带有移动滑块的单摆的动力学方程；根据滑块移动时所受科里奥利力的方向与大小，获得能使单摆摆动衰减的滑块运动路径；根据滑块在一定范围内运动的过程中的功能转换关系，获得滑块运动的加减速运动时间或路程所占总运动时间或路程的比例；通过定量分析滑块运动所产生的等效阻尼比，获得滑块的运动范围与运动时间。本发明通过对滑块运动的实际过程进行分析，设计实际情况下对单摆摆动抑制效果最好的滑块运动，所提出的方法有助于应用在单摆类结构的防摆主动控制方面，进而提高了单摆的衰减效率。

摘要： 本发明提供了一种单摆实验装置及单摆实验方法，包括顶层滚动装置、摆绳、摆锤和用于测量摆绳长度的支架标尺，所述顶层滚动装置安装在支架标尺的上端，所述支架标尺上位于所述顶层滚动装置的下方设置有用于测量摆绳角度的量角器，所述摆绳连接在所述顶层滚动装置上以通过所述顶层滚动装置调节所述摆绳长度，所述支架标尺上安装有用于检测所述摆绳摆动的检测装置，所述检测装置连接有控制模块。本发明装置本身具有用于调节摆绳长度的滚动装置，用于测量摆绳长度的支架标尺和用于测量摆绳角度的量角器，在实验过程中直接通过装置测量并记录摆绳长度，摆幅大小即可，不需要额外的量角器和刻度线，提高实验效率。

摘要： 本发明公开了一种实现单摆运动的观测装置及单摆运动轨迹的记录方法。观测装置包括一横杆、一绳索、一摆锤、一观测台；绳索一端系在横杆上，另一端连接摆锤；摆锤悬挂在观测台的上方；摆锤内设有一发射器，观测台内设有一接收控制器，该观测台的顶面设有与接收控制器的输出端电连接的显示屏。通过电子感应技术记录周期摆的运动轨迹，并通过对轨迹图像的分析，引导观察者理解摆的基本规律，同时进一步了解傅科摆、复摆、扭摆等各种摆的特性及其在生产、生活中的应用。

摘要： 本发明公开一种收集波浪能的单摆式摩擦纳米发电机，包括漂浮于水面的壳体以及设置在所述壳体内的摆动摩擦发电组件和固定摩擦发电组件，所述摆动摩擦发电组件包括摆杆和轴向分布并连接在所述摆杆上的随摆摩擦单元，所述固定摩擦发电组件包括与所述随摆摩擦单元形成发电组的固定摩擦单元；所述随摆摩擦单元与所述固定摩擦单元的摩擦面均为圆弧面，且同一发电组中的所述圆弧面的圆心重合，并与所述摆杆的摆动中心重合；本发明随摆摩擦单元与固定摩擦单元的摩擦面为圆弧面，圆弧面圆心重合并与摆杆的摆动中心重合，能够使得随摆摩擦单元与固定摩擦单元始终处在大面积接触的状态，能够提高摩擦面积的大小，进而提高单次摆动的发电量，提高发电效率。

摘要： 本发明公开了一种避免锤头与试件共振的单摆式冲击装置及使用方法，包括摆臂和锤头，锤头上的非撞击位置设置有力传感器，锤头的上端面开设有第一容纳槽，第一容纳槽的底部设置有永磁铁，摆臂的一端伸进第一容纳槽，且摆臂与第一容纳槽间隙配合，摆臂的另一端为铰接旋转端；摆臂伸进第一容纳槽内的一端连接有电磁铁，电磁铁与永磁铁正对设置，电磁铁连接电源系统，力传感器和电源系统分别连接控制器；电源系统用于向电磁铁供电；力传感器用于采集锤头的应力信息，并将应力信息发送给控制器；控制器用于当接收到应力信息时，控制电源系统停止向电磁铁供电。本发明避免了传统单摆式冲击装置的锤头与试件的共振问题，提高了试验采集到数据的准确度。

摘要： 本发明公开了一种椭球面各向异性摩擦单摆支座，包括：上座板，顶面为平面，底面为椭球形凹面；下座板，底面为平面，顶面为凹球曲面；铰接滑块，设置于上座板与下座板之间，顶面为与所述椭球形凹面相匹配的椭球形凸面，底面为与所述凹球曲面相匹配的凸球曲面。本发明提供的椭球面各向异性摩擦单摆支座，铰接滑块下部与下座板上部凹槽为球面，铰接滑块通过球面实现了任意水平方向的转动；铰接滑块与下座板上部凹槽间设置竖向转动间隙，实现了支座上座板水平摆动时铰接滑块的竖向转动，进而实现了桥梁纵横桥向的各向异性减隔震设计，且支座在速度≥500mm/s的快速剪切摩擦试验下性能完好。

摘要： 本实用新型专利一种用于单摆实验计数演示器的单摆支架，包括底座11、主体杆12、伸缩杆13、升降调节器14、横杆15、细线16、小球17、传感器18，还包括电路元器件；其特征在于，所述主体12杆下端固定在底座11上，上端设置升降调节器14，主体杆12下部垂直固定传感器18，传感器18距底座上平面高10cm；伸缩杆13下端通过升降调节器插入主体杆，上端固定横杆一端，横杆另一端系细线的一端，细线的另一端系小球，悬挂的小球和传感器同高度，小球距传感器感应面5—15cm；本实用新型专利，工作性能稳定，演示直观，实验操作方便，教学演示效果好，有一定的使用和推广价值。

摘要： 本实用新型公开了一种带有指示刻度的单摆实验仪，包括底座,所述底座上安装有带有标尺的立柱，所述带有标尺的立柱顶端安装有夹头联接架，所述夹头联接架上安装有夹头，所述夹头上通过摆绳连接有摆球，所述带有标尺的立柱上插装有光电门锁紧架，所述光电门锁紧架上插装有光电门，所述带有标尺的立柱上插装有角度尺架，所述角度尺架上安装有水准仪，所述角度尺架一端安装有角度尺，本实用新型涉及单摆实验仪技术领域。在立柱上安装了标尺，同时也安装了指示刻度板，方便了实验人员更能准确的测出摆长使得最终实验数据更加准确。

摘要： 本实用新型公开了一种单摆实验用的角度器，包括呈竖向排列的角度板，所述角度板上设置有角度线，所述角度板的上部设置有向外延伸的支撑条，所述支撑条上设置有容纳摆线的线槽，所述支撑条与所述角度板垂直，所述角度板对应所述支撑条所在位置的上方设置有穿线孔，所述角度板背对所述支撑条的一面设置有固定件。上述技术方案的有益效果为：设置的角度板上设置有显示角度的角度线，使得摆线的角度能够杯精确控制和记录，设置的支撑条能够将摆线与角度板隔开，避免摆线与角度板碰撞，支撑条内的线槽使得摆线能够从支撑条的端部伸出而不缠绕。