理论力学小论文关于摆的研究
摆的研究实验报告
摆的研究实验报告摆是一种物理实验装置，广泛应用于物理学教学和研究中。
它以其简洁而优雅的运动方式吸引了科学家们的注意，成为许多物理实验和研究的重要工具。
本文将介绍摆的基本原理、实验过程以及实验结果和讨论。
摆的基本原理是基于物体在重力作用下沿着弦线或支杆进行摆动。
摆根据其运动方式的不同可以分为简谐摆和非简谐摆。
简谐摆是指摆的运动满足简谐运动规律，其周期与振幅无关，只与摆长和重力加速度有关。
而非简谐摆的运动规律则更为复杂，周期和振幅之间存在一定的关系。
在进行摆的实验时，首先需要搭建一个稳定的摆装置。
可以使用支杆或者弦线作为摆的支撑物，需要保证其稳固且垂直于地面。
然后，在支杆的一端或者弦线的一侧挂上一个质量较小且形状规则的物体作为摆的质点。
在实验过程中，可以通过改变摆长、质点的质量以及初始位移等条件来观察和研究摆的运动规律。
为了验证摆的运动是否符合简谐运动规律，我们进行了一系列的实验。
首先，我们选择了不同的摆长，在固定质点质量和初始位置的情况下，测量了摆的周期。
通过多次实验的结果，我们发现摆的周期与摆长之间存在一定的关系，符合简谐运动的周期与摆长的平方根成正比的规律。
在另一组实验中，我们保持摆长不变，改变了质点的质量。
通过测量摆的周期，我们发现摆的周期与质点的质量无关，进一步验证了摆的运动是与质点的质量无关的。
除了上述实验，我们还进行了初始位移实验。
通过改变质点的初始位移，我们观察到摆的振幅会随着初始位移的增大而增大，这与简谐运动的特点相吻合。
综合以上实验结果，我们得出了以下结论：在摆的运动过程中，摆长是影响摆的周期的主要因素，质点的质量和初始位移对摆的振幅有一定的影响，但对周期没有影响。
这些实验结果进一步验证了摆的运动符合简谐运动规律。
在实际应用中，摆的研究对物理学的发展和应用具有重要意义。
摆不仅可以用于教学和研究，还被广泛应用于钟表制造、地震监测以及导航仪器等领域。
通过对摆运动规律的研究，科学家们可以更好地理解和应用摆的运动特性，推动物理学的发展。
物理学论文 弹簧摆运动的分析
摘要本文对弹簧摆在竖直平面内运动这一物理模型，分别对其径向运动和横向运动，利用matlab，通过数值计算的方法，求解振动微分方程，分析系统的振动曲线，讨论了初始位置和弹簧长度、振子质量、弹簧劲度系数对系统振动的影响。
弹簧摆的径向振动时，小球的初始摆角对振子的振幅以及周期均没有影响；小球的质量、弹簧长度、弹簧劲度系数对振幅以及周期均有影响。
弹簧摆的横向振动时，初始摆角对振子横向运动的周期没有影响，但是对振子横向运动的振幅有影响；弹簧劲度系数对振子横向运动的振幅和周期有影响；弹簧长度对振子横向运动的振幅以及周期均有影响；小球质量对振子横向运动的振幅以及周期均有影响。
关键字：弹簧摆；matlab；径向运动；横向运动；振幅；周期AbstractThis paper is aimed at the spring pendulum this motion model, in the vertical plane using MATLAB, by numerical calculation, the radial vibration and lateral vibration of two kinds of circumstances, the vibration curve of the system is analyzed, the relationship between the amplitude, period and the initial vibration system swing angle, spring length, ball mass, spring stiffness coefficient obtained.The radial vibration of a spring pendulum, there is no effect of the initial amplitude of swing angle of ball vibtrator and cycle; effect of ball mass, length of spring, spring stiffness coefficient of the amplitude and frequency of.The transverse vibration of a spring pendulum, did not