摆球在竖直平面内运动规律演示装置
自制傅科摆的原理
自制傅科摆的原理傅科摆（Foucault pendulum）是一种经典物理实验装置，用于演示地球自转的原理。
它由法国物理学家让·巴尔达桥·瓦朗提埃傅科于1851年发明。
在这个实验中，一根长绳上悬挂着一颗较重的铅球，并被使之在一个平面上摆动。
当摆球开始摆动时，我们会发现它在摆动过程中似乎逐渐改变摆动的平面方向，这是由于地球的自转所引起的。
下面将详细介绍傅科摆的原理。
首先，傅科摆的基本构造包括一个绳子和一个摆球。
绳子需要足够长以便将摆球悬挂在地面上空。
摆球通常采用较重的铅球，以保证摆动的稳定性和准确性。
当我们将摆球置于停止状态下并使其在一个平面上开始振动，摆球沿着一条直线前进。
然而，在过程中，我们会观察到摆球似乎逐渐改变了其振动所在平面的方向。
这是因为地球在摆球振动的过程中继续自转，但摆球不受其他外力的作用，因此会受到地球的自转影响而逐渐改变振动平面的方向。
要理解这个现象，我们首先需要明确地球自转的概念。
地球自转是指地球绕着自身轴线旋转的运动。
地球的自转轴近似于一个直线，这条轴线称为地轴。
地轴的北极和南极是地球自转的两个端点。
在不考虑任何其他因素的情况下，地球自转的速度在地球表面的一切地点上是相同的，即每时每刻地转过的角度相同。
然而，由于地球表面是弯曲的，所以地球的自转速度在不同的地点上看起来并不相同。
对于靠近北极和南极的地方来说，地球的自转速度是最小的，而对于赤道附近的地方来说则是最大的。
现在我们来考虑如果不受其他外力作用的情况下摆球进行振动时，由于地球自转引起的地球表面在不同地点的旋转速度是不同的，摆球将会受到地球不同地方旋转速度的影响。
也就是说，当摆球向一个特定方向振动时，当它回到同一位置时，地球表面已经发生了旋转，这将导致摆球的振动平面发生了微小的变化。
为了更好地理解这一点，我们可以想象在地球赤道上画一个在地球表面上的直线，这条直线与摆球的振动平面一致。
当摆球完成一次完整的振动周期时，地球已经自转了一周，而直线实际上已经旋转了一周。
演示实验报告
普氏摆与普尔弗里效应姓名：学院：专业：班级：学号：上课日期:周次：时间：正文内容1,、概述：当一个用绳子悬吊的重摆在一个平面内作往复摆动时，如果用一块茶色镜遮住一只眼睛，我们同时睁眼看到的运动摆的轨迹就会从单摆轨迹变成椭圆形轨迹，此时我们可以看到小球不止左右摆动，还能自由前后运动[1]。
这个模型装置我们成为普氏摆。
实际上，人之所以能够看到立体的景物，是因为双眼可以各自独立地看景物。
两眼有间距，造成左眼与右眼图像的差异称为视差，人类的大脑将两眼的图像合成，在大脑中产生有空间感的视觉效果。
在这个实验中，摆球在一平面内作往复的单摆运动。
当观察者通过茶色镜片观看摆球时，由于茶色镜片会延迟知觉(约0.01秒)，单摆自左向右摆动时看起来是向前(靠近)摆动，自右向左摆动时似乎向后(远离)摆动，当把茶色镜片放在左眼，左眼的视觉就会“延迟”，当“摆”由右向左运动时，视觉成像点跑到了后面，当“摆”由左向右运动时，视觉成像点跑到了前面，看上去就好像在顺时针运动，同时近处物体移动的速度看起来比远处物体移动速度要快，视觉的延迟导致左右眼视点不能重合，较近的物体看起来好像是跳出了平面而成为立体图像，即大脑将此种情形解释为单摆朝某个方向发生了位移。
这种效应即称为普尔弗里效应[2]。
1，背景调研：实验所涉及问题1922年，德国物理学家Carl Pulfrich发现了人眼的一个生理现象，当一个用绳子悬吊的重摆在一个平面内作往复摆动时，如果用一块茶色镜片遮住一个眼睛，我们同时睁眼看到的这个运动摆的轨迹就会从单摆轨迹变成椭圆形轨迹，普氏摆之谜至今没有被完全解开。
一大批科学家试图解开这一神奇的人眼视觉生理现象的谜题，然而至今仍未得到满意的解释。
虽然普氏摆之谜没有被完全解开，但它带给人们两个值得关注的问题。
一方面，它启发人类，如果眼镜镜片有颜色的差异，那必须格外小心，因为此时人眼的轨迹判断存在较大的误差；另一方面，人们可以利用普氏摆现象发明一种眼镜，它可以在平面显示器上模拟出立体的效果[1]。
第2节单摆(第1课时)
B
练 习 ：