affect the amplitude of ball mass and spring stiffness coefficient of vibration, but the cycle of vibration effect; no effects of periodic initial swing angle of the vibrator, but the amplitude of vibration is influenced by the length of the spring; the amplitude and period of the effect of vibration.Keyword:spring pendulum;MATLAB;radial motion;lateral motion amplitude; cycle;目录第一章前言 (1)第二章弹簧摆的径向运动 (2)2.1 弹簧摆的动力学方程 (2)2.2 数值分析与讨论 (3)2.2.1 分析初始摆角对弹簧摆径向运动的振幅、周期的影响 (3)2.2.2 分析弹簧劲度系数对弹簧摆径向运动的振幅、周期的影响 (4)2.2.3 分析弹簧长度对弹簧摆径向运动的振幅、周期的影响 (5)3.2.4 分析小球质量对弹簧摆径向运动的振幅、周期的影响 (6)2.3 小结 (7)第三章弹簧摆的横向运动 (8)3.1 数值分析与讨论 (9)3.1.1 分析初始摆角对振子横向运动的振幅、周期的影响 (9)3.1.2 分析弹簧劲度系数对振子横向运动的振幅、周期的影响 (11)3.1.3 分析弹簧长度对振子横向运动的振幅、周期的影响 (13)3.1.4 分析小球质量对振子横向运动的振幅、周期的影响 (15)3.2 小结 (17)第四章总结 (18)参考文献 (19)致谢 (20)第一章前言物体在一定位置附近所作的往复运动称为机械振动。
理论力学小论文关于摆的研究
理论力学小论文题目6
关于自行车原地跳动问题的研究 一般自行车，骑车人可以是一个前轮或一个后 轮离开地面。特种的自行车，骑车人可以使两 个轮子同时离开地面，即在原地跳跃，如自行 车蹦上台阶。需要研究的是：什么力使自行车 轮子离开地面？如何设计特种自行车使骑车人 蹦的最高。
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给宇航员出主意 宇航员在太空中的失重状态下，若不受外 力作用，在直立状态下欲向左转30度，需 要怎么做？若欲向左、向右、向前、向后 移动，分别需要采取何种方法？请给出具 体计算结果与分析。
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圆柱体的运输
现以汽车运输圆柱体钢料，试问 1>如何放置有利于运输（横放 或竖放）？ 2>若视钢料为均质圆柱，横放于汽车之中，如图示。 钢料质心到汽车边缘的据理为l。初始时汽车静止，令汽车以匀 加速度a沿水平直线行驶。试算出当圆柱钢料滚离汽车底板时， 汽车行驶的距离S。设在该过程中摩擦足够大，圆柱体不打滑。 3>为使圆柱体对汽车静止不动，该怎样用绳捆住圆柱体，绳将受 到的最大拉力是多少？（试就汽车突然刹车、突然启动、上下坡、
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摩托车障碍跳跃 观看影视作品时，常常可以看到这样惊险的 场面：摩托车驾驶者在疾驶的过程中，忽然提 起车头。请问为什么能够提起车头？试问是否 可使人车整体都离开地面飞跃障碍？请分析其 力学原理。
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车钩模型 为加大火车运载力，要增挂车厢，车厢连接 处是由挂钩实现的。在设计挂钩时，需要考虑 哪些情况下的挂钩受力？比如上坡、下坡、加 速、减速、拐弯等。请说明并建立力学模型予 以分析。
2、同时上交打印版，由课代表收齐后，统 一交到基础楼704助教处。
3、论文截止日期：2014年12月19日
单摆问题研究---理论力学论文
单摆的自由振动研究能源2班 徐士尧 201200181195摘要：该文对单自由度系统的振动进行了研究，给出了一种研究单自由度振动的方法，并以单摆的振动为例做了详细的说明。
笔者将常微分方程运用到力学模型“单摆振动”的研究上，找到了单摆运动的一般规律。
关键词：单摆 阻尼 共振引言：振动是日常生活和工程技术中常见的一种运动形式，它既被广泛应用，又可带来危害。
例如单摆的往复运动、弹簧的振动、乐器中弦线的振动、机床主轴的振动、电路中的电磁震荡等等。
下面我以单摆为研究对象来讨论有关自由振动和强迫振动的问题。
振动是指系统在某一位置附近的往复摆动，如单摆的自由振动。
最低点是小球的势能极小值点，也是小球的平衡位置，除非小球能刚好被禁止放在最低点，否则便会来回往复摆动。
可以想象，如果没有任何空气阻力带来的能量损耗，这个小球将会永不停止地来回摆动下去，这就是无阻尼自由振动的模型；而实际中总是有空气阻力损耗能量，小球的摆幅将会越来越小，最终停在最低点位置，此为有阻尼自由振动；而如果不停地从外界给小球输入能量，激励小球运动，即使有空气阻力耗散能量，小球也能不停地运动下去，此为受迫振动。
下面我们一一来看。
（1） 无阻尼自由振动分析小球受力即运动，则其无阻尼微小振动的方程为220d gdt lϕϕ+= (1)记2g lω=，这里ω>0是常数，（1）式可变为2220d dtϕωϕ+=（2） 方程通解为12cos sin c t c t ϕωω=+， (3)令1sin c θ=，cos θ=因此，若取12arctan c A c θ==， 则式（3）可以改写为)t t ϕωω=+(sin cos cos sin )sin(),A t t A t θωθωωθ=+=+从方程的解可以看出，不论反映摆初始状态的A 和θ为何值，摆的运动总是一个正弦函数，这种运动就是简谐振动，周期T=2πω，且摆的周期只依赖于摆长l ，而与初值无关。
《摆的研究》实验及其理论创新
《摆的研究》实验及其理论创新发表时间：2017-04-26T10:50:16.400Z 来源：《语言文字学》2016年12月作者：任勇[导读] 《摆的研究》是我从事科学学科教学以来的众多科学实验中的一个，也是我满怀激情地钻研与改进现行实验器材的成功范例。
盐亭县两河镇堠溪中心小学摘要：首先，准备一段细线约90厘米，把环形磁铁栓在摆线的一端，另一端从杆的前端小孔向杆的三分之二处小孔穿出，在再适当的位置栓上调节插销。
实验装置做好后，接下来我们来测量最短摆绳在15秒内摆摆动的次数，（实验：向一侧拉摆锤，注意要拉直，摆线角度不宜太大，然后松开摆锤让它自然摆动。
）为了减小误差，我们应该反复测量，做好记录，求出平均值。
关键词：摆的研究实验理论创新《摆的研究》是我从事科学学科教学以来的众多科学实验中的一个，也是我满怀激情地钻研与改进现行实验器材的成功范例。
下面，我将该实验在教材中的地位、原有实验及其实验器材存在的先天不足、个人对于该实验的改进与创新、改进后的实验器材、改进后的实验程序等一一陈述如下：一、实验在教材中的地位与作用《摆的研究》是五年级下册教材《时间的测量》中的第六课和第七课的内容。
该内容对于学生初步掌握钟表的原理，尤其是时间是如何进行测算的，有着至关重要的作用。
摆钟的出现提高了人类对时间的准确认知，研究摆的快慢与什么因素有关，对理解摆钟的原理和设计制作摆钟有着重要的作用。
二、实验原型存在的先天不足实验一：摆动快慢与摆绳长度的关系。
原型缺点：需要二次系绳，在课堂上会耽误一些时间，可能会误导学生认为不是同一个摆。
实验二：摆动快慢与摆锤重量的关系。
原型缺点：需要二次系绳，难以保证摆绳长度一致，摆绳的长度直接影响实验数据，可能导致学生得出不正确结论。
实验三：调节摆锤重心来调节摆的快慢。
原型缺点：金属原片的固定和移动操作复杂，摆动时不平稳，而且试验材料难找，不便于分组探究。
三、对实验的改进与创新创新实验一：利用自制设备，不需要二次系绳就可快速轻松增加绳长，不会让学生认为不是同一个摆。
双线摆的实验论文
双线摆的实验物理科学与技术学院 摘要：关键字：三线摆, 转动惯量，切变模量，平行轴定理。
引言：摆是一种实验仪器，可用来展现种种力学现象。
[1]而转动惯量用以描述一个物体对于其旋转运动的改变的对抗，是一个物体对于其旋转运动的惯性。
转动惯量在旋转动力学中的角色相当于线性动力学中的质量，描述角动量、角速度、力矩和角加速度等数个量之间的关系。
[2]实验原理：我们考虑双线摆的纯转动的理想物理模型。
在这种情况下双线摆的双摆锤在一椭圆柱体的表面运动。
该曲线运动可分解为两个分运动:一个水平面上的转动,一个上下方向的往返振动。
在水平面上的转动为绕通过横杆中心的竖直直线的轴的转动(轴的附加压力为零),在竖直方向上的运动则视为一质点的往返运动。
设均匀细杆质量m 0、长为l 、绕通过质心竖直轴转动的惯量为 I 0；两相同园柱体的质量之和为2m 1,之间距离为2c ；双绳之间距离为d ，绳长L （如图１所示）[4]。