3.单摆的振动周期在发生下述哪些情况中增大 单摆的振动周期在发生下述哪些情况中增大:( 单摆的振动周期在发生下述哪些情况中增大 A.增大摆球的质量 B.增大摆长 增大摆球的质量 增大摆长 C.单摆由地球表面移到月球表面 D.增大振幅 单摆由地球表面移到月球表面 增大振幅
BC
)
l 可知:( ) 可知 4.由单摆作简谐运动的周期公式 T = 2π 由单摆作简谐运动的周期公式 g A.摆长无限减小 可以使振动周期接近于零 摆长无限减小,可以使振动周期接近于零 摆长无限减小 B.在月球表面的单摆周期一定比地球表面的单摆的周期长 在月球表面的单摆周期一定比地球表面的单摆的周期长 C.单摆的振动周期与摆球的质量无关 单摆的振动周期与摆球的质量无关 D.单摆的振动周期与摆角无关 所以摆角可以是 0 单摆的振动周期与摆角无关,所以摆角可以是 单摆的振动周期与摆角无关 所以摆角可以是30
跟踪练习4 跟踪练习 发生下述哪种情况时， 发生下述哪种情况时，单摆周期会增大 （ DE ） A.增大摆球质量 增大摆球质量 B.缩短摆长 缩短摆长 C.减小单摆振幅 减小单摆振幅 D.将单摆由山上移至山顶 将单摆由山上移至山顶 E.将单摆由北京移至广洲
跟踪练习5 跟踪练习
一摆长为L的单摆, 一摆长为L的单摆,在悬 点正下方5L/9 5L/9处有一钉 点正下方5L/9处有一钉 则这个单摆的周期是: 子,则这个单摆的周期是:
单摆的运动是简谐运动吗? 单摆的运动是简谐运动吗
二、单摆振动性质的探究
１．平衡位置 点Ｏ ２．受力分析 重力 弹力 ３．运动分析 以点Ｏ为平衡位置的振动 以悬点Ｏ／为圆心的圆周运动
单摆所受的各个力在其摆动过程中 各起什么作用？ 各起什么作用？
摆的研究课件
04
摆的应用领域举例
时钟设计中的应用
摆钟
利用单摆的等时性，通过控制摆长来调节摆动周期，从而精 确计时。
复合摆
由多个单摆组合而成，通过调节各个单摆的摆长和角度，实 现更复杂的计时功能。
工程测量中的应用
摆线测量
利用单摆的摆动周期与摆长的关系，测量物体的长度或距离。
地震监测
通过监测地面摆动的周期和幅度，判断地震的震级和震源深度。
。
3. 观察记录数据
轻轻推动摆锤，使其开始摆动，同时启动秒 表记录时间。
4. 重复实验
为了获得更准确的数据，可以多次重复实验 并记录数据。
数据记录与处理
数据记录
在实验过程中，需要记录每个周期的 起始时间、结束时间和周期数等数据 。
数据处理
根据记录的数据，可以计算出摆的平 均周期、最大角度等参数，并绘制出 相应的图表进行分析。
圆锥摆
定义
一个质点绕固定点作匀速 圆周运动，同时又在铅垂 面内作简谐振动，这样的 装置称为圆锥摆。
特点
圆锥摆的振动周期与振幅 和摆角有关，同时受到向 心力和重力的共同作用。
应用
用于研究复合运动的规律 、演示向心力和重力的合 成等。
扭摆
定义
一个刚体绕固定轴作扭转振动， 同时又在水平面内作简谐振动，
摆的研究课件
目录
• 摆的基本概念与原理 • 摆的种类与特点 • 摆的实验方法与技巧 • 摆的应用领域举例 • 探究影响摆动快慢的因素 • 总结回顾与拓展延伸
01
摆的基本概念与原理
摆的定义及组成
摆的定义
一个固定点上的重物，在重力作 用下绕该点往复运动的系统。
摆的组成
包括固定点（支点）、连接支点 和重物的线或杆（摆线）、以及 重物（摆锤）。
单摆振动定律演示仪
４ ０２ ０ｏ Ｏ
橡 皮泥约 ３ｇ Ｏ。
胶贴纸 贴在相 应的刻度 面板上 ， 显示 角度 ， 在 圆 并 心处钻 一直径 １ｍ 的圆孔 ， 于安 装 摆角 块 的轴 ｃ 便
心。
该 教具将教材 中的三个 相关 系列实验 （ 摆长 、 摆球质 量 、 幅） 摆 的研究 内容 ， 合 设计 在 一个 实 整 验装置上 分步演 示 完成 ， 功 能立 足 于形 象直 观 其 地显示 出摆 的周期 与上述 三个量 的关系 。各 个系 列实 验连 接巧 妙 ， 示 稳定 ， 演 互不 干 扰 ， 换 简便 转 快捷 ， 效果 明显 ； 视性 强 ， 助 于学 生观 察记 录 可 有
轮在槽 内 自由旋 转 （ 转 的摩 擦 略大 一点 ） 见 图 旋 ，
２ 。 ａ
图 ｌ 教 具 装 置
（ ） 角 器 ３摆
２ 特点和 用途
（ ） 点 １特
将 半 圆形 摆角器沿 圆弧 平分 六等 份 （０） 其 ３ｏ， 等分 之问再划 分三等份 （Ｏ ）用 窄条 状红 色单 面 １。 ，