设双线摆绕竖直转动轴，转过一初始的角度0 ，双线摆将上升一定的高度，则由于绳的拉力和重力的作用下，将自由摆动，在无阻尼状态下，系统的动能和势能将相互转化，但总量将保持为一恒定的值，可视为一无休止的循环运动。
设双线摆摆锤运动至最低点时横杆的中心位置为直角坐标系的原点，并以此时原点所在的平面为零势能面。
双线摆运动系统的几何关系图如图2所示。
根据该图可得Lsarccos =α，式中s 为以d/2为半径，园心为θ所对应的弦。
所以有:)]2sin Ld arccos(sin -L[1 Lsin -L =h θα=， （1）如果我们取 L=d,则4sin 2 )2cos -L(1=h 2θθL =， （2）由于，当摆角θ很小时，可近似认为θθsin ≈，则81)2cos -L(1=h 2θθL =， （3）1.均匀细杆的转动惯量 由（3）知系统的势能为812000θgL m gh m E p ==， （4）杆的转动动能为20)(21dtd I E k θ=， （5） 根据能量守恒定律，得0020020 81)(21gh m gL m dt d I =+θθ ， （6） 式中0h 为初始摆的最大高度。
伽利略摆动原理的论文
伽利略摆动原理的论文伽利略摆动原理是关于摆动运动的一种基本物理定律。
它由17世纪意大利科学家伽利略·伽利莱最早提出，并在他的著作《关于运动的对话》中详细阐述。
伽利略摆动原理指出，一个由一条不拉紧的绳子悬挂的物体，在一定条件下可以作为一个简谐振子，其摆动的周期和摆长之间的关系是恒定的。
这一原理的重要性在于它揭示了摆动运动的规律性，为后来对振动的研究奠定了基础。
根据摆长和周期之间的关系，伽利略摆动原理可以用如下公式表达：T=2π√(L/g)，其中T表示摆动的周期，L表示摆长，g表示重力加速度。
这个公式表明，摆动周期的平方与摆长成正比，与重力加速度的平方根成反比。
这意味着，摆长越大，周期越长；重力加速度越大，周期越短。
伽利略摆动原理的意义在于它对物体的振动运动提供了简洁明了的描述。
通过这一原理，我们可以计算出给定摆长和重力加速度的情况下，摆动的周期是多少。
同时，伽利略摆动原理也为后来对振动的研究提供了参考，为我们理解和应用振动现象提供了基础。
伽利略摆动原理的应用非常广泛。
在物理学中，它被用来解释各种振动现象，如钟摆、弹簧振子等。
在工程学中，它被应用于设计和优化各种摆动装置，如时钟、摆钟、摆桥等。
在生活中，我们也可以通过伽利略摆动原理来理解和解释各种摆动现象，如摆动秋千、儿童摇椅等。
除了对摆动运动的研究，伽利略也通过钟摆的研究，深化了人们对时间的认识。
他发现，不论钟摆摆动的角度多大，其摆动周期都保持不变。
这一发现对后来的钟表制造起了重要的推动作用，也为时间的测量提供了可靠的依据。
总结来说，伽利略摆动原理是关于摆动运动的一项重要物理定律。
它描述了摆动运动的规律性，通过摆长和周期之间的关系，揭示了摆动周期的计算方法。
这一原理在物理学、工程学以及生活中都有广泛的应用。
通过伽利略摆动原理，我们可以更好地理解和应用摆动现象，同时也为时间的测量提供了依据。
单摆运动规律的研究
单摆运动规律的研究单摆是一种简单的物理实验装置，它由一个固定在支架上的轻细的线或细杆和一个挂在线或杆末端的质点构成。
单摆运动规律的研究是经典力学中的一个重要课题，具有广泛的应用领域，例如钟摆、摆锤、摆盘等。
本文将介绍单摆运动规律的基本理论以及相关实验和应用。
首先，单摆运动的基本理论可以通过自由体图和牛顿第二定律推导得到。
根据自由体图，线或杆的张力提供一个恢复力，使质点向平衡位置靠拢；同时，重力提供一个恒定的拉力。
根据牛顿第二定律，可以得到单摆的运动方程：m * a = - mg * sin(θ) * t (1)其中m是质点的质量，a是加速度，g是重力加速度，θ是质点和竖直线之间的夹角，t是线或杆的张力。
由于质点沿圆弧运动，可以使用小角度近似将运动方程简化为：m * a = - mg * θ (2)根据这个运动方程，可以解析得到单摆的周期公式：T=2π*√(l/g)(3)其中T是单摆的周期，l是线或杆的长度。
该周期公式表明单摆的周期只与线或杆的长度有关，与质点的质量和振幅无关。
接下来，通过实验验证单摆运动规律是非常重要的。
一种常见的实验方法是同时测量单摆的周期和线或杆的长度，然后根据公式(3)进行对比。
在实验中，可以使用计时器测量单摆的周期，使用卷尺或直尺测量线或杆的长度。