。
４ 。 ０
Ｅ ｕａ ｏａ Ｅ ｕｐ ｅｔ ｎ ｘｅ ｍ ｎ Ｖ １２ ， ０ １ ， ０ ８ ｄｃ上 ｎｌ ｑｉｍ ｎ ｄＥｐｒ ｅｔ ０．４ Ｎ ．２ ２０ ｉ Ａ ｉ
气 压 密 闭装 置 及 实 验 系列
口 徐 福 成
河北省任 丘市华北 油 田第 一 中学 ０ ２ ５ ６ ５Ｏ
同一 端 另 一 侧 垂 直 嵌 在 圆 柱 轴 心 上 ， 进 深 度 嵌
静电摆球演示实验(科技课)(精)
静电摆球演示实验一、实验目的：演示静电感应,电场分布和电荷间的相互作用装置结构及技术参数二、演示仪器1、静电跳球2、静电摆球装置操作方法：1、静电跳球：将两极板分别与静电起电机相连接，摇动起电机，使两极板分别带正、负电荷，这时小金属球也带有与下板同号的电荷。
同号电荷相斥，异号电荷相吸，小球受下极板的排斥和上极板的吸引，跃向上极板，与之接触后，小球所带的电荷被中和反而带上与上极板相同的电荷，于是又被排向下极板。
如此周而复始，可观察到球在容器内上下跳动。
当两极板电荷被中和时，小球随之停止跳动。
2、静电摆球：将两极板分别与正负电极相接。
调节细有机玻璃棒，使球略偏向一极板。
摇动起电机，使两极分别带正、负电荷。
这时导体小球两边分别被感应出与邻近极异号的电荷。
球上感应电荷又反过来使极板上电荷分布改变，从而使两极板间电场分布发生变化。
球与极板相距较近的这一侧空间场强较强，因而球受力较大，而另一侧与极板距离较远，空间场强较弱，受力较小，这样球就摆向距球近的一极板。
当球与这极板相接触时，与上面同样的道理使球又摆回来。
不断摇动起电机，球就在两板间往复摆动，并发出乒乓场。
起电机放电后，则导体小球会因惯性，在一段时间内做微小摆动，最后停止在平衡位置。
将乒乓球调节在两极间的电场力几乎相等，故球不动。
静电摆球实验过程：1、将小钢球放在两电极(金属球之间，把高压直流电源的两个电极分别接在两个电极柱上。
2、打开电源，观察小钢球的运动情况（若小钢球不运动就稍微偏离中间位置一点）。
3、实验完毕要及时关闭电源，必须用接地线分别接触两极和小球放电。
探究问题：1、为什么当电极通上高压电后小钢球会在两极之间来回摆动？作直线还是作曲线运动？2、这是电学中的物理现象？3、如果小钢球开始时放在两电极的正中间，通电后会摆动吗？4、小钢球的摆动受到哪些力的作用？5、调节高压直流电源输出的电压值，当电压增大或减小时小球摆动的速度是如何变化的？这说明了什么规律？6、小钢球摆动有什么作用？7、当切断电源后小钢球还会摆动吗？摆动的时间与哪些因素有关？8、小钢球可以吧电极板上的电荷搬完吗？注意事项：接好电路后，在调整两根输出导线之间的距离至少离开10厘米。
3-4单摆ppt课件
单 摆
温故知新
• 什么是简谐运动？ • 做简谐运动物体的回复力具有什么特征？
案例：
一个大庆人去香港旅游，在一家大型超 市以高价购买了一台精致的摆钟，买的时候 走时很准。回到大庆后不到两天走时就相差 一分多钟。于是大呼上当，心里极其气愤。 后来，他求助“消费者权益保护协会”，准 备与该超市打一场索赔官司，消费者协会调 查研究发现产品货真价实，那么问题出在哪 儿呢？
m g m g x k x ( 令 k ) 2.单摆的回复力： F 回 l l
在最大摆角很小的情况下，单摆做简谐运动．
3.单摆的周期： T 2
l g
单摆做简谐运动的周期跟摆长的平方根成正比，跟重力加速度 的平方根成反比，跟振幅、摆球的质量无关．
L
一．单摆
在细线的一端拴上一个小球， 另一端固定在悬点上，如果细线的 质量与小球相比可以忽略，球的直 径与线的长度相比也可以忽略，这 样的装置就叫做单摆．
单摆是一个理想化的模型。
质量不计 摆线：长度远大于小球直径 不可伸缩 摆球：质点（体积小 质量大） 说明：实际应用的单摆小球大小不可忽略，
摆长 L＝摆线长度＋小球半径
l T 2 g
测摆长L:米尺+游标卡尺 测周期T: 用秒表测量单摆完成30次全振
动（或50次）所用的时间t，求出完成一次全振 动所需要的时间，这个平均时间就是单摆的周 期。（积累法)
4 l g 2 T
2
小结：
摆线：
1.单摆模型
摆球：
质量不计 长度远大于小球直径 不可伸缩 质点（体积小 质量大）
演示2：周期与摆球的质量是否有关?
摆长相同 振幅相同 质量不同
单摆振动周期和摆球质量无关。
牛顿摆实验原理和现象
牛顿摆实验原理和现象
解析：
牛顿摆实验原理：物体在同一平面内受到的重力和支持力相等，现象是小球会在两个平面内持续往复摆动。
牛顿摆现象：牛顿摆的实验装置通常由一根长度足够的细线和一个光滑的小球组成。
当小球被悬挂在细线下方时，小球会在重力作用下往下沉，当小球到达一定高度时，会开始向左右两侧摆动，同时细线会受到一个向上的浮力，这个浮力会使小球开始向上摆动，直到重力和浮力相等，小球就会保持静止。
牛顿摆的运动周期和振幅取决于小球的质量和线长，以及重力加速度的大小和方向。
实验中可以通过改变这些因素来观察牛顿摆的运动规律和周期变化。
静电摆球演示实验
【实验目的】：1. 观察带电小球在静电场中的运动；2. 理解平行导体平板产生的静电场对带电小球的作用。
【实验仪器】：高压电源，静电摆球演示仪。
【实验原理】：本实验装置主要由竖直放置的两块平行导体平板和一个涂覆金属膜的乒乓球悬挂于它们之间组成。
实验时把两块导体平板和高压静电电源的正负极相连。
开启高压电源后，两块导体平板之间就产生了大体沿水平方向的电场。
轻轻拨动悬挂乒乓球的绝缘细线，使乒乓球与某一平板相碰，乒乓球就带上了与它接触的极板符号相同的电荷；由于同号电荷相斥，乒乓球在被弹回排斥的同时，在电场力的作用下，又飞向另一极板，接触极板时它先中和掉所带的电荷，同时又带上了与刚接触的极板符号相同的电荷；同样是同号电荷相斥，乒乓球又被弹回排斥，在电场力的作用下乒乓球又向相反的方向飞去，在另一个极板处开始重复上述过程。
它来回往返碰撞，同时转移电荷，能量的来源是与极板相连的高压静电电源。
静电场对飞行中的带电乒乓球所做的功补充了由于空气阻力因素而产生的能耗，所以乒乓球在两极板间的来回跳跃可以持续地进行下去。
【实验步骤】：1. 将高压电源的输出端连接到一块平行导体板上，将接地线连接到另一块平行导体板上，同时让电源的接地线接触地面；2. 开启高压静电电源，轻轻拨动悬挂乒乓球的绝缘细线，使乒乓球与某一极板相碰，观察乒乓球的运动；3. 演示完毕后，先关掉电源开关，再用导线放电。
【注意事项】：1. 注意高压电源的安全使用，不要用潮湿的手触及高压电源；2. 必须保证高压电源的接地线在实验过程中总是接触地面;3. 实验步骤3必须严格按说明去做，千万不可未关闭高压电源就进行对带电体的放电。
【实验拓展】：1. 如果平行导体平板产生的电场的空间分布一定且不随时间变化，研究乒乓球运动的周期与哪些因素有关；2. 将涂覆金属膜的乒乓球改为无弹性的金属小球，研究带电小球所受的作用及其运动。
Worm.Script.VBS.Autorun.be。
傅科摆模拟演示装置的研制
物理实验傅科摆模拟演示装置的研制梁志强1)唐委校2)齐鲁祥1)( 1) 泰安师范专科学校物理系 ,山东泰安 271000 ;2) 山东工业大学化工系 ,山东济南 250014) ①摘 要 介绍一种傅科摆模拟演示装置. 该装置具有体积小 、操作方便 、演示效果显著 、演示时间短 、摆振动平 面的偏转周期可人为控制以及对摆锤的运动轨迹可作永久记录等优点.关键词 分类号 傅科摆 ;模拟演示 ;转盘 O 313造为适宜于实验室演示的较小型化结构 F KB - 1 型傅 科摆问世8 . 但其体积仍较大 ,不易搬动 , 特别是对上 述第二个困难没有克服 ,故仍无法当堂向学生展示傅 科摆运动的全部过程. 为此我们研究并制作了如图 1 所示傅科摆模拟装置 ,该仪器不仅具有体积小 、结构简 单等诸多优点 ,而且还因为该仪器可将摆锤的运动轨 迹记录在实验纸张上以便观察与分析 ,更重要的是该 仪器将演示时间大大缩短 ,使得在课堂上演示傅科摆 的振动全过程成为现实.1 前言1851 年 , 法 国 著 名 物 理 学 家 傅 科 ( Fo ucault J e an Ber nar L e o n ) 为验证地球自转进行了一系列壮观的实验1 ,所用的实验装置被后人称为傅科摆. 这也是人类 第一次用来验证地球自转的实验装置.该装置可以显示由于地球自转而产生科里奥利( C o riolis ) 力的作用效应 , 也就是傅科摆振动平面绕铅垂线发生偏转的现象 ,即傅科效应2 ,3 . 实际上这等同 于观察者观察到地球在摆下的自转.