通过多次实验并取平均值，可以得到准确的周期和长度数据。
除了测量周期和长度，还可以通过改变质点的质量、振幅和起始角度等参数，来研究对单摆运动规律的影响。
例如增加质点的质量，会使周期略微增加；增大振幅，会使周期略微减小；改变起始角度，会使周期不变但振幅有所改变。
通过这些实验，可以更深入地了解单摆运动的特性和规律。
单摆运动规律的研究在实际应用中具有广泛的重要性。
首先，如上所述，单摆的周期只与线或杆的长度有关，因此可以用于测量重力加速度或验证地球的自转。
例如，通过测量不同地点的单摆周期，可以计算出当地的重力加速度，并进一步了解地球的物理性质。
单摆研究毕业论文讲解
毕业设计（论文）2012 届题目影响单摆周期因素的研究专业物理学生姓名学号指导教师论文字数11000字完成日期湖州师范学院教务处印制影响单摆周期因数的研究摘要：本文研究了单摆的周期受摆角、摆球的线度、介质黏度和介质密度参数的影响；作出了周期比随参数变化的曲线。
经计算表明：这些因数对周期的影响很小。
我们导出了一个简单、实用、精度高的理想单摆运动周期近似公式。
近似公式中的K=0.06224，与文献[1]提及的K值相近。
通过不断改变K值找到接近于实验数据的值为0.057。
并用这个近似公式求得的重力加速度g与标准值比较，结果表明：计算得到的重力加速度接近于标准值。
关键词：单摆，周期，参数，近似公式Impact factor of the pendulum periodAbstract: This paper studies the pendulum's period by the swing angle, swing the ball line degrees, medium viscosity and density parameters of the medium; to the cycle than the curve with parameter changes. The calculations show that: these factors have little effect on the cycle. We derive a simple, practical, ideal for high precision pendulum movement cycle approximate formula. Approximate formula K = 0.06224, with the literature [1] mentioned that the K values are similar. By changing the value of K is found close to the experimental data of 0.057. And use the approximate formula obtained with the standard value of acceleration due to gravity g, the results show that: the acceleration of gravity close to the calculated standard value.Keywords:pendulum, period, parameters, approximate formula目录前言 (1)第一章简谐振动-----单摆 (3)1.1 小角度下理想单摆公式的推导 (3)1.2 大角度下理想单摆公式的推导 (3)第二章影响单摆周期的因素 (5)2.1 摆角对单摆周期的影响 (5)2.2 摆球线度对单摆周期的影响 (6)2.3 空气黏度对单摆周期的影响 (7)2.4 介质密度对单摆周期的影响 (9)第三章单摆周期的测量 (11)3.1 实验仪器介绍 (11)3.2 装置与用法 (11)3.3 实验数据记录 (12)3.3.1 部分数据 (12)3.3.2 实验测得周期与理论值 (13)3.4 实验数据的近似公式 (15)3.5 结论 (18)总结 (21)参考文献 (22)致谢 (23)前言单摆：质点振动系统的一种，是最简单的摆。
摆的研究观察摆的运动教案
本文将为大家介绍一种关于摆的研究，具体来说就是关于观察摆的运动教案。
我们将深入探讨这个教案的内容和优点，并且分享一些使用该教案的方法。
希望读完本篇文章后，大家能对摆的运动有更深入的了解。
一、摆运动入门我们先来了解一下什么是摆的运动。