尽管后来又有一些可以验证地球自转的实验装2 实验原理问世 ,但都由于实验效果对外界干扰敏感5 ～7不 置4 ,5 因地球自转角速度极小 (ω≈10 - 5 s - 1) ,故傅科摆振动 平面 偏 转 周 期 T ≥105 s. 为了达到既 能 模 拟 傅 科 摆 在 地 球 自 转 影 响 下 产 生 的 傅 科 效 应 ,同时又可大大 缩 短 演 示 时 间 的 双重目的 ,我们设 易实现而次于傅科摆. 傅 科 摆 的 摆 锤 直 径0 . 30 m ,摆锤质量 28 kg ,摆 线长达 67 m ,对于这样的庞 然大物 ,一般的大学实验室 根本无法容纳得下 ,更不用 说在课堂上当堂演示了. 另 外还 由 于 摆 平 面 偏 转 周 期图 2为3 T = 2π/ ωsin λ ≥105 s ,计 了 一 匀 角 速 转因此 学 生 难 以 在 课 堂 上 甚至在 实 验 室 观 察 到 傅 科 摆动的转盘来模拟地球的自转. 选择坐标系如图 2 所示固定 在转盘上 ,现考虑置于该非惯性系中单摆的小振动.- ω2生偏转,从而达到模拟傅科摆运动的目的. 由于转盘的转动角速度可任意选定,从而由式( 5) 知可人为控制摆振动平面的委偏校转周期T′.但角速度太大时不便观察,太小时则T′过大使演示时间过长, 我们选定的角速度7月年x - 2ωy= 0¨x( 1)¨y- ω2y + 2ωx= 0( 2)其中L 为重力加速度,ω为转盘转动角速度. 由式(1) 、( 2) 可得- 1为ω= 0 .2 s ,因而T′= 30 s ,选定的单摆的摆线线长为L = 0 .6 m ,从而使得仪器高度可限制在1 m 以内.为了使模拟傅科摆的运动轨迹可永久性记录下来以便于观察与分析,我们利用高压脉冲发生器输出的上万伏脉冲高压产生电火花将摆锤的运动轨迹显示于实验纸张上(如图4 所X¨+ p2 X + 2iωX= 0 ( 3)g - ω2其中p2 = , X = x + i y , i = ( - 1) 1/ 2 . 可以证L明,当p2 > 0 时, 摆球做周期为T = 2πL / g的谐振动, 同时摆的振动平面以周期T′= 2π/ ω( 4)( 5)绕z 轴不断偏转. 傅科摆在地球的南、北两极点的运动即为此类周期运动.313 实验装置我们研制的傅科摆模拟装置所模拟的就是傅科摆在地球两极点的运动状况, 其结构框图如图3 所示, 它由变压器1 、微型电动机2 、高压脉冲发生器3 、减速器4 、转盘5 、单摆6 等部件构成.图4示) .必须注意的是,操作过程中应提防脉冲高压,以免电击伤.4参考文献1 阿西摩夫Ⅰ. 古今科技名人辞典. 北京: 科学出版社,1988 .210陈鹏万主编. 大学物理手册. 济南: 山东科学技术出版社,1985 . 26周衍柏. 理论力学教程. 北京:高等教育出版社,1979 . 250徐家康. 科里奥利力的演示. 大学物理,1990 ,9 ( 4) :28 郗建增. 限压阀转向与科里奥利力. 物理通报,1993 , ( 10) :19赵坚. 对“盆底漏水产生的旋涡”方向问题的再探讨. 物理通报,1993 , ( 12) :9胡径邦. 也谈旋涡. 物理通报,1993 , ( 1) :11何圣静主编. 物理教学仪器制作指南. 北京: 科学出版社,1990 . 26723456图3通过由S D15 型交流伺服电动机拖动转盘匀角速转动模拟地球的自转,由于在该转动非惯性系中运动的单摆受到科里奥利力的作用, 导致摆的振动平面发78A SIM U L AT O R FO R D EMO NSTRATI NG THE FO U CA U L T PEN D U L UML i ang Zhiqia ng1)Tang Weixiao2)Qi L uxia ng1)( 1) De p art m ent of Physics , Taian Teacher’s C ollege , Taian , Shand o n g , 271000 , China ; 2) Dep art m ent of Chemical Eng ineering , Shand o n g U n iversit y of Techn ology , J i nan , Shand o n g , 250014 , China)Abstract A simulato r designed fo r dem o n st r ating t h e Fo u cault pendulum is described. It is suit2 able fo r classroo m dem o n st r ati o n and st u dent ex periment s. The lengt h of t h e pendulum is less t h an 0 .6 meters and t h e peri o d of t h e rotati o n of plane of o s cillati o n is 30 seco n ds. The t rajecto r y of t h e pen2 dulum can be reco r ded dow n clearly and easily t u s.K ey w ords Fo u cault pendulum ; simulato r fo r de m o n st r ating ; rotati o n palte。
傅科摆实验报告
班级：电气112 学号：1108140728 姓名：杨雪飞大物演示实验报告项目名称：傅科摆演示实验实验目的：通过傅科摆演示，观察和理解地球的自转规律。
加深对科氏奥利力的理解。
简单操作：1、将单摆拉开一定角度（不要超过底盘限定的范围），使其在竖直平面内摆动。
2、调节底盘上的定标尺，使其方向与单摆的摆动方向一致。
实验现象：经过一段时间（大约1-2小时），单摆的摆动面与定标尺方向的夹角发生变化（大约10——20度）。
原理分析：地球自西向东旋转，其角速度ω的方向沿地轴指向北极（ζ轴）。
处于北半球某点的运动物体速度为υ，那么该物体所受的科氏奥利力的表达式为：f=2mv×ω.科氏奥利力f的方向垂直于一个平面，这个平面是由υ和?的方向所组成的平面，所以f垂直于υ，使υ发生偏转。
傅科摆的演示直接证明了地球自西向东的自转。
在地球的两级，傅科摆的摆动平面24小时转一圈，而在赤道上，傅科摆没有方向旋转的现象；在两极与赤道之间的区域，傅科摆方向的旋转速度介于两者之间。
傅科摆在地球的不同地点旋转的速度不同，说明了地球表面不同地点的线速度不同，因此，傅科摆可以用来确定摆所处的纬度。
实验拓展：1851年,法国著名物理学家傅科(foucaultjeanbernarleon)为验证地球自转进行了一系列壮观的实验,所用的实验装置被后人称为傅科摆.这也是人类第一次用来验证地球自转的实验装置.该装置可以显示由于地球自转而产生科氏奥利(coriolis)力的作用效应,也就是傅科摆振动平面绕铅垂线发生偏转的现象,即傅科效应。
实际上这等同于观察者观察到地球在摆下的自转。
傅科摆的摆锤直径0.30m,摆锤质量28kg,摆线长达67m,对于这样的庞然大物,一般的大学实验室根本无法容纳得下,更不用说在课堂上当堂演示。
因地球自转角速度极小(ω≈10-5/s),故傅科摆振动平面偏转周期t≥105s.为了达到既能模拟傅科摆在地球自转影响下产生的傅科效应,同时又可大大缩短演示时间的双重目的,可以设计一匀角速转动的转盘来模拟地球的自转，然后考虑用置于该非惯性系中单摆的微小振动来近似傅科摆在地球的南、北两极点的运动。
牛顿摆使用方法
牛顿摆使用方法
牛顿摆是一种物理实验仪器，用于研究物理学中的振动和运动学问题。
它由一个重物(称为“球”或“质点”)和一根轻细绳组成，绳的一端固定在支架上，另一端绕过球并向下垂直悬挂。
在实验中，球被初速度推动并振荡，它的运动状态可以被观察和记录。
使用牛顿摆的方法如下：
1. 挑选合适的牛顿摆：选择球的质量和绳的长度，以便在实验中能够观察到有趣和有用的运动。
2. 安装牛顿摆：将支架固定在一个平稳的表面上，确保摆的绳子不会被外部干扰影响运动。
3. 调整摆的位置：将球拉到一侧，释放它并观察它的运动。
如果需要，可以调整球的位置和振幅，以产生想要的运动。
4.记录运动：通过时间测量，记录球的振动周期和频率。
可以使用数据来计算其他有用的物理量，如摆锤的动能和势能。
5. 分析结果：基于实验数据，可以使用物理学原理解释球的振动和运动。
这些结果可以用于研究振动和运动学问题。
总之，牛顿摆是一个非常有用的物理实验仪器，可以用于研究振动和运动学问题。
熟练掌握使用方法可以使实验结果更加准确和有意义。
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八年级演示物理重力方向的道具
八年级演示物理重力方向的道具引言：重力是我们日常生活中不可或缺的一部分，它影响着物体的运动和相互作用。
通过演示物理重力方向的道具，我们可以更好地理解重力的作用和方向。
本文将介绍一些用于演示重力方向的道具，帮助我们更好地理解这一概念。
一、吊线实验装置：吊线实验装置是一种常用的演示重力方向的道具。
它由一个固定在支架上的吊线和一个连接在吊线上的物体组成。
当物体不受外力作用时，它会沿着重力方向下垂。
通过观察物体的下垂方向，我们可以确定重力的方向是向下的。
二、斜面实验装置：斜面实验装置也是一种常用的演示重力方向的道具。
它由一个倾斜的平面和一个小球组成。
当小球放在斜面上时，由于重力的作用，小球会沿着斜面下滑。
通过观察小球滑动的方向，我们可以确定重力的方向是沿着斜面向下的。
三、天秤实验装置：天秤实验装置是一种用于演示物体受力平衡的道具。
它由一个支点和两个悬挂在支点两侧的物体组成。
当两侧的物体质量相等时，天秤保持平衡。
这是因为两个物体受到的重力相等，重力方向垂直向下。
通过观察天秤的平衡状态，我们可以确定重力的方向是垂直向下的。
四、水平面实验装置：水平面实验装置是一种用于演示水平面上物体受力平衡的道具。
它由一个水平平面和一个放置在平面上的物体组成。
当物体放置在水平面上时，由于重力的作用，物体受到一个垂直向下的力。
然而，由于水平面的支撑作用，物体受到一个与重力相等且方向相反的力。
通过观察物体受力平衡的状态，我们可以确定重力的方向是垂直向下的。
五、自由落体实验装置：自由落体实验装置是一种用于演示物体自由落体的道具。
它由一个支架和一个连接在支架上的物体组成。
当物体从支架上自由下落时，由于重力的作用，物体会垂直向下运动。
通过观察物体的自由落体运动，我们可以确定重力的方向是垂直向下的。
六、摆锤实验装置：摆锤实验装置是一种用于演示物体受到重力的道具。
它由一个固定在支架上的绳索和一个挂在绳索上的物体组成。
当物体放置在绳索上时，由于重力的作用，物体会沿着绳索摆动。
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直 平 面 内最 低 点速 度 ￣ ／ ｇ Ｌ不 变 ， 所 需 要 的临界 速
度 会 越 来越 小 ， 这样 就可 以实现 小球 在 竖 直平
高度 和第 一次 高度 相 同 ， 根据 机械 能守恒 知道 ， 遇
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ５ － ０ ４ － ０ １ ； 修 改 日期 ： ２ ０ １ ５ — ０ ６ 一 ｌ １ 作者简介 ： 叶庆峰 （ １ ９ ８ １ 一） ， 男， 安徽潜 山人 ， 滁 州 中学 一 级 教 师 ， 学士 ， 从 事 中学 物 理 教 学 工 作
竖 直平 面 内 的 速 度 大 小 及 运 动 规 律 问 题 ． 关键 词 ： 单摆 ； 向心力 ； 机械能 ； 角速 度 ； 线 速 度
中图分类号 ： Ｇ６ ３ ３ ． ７ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ５ — ４ ６ ４ ２ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ８ — ０ ０ ２ １ — ０ ３
表 ３所示 ．
木 钉挡 杆等 简易 材料 制作 的演 示装置 ， 操 作简单 ，
现 象直 观 ， 比较容 易 比较小 球摆 动 的高度 ．
Ｄｅ ｖ ｉ ｃ ｅ ｆ ｏ ｒ ｄ ｅ ｍｏ ｎｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｔ ｉ ｏ ｎ ｌ ａ ｗ ｏ ｆ
实 验装置 实 物如 图 ３所 示 ， 该装 置 背板 采 用
小球从 摆 动 到先 做 圆周运 动后 斜抛 最后 做完 整 圆周运 动 ， 通 常 为 了实 现 该 运 动 过 程 都 是从 增