在物理学中，摆是指具有一定弹性的物体，因重力作用或施加一个初始势能而发生周期性的来回振动。
这个定义可能有些抽象，下面我们用一个例子来说明。
拿一个细绳子，挂上一个小物件，例如小球或钥匙，让它自然悬挂起来。
假设我们将这个小球或钥匙向一侧稍微推开，在放开它后，它会来回摆动。
这个来回摆动的运动就是摆的运动。
摆的运动是一种简单而又有趣的物理运动，在学习物理的初学阶段就需要掌握它。
将其应用到实际教学当中，如何让学生更好地学习和理解它呢？二、观察摆的运动教案教案是教师在课堂教学中使用的一种教学辅助工具，是课堂中不可缺少的组成部分。
使用好一份教案能够在很大程度上提高教学质量，使学生对知识的掌握更为深刻。
观察摆的运动教案就是一份好的教案之一。
一份好的教案需要符合以下几个基本要素：1、目标明确要素一是目标明确。
每一份教案都应该有一个明确的教学目标，目标使教师在备课时有一个明确的方向，使学生明确学习本节课的内容。
2、知识详尽要素二是知识详尽。
教案中应该详细介绍本节课的知识点，包括定义、公式、范例等。
3、步骤清晰要素三是步骤清晰。
教案应该分步骤地介绍每一步的内容和操作方法，使学生在课中能够跟上讲解的节奏。
4、练习丰富要素四是练习丰富。
教案应该包括足够的练习题，以帮助学生巩固所学知识。
练习题难度应该适中。
基于以上原则，观察摆的运动教案应该包含以下内容：1、教学目标本节课的教学目标应该明确，学生应该清楚自己需要掌握的知识点。
例如，“本节课学习摆的运动的基本概念、公式和实验操作方法”。
2、知识点介绍教案中应该详细介绍本节课所要学习的知识点，包括摆的运动的定义、周期、角振动频率、摆长等等。
3、实验操作为了帮助学生更好地理解和掌握摆的运动，教案可以包含一个实验操作环节。
摆的研究(研究性学习)
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------摆的研究(研究性学习)摆的研究我做过很多有趣的科学实验，但今我觉的最惊奇的也是最好玩实验还是一摆的研究。
这是一节公开课，全校的重量级的老师和校长都要来听课。
所以在这节课的前一个晚上我都高兴得睡不着了。
到了第二天第一节课一下。
同学们都向科学实验室走去。
上课铃声响起，我们全班同学像一尊尊雕像一样坐着，只等老师说让我们做实验。
我和腾明杨、刘佳欣一起和腾明杨是计数员、刘佳欣是计时员，而我是操作员。
我们小组要做的实验是摆的快慢和摆的幅度大小有没有关。
在实验过程中，我小心翼慢的把摆锤放到 30 。
计时员一声令下，我就把我手中摆锤放开。
计数员用他那双炯炯有神的眼睛数着摆锤到底摆了多少下。
过了 15 秒候，我们发现摆动了 15 下，实验两次后发现都是 15 次。
通过自己的动手操作，我们发现：摆摆动的快慢与幅度无关。
之后钟老师还把各个小组的数据聚集起来发现摆摆动的1 / 8快慢和摆线有关与大小和重量无关。
老师还说我们和几百年前的伽利略做的实验一模一样，所以你们应该认为自己很光荣呢！这节课真高兴既学到了知识，又一次体会到实验的有趣。
公开课上个星期，科学老师宣布星期四要上公开课，我们顿时紧张了起来。
因为科学老师说将会有许许多多的老师来听课。
科学老师好像看穿了我们的心思似的，又补充了一句：没关系，只要你们正常发挥。
但是这一句话也没起太大的作用。
上公开课的那一天到了，第一节课一下，我们就来到了科学实验室。
科学实验室后面早已坐满了老师，比我估计的还多，我有一点没底。
铃铃铃上课了，实验室里鸦雀无声，我们都坐得笔直笔直的。
今天我们学习摆的研究，请大家把课本翻到页。
老师把研究要求讲了一遍，开始做实验了，我们小组做的是摆的快慢与摆的长度有没有关系的实验。
理论力学中的单摆分析
理论力学中的单摆分析单摆是一种经典力学中常见的物理系统，它由一个可以在垂直方向上旋转的杆和一个悬挂在杆下端的质点组成。
在本文中，我们将从理论力学的角度对单摆进行分析，讨论其运动规律和相关参数的计算方法。
一、单摆的运动规律单摆的运动规律可以由单摆的微分方程描述。
假设单摆的质点质量为m，摆长为l，摆角为θ，摆锤受到的重力为F。
根据牛顿第二定律，可以得到单摆的运动微分方程：m·l·θ'' + mg·sinθ = 0其中，θ''表示角加速度，g表示重力加速度。
通过求解上述微分方程，可以得到单摆的运动方程，从而得知摆角随时间的变化规律。
具体的解析解公式可由简正坐标法或拉格朗日方程推导得到，这里不再详细展开。
二、单摆的周期单摆的周期是指单摆从一个摆动的最高点（或最低点）回到相同位置所需的时间。