色条 纹设 计 ， 便 于 比较小 球所 到达 的高 度 ， 当小球 拉 到右边 与竖 直夹 角为 ６ Ｏ 。 时（ 即在 ０ 点 右侧 ， 与 ０点 的 水 平 距 离 为 ４ ３ ． ３ ｃ ｍ， 垂直距离 为 ２ ５ ｃ ｍ 处） ， 静止 释放 摆球 ， 经过 最低 点后 向左摆 起 ， 而在
第３ ５卷 第 ８ 期
２ ０ １ ５年 ８月
物 理
实 验
Ｖｏ １ ． ３ ５ ＮＯ ． ８
Ａｕ ｇ．， ２ ０１ ５
ＰＨ ＹＳ Ｉ ＣＳ ＥＸＰＥＲＩ Ｍ ＥＮＴＡＴＩ ＯＮ
摆 球 在 竖 直 平面 内运 动 规 律 演 示 装 置
叶 庆峰
（ 滁 州 中学 ， 安徽 滁 州 ２ ３ ９ ０ ０ ０ ）
摘 要 ： 自制 了 摆 球 在 竖 直 平 面 内运 动规 律 的 演 示 装 置 ．摆球 从 固定 位 置 释放 ， 通 过 改 变 木 钉 的位 置 来 改 变 摆 球 的
圆心的位置 ， 进 而改变摆球的运动规律 ， 利用触片 ， 结合电脑视频 回放 ， 可验 证机械能 守恒定律 ， 同时 还 可 探 究 摆 球 的 在
小， 这 样做 完整 圆周 运 动 最 低 所 需 要 的 速 度也 就 会 变小 ， 而 每次 从 同一 高度 释放 摆球 ， 摆 球 到达竖
到木 钉 ， 圆心会 发 生改变 ， 如 果能 到达竖 直距 离为 ２ ５ ｃ ｍ、 水平 距离 为 ３ ７ ． １ ｃ ｍ 的位 置 ， 小 球 达 到 的
第 ８期
叶庆峰 ： 摆 球 在竖 直 平 面 内 运 动 规 律 演 示 仪 表 ２ 改 变 木 钉 位 置 后 摆 球 的 运 动 状 态 表 ３ 继 续 改 变 木 钉 位 置 摆 球 的 运 动 状 态
２ ３
２ ． ３ 验证 竖 直 平面 内 圆周 运 动 最 高 点 和 最低 点
左边 ４ ３ ． ３ ｃ ｍ 处 放 置 自制 触 片 ， 如 果 小 球摆 到该
大 摆球 速度 人 手．而 本套装 置是 在 不增 大 摆 球在
最 低点 速度 的情 况 下 实 现 了 对运 动 过 程 的研 究 ．
如 图 ２所示 ， 让 摆长 为 Ｌ 的 摆球 每 次 从 与 竖直 夹 角６ ｏ 。 位 置 释放 ， 当摆 球 在 最低 点 时 速 度 为 ，
同， 现 总结 如 图 １所示 ．
● ●
木钉 ・
●
●
厂 一 － ——人—
厂 ， ， — 一 — — —－ 一 一 ———— ——
●
７ ） ｏ
－ Ｉ
０
４ ２ ｇ Ｒ
０ ５ ｇ Ｒ
图 ２ 实 验演 示装 置 原 理 图 图１ 当 满 足 不 同条 件 时 的 运 动 规 律
临 界 速 度
３ 结 束 语
该 演示 装置 ， 利 用 传 感 器显 示 力 与 线 速 度关
系， 通过 视频 回放 ， 慢 镜头分 析再 现 眼睛不 易观察 的运 动 规律 ．采 用 色 带 、 触 片 和 带有 白色 圆盘 的
继续 改变 木 钉 插 入 位 置 ， 每 次 都 让 摆 球 从 与 竖直 夹角 ６ Ｏ 。 位置静止释放 ， 摆 球 的 运 动 状 态 如
位置 ， 触 动触 片 ．该 实验 过 程 可 以很好 地验 证 机 械能 守 恒 定 律．当 把 木 钉 插 入 距 ０ 点 为 １ ０ ｃ ｍ
时， 摆 球 还是从 同一 位置 释放 ， 摆球 经过 最低 点遇
遇 到木 钉 后 就 会 改 变 圆 心 的 位 置 ， 半 径 Ｒ 会 变
摆球 在竖 直平 面 内运 动是 一种 很常 见 的运动
面 内小球 从摆 动到 先 圆周后斜 抛 最后实 现完 整 圆 周运 动 规 律 演 示 的效 果 ．另 外 ， 该 装 置 还 可 以演 示机 械 能守恒 、 线 速度与 角速 度 的关系 ， 结合 传感 器定 性研 究 圆周运 动 中向心力 与线 速度 的关 系．
形式 ， 而其 中包 含 的物 理 规 律 对 高 中生 来说 是 一 个难点， 本 文结 合 中学 物 理 教 学 实 际 设 计 了摆 球
在 竖 直平 面 内运动 规 律 的演示 装置 ．
１ 实 验 原 理 及 仪 器 简 介
１
设小 球摆 长 为 Ｒ， 运动 到 最低 点速 度为 。 ， 当 速 度 。 满 足不 同条件时 ， 球 的 运 动 规 律 也 将 不