单摆的周期与摆长和重力加速度有关。
根据理论推导和实验观察，单摆的周期可由以下公式计算：T = 2π√(l/g)其中，T表示周期，l表示摆长，g表示重力加速度。
根据周期公式，可以看出周期与摆长成正比，与重力加速度的平方根成反比。
这与我们的直观理解也相符，摆长越长，周期越长；重力加速度越大，周期越短。
三、单摆的能量在单摆的运动过程中，既然是力学系统，总能量应该是守恒的。
单摆的总能量由动能和势能共同组成。
动能与角速度有关，势能与摆角有关。
单摆的势能可以表示为：V = m·g·l·(1 - cosθ)其中，V表示势能，m表示质量，g表示重力加速度，l表示摆长，θ表示摆角。
单摆的总能量可以表示为：E = T + V其中，E表示总能量，T表示动能，V表示势能。
通过对总能量的分析，可以得到单摆的运动特性。
当单摆的总能量等于势能时，单摆的摆角为零，静止在平衡位置；当总能量大于势能时，单摆将进行周期性的摆动；当总能量等于势能的负值时，单摆将达到最大摆角，然后回到平衡位置。
摆的研究实验报告
摆的研究实验报告摆的研究实验报告摆，作为一种简单的物理实验装置，一直以来都是物理学教学中不可或缺的一部分。
通过摆的实验，我们可以研究物体的运动规律和力学原理，揭示出许多有趣的现象和规律。
在本次实验中，我们将通过对摆的研究，探讨摆的周期与摆长、重力加速度以及摆角度之间的关系。
实验装置包括一根细线和一个质量较小的物体，我们将物体悬挂在细线的一端，并使其在平衡位置附近摆动。
首先，我们需要测量摆的周期，即物体从一个极端位置摆动到另一个极端位置所需的时间。
为了减小误差，我们重复测量多次并取平均值。
接下来，我们将改变摆长，即改变细线的长度，再次测量摆的周期。
根据理论推导，摆的周期与摆长的平方根成正比。
实验结果也证实了这一关系，摆长的增加导致周期的增加。
然后，我们固定摆长，改变重力加速度。
为了模拟不同重力加速度的情况，我们将实验装置移动到不同的地方进行实验。
根据理论，摆的周期与重力加速度的平方根成反比。
实验结果也验证了这一关系，重力加速度的增加导致周期的减小。
最后，我们固定摆长和重力加速度，改变摆角度。
我们可以通过改变物体的起始摆动角度来实现这一变化。
根据理论，摆的周期与摆角度无关，即摆的周期不受摆角度的影响。
实验结果也证实了这一点，无论摆角度如何变化，摆的周期保持不变。
通过这些实验，我们得出了以下结论：摆的周期与摆长的平方根成正比，与重力加速度的平方根成反比，而与摆角度无关。
这些结论不仅在理论物理学中具有重要意义，也在实际生活中有广泛的应用。
例如，在钟摆钟的制作中，我们需要根据所需的时间精度来选择摆长，以确保钟摆的周期符合要求。
而在摆钟的修理中，我们可以通过调整重力加速度来改变钟摆的周期，从而使钟摆的走时准确。
此外，在建筑物的设计中，我们也需要考虑到摆的周期与摆长的关系，以确保结构的稳定性。
总之，摆的研究是物理学中的重要课题之一。
通过对摆的周期与摆长、重力加速度以及摆角度之间关系的研究，我们可以深入理解物体的运动规律和力学原理。
单摆研究的论文
单摆研究的论文单摆研究的论文[摘要]单摆演示实验仪是中学物理教学中的常用实验仪。
由于摩擦等外界阻力的作用，普通单摆的小球摆动一段时间后会停下来。
永不停息单摆是用间歇电磁力来周期地加速摆球的特殊单摆，是综合力学原理和电磁学原理进行创新研制而成的。
[关键词]单摆间歇电磁力周期加速不停息摆动（一）原理和设计构想大学物理演示实验中，单摆实验仪器的摆角一般应小于5度。
从力学原理上讲，单摆在不受外界影响的情况下，应以简谐振动的方式永不停息地摆动下去，根据受力分析，作为单摆的小球，重力沿绳子方向的分力和绳子弹力的合力提供小球做圆周运动的向心力，沿运动轨迹切线方向的分力不断做功实现动能和势能的相互转化，导致小球做周期性不停止的摆动；然而，实际上，由于受到各种阻力因素的影响，单摆实际上是在做阻尼振动，阻力做功消耗了摆球的机械能，最终使摆球停止在平衡位置。
甚至合外力不全在竖直平面内时，还会作其他摆动，如做圆锥摆动等。
经过试验探索发现，用周期等于单摆摆动周期的间歇电磁力来驱动单摆时，磁场可以补充摆动过程中损失的'能量，致使单摆永不停息地摆动下去，并且还发现本仪器兼有傅科摆的演示效果，即摆动到一定的时间后可明显观察到由于地球自转产生的摆平面出现的偏转角。
（二）实验仪电路及工作原理1.实验仪的电路组成。
本实验仪电器控制电路包括两个电路部分：1-弱电控制单元，2-电磁力驱动单元，如图1所示。
1-弱电控制单元的组成：铜环与电磁继电器串联后接入到12V直流电路中；2-电磁力驱动单元的组成：电磁铁的电磁线圈与开关S1、电磁继电器的触头和指示灯顺序串联后，接入220V的交流电路中。
2.其工作原理是：闭合开关S1，同时使摆球摆动起来。
在每个摆动周期内，球在两个最高点时，吊球的铜丝与铜环接触的瞬间电磁继电器接通，使电磁铁通电产生一个瞬时的磁场力。
当小球离开最高点时，磁力随即消失，这样使得小球在每次回摆时受到外加电磁力的驱动，获得补充能量来克服外界阻力产生的影响，从而使小球永不停息地摆动下去。
理论力学-摆的学问
代入保守系统的机械能守恒定律：
1 mv 2
2
mgy
const
设θ0是与dθ/dt=0对应的位置，则
R(d )2(1 dt
cos )
g
cos
g cos 0
7
解出：
d dt
g (cos cos 0 ) R 1 cos 0
单摆的周期为
T
4
0 d
0
/
d dt
2
l g
从而证明，无论摆角有多大，惠更斯摆的周期均为常值
代入拉格朗日方程可求出系统的简正频率为 1
g
l ，2
g 2k lm
与ω1相对应的简正动方程为
1 A11 cos(1t 1)
与ω2相对应的简正动方程为
1 A12 cos(2t 2 )
2 A11 cos(1t 1) 2 A12 cos(2t 2 )
同相摆动
反相摆动
该问题的通解为
1
关于惠更斯钟同步问题的理论研究至今尚在继续，一直是非线性动力学 研究的研究热点和重要问题之一
其应用领域也从物理学迅速扩展到生物学、化学、医学、电子学、信息 科学和保密通信等领域。
10
问题的提出：支点静止不动时，单摆的平衡位置总是沿铅 垂线指向地球中心，而当支点向前移动产生加速度时，单 摆会受到惯性力的干扰偏离铅垂线。行进中的船舶、飞机 和车辆需要一个稳定的平台作为导航系统的基准，因此探 索如何使单摆免受载体加速度的干扰具有重要的理论意义。
L
1 2
m l2[(ddt1 )2
(ddt2 )2 ]
1 2
k
l
2(2
1)2
mg
l(2
12
2
基础摆的研究教案：初步认识什么是摆,以及摆的基础特性和运动规律
摆是我们身边非常常见的物理现象，常见于钟摆、秋千等日常生活中使用的物品中。
对于初学者来说，涉及到摆的内容很多，如何系统的进行学习和研究就显得非常重要。
本文将会从摆的初步认识、基础特性和运动规律等方面进行详细阐述，希望能够对初学者和研究者有所帮助。
一、初步认识什么是摆摆是一种简单机械，也是物理学中的一个基础概念。
摆可以被定义为一个物体（被转化为可以摆动的物品）被固定在某个点上，通过自身的重力或施加力的方式，使得物体做往复运动的运动，这种运动就叫做振动，这就是摆。
二、基础特性1. 吊点/支点摆的吊点或支点是指摆的顶点，通常是一个固定的点。
当摆被吊在一个点上时，这个点就成为摆的吊点或支点。
2. 摆长摆长是指吊点或支点到摆的质心的距离。
摆长通常用L来表示。
3. 摆量摆量指的是摆的振幅大小，是摆左右偏离平衡位置的极限位置。
通常用A来表示。
4. 周期周期是摆完成一次完整振动所需要的时间。
通常用T来表示。
5. 频率频率指的是单位时间内摆的振动次数，通常用f来表示。
频率和周期之间存在以下关系：f=1/T。
三、运动规律1. 简谐振动简谐振动是一个特殊的运动形式，指的是周期性运动的加速度、速度、位移对时间的关系为正弦或余弦函数关系。
摆的简谐振动可以由以下公式表示：θ = θ0cos(ωt+φ)其中，θ表示摆的偏离角度；θ0表示摆的振幅；ω表示摆的角频率，ω = (g/L)^0.5，g表示重力加速度，L表示摆长；t表示时间；φ表示初始相位。
2. 摆的运动规律摆垂直向下释放的摆可以分为两个过程：摆的振动和摆的摆动。
摆的振动是指摆从平衡位置开始，径直运动到最大偏离角度，再从最大偏离角度回到平衡位置的过程。
摆的摆动是指摆从最大偏离角度左右振荡的过程。
在摆的振动过程中，摆的势能是最大的，而动能是最小的。
当摆达到最大偏离角度时，动能是最大的，而势能是最小的。
这是因为当摆到达最大偏离角度时，所有重力势能都被转化为动能。
在任何时刻，势能加动能的总和是相等的。
3-6摆的研究
科学家研究证明： 摆的摆动快慢与摆绳的长短有 关，与摆幅的大小、摆锤的 轻重无关。 摆绳越长,摆动越慢。摆绳越 短,摆动越快。
1、摆的摆动快慢 与 摆幅的大小、 摆锤的轻重 、无关， 与 摆绳的长短 有关。 2、同一个摆，摆绳越长,摆动越慢 。摆 绳越短,摆动 越快 。 这是科学家 伽利略 证实的
摆的研究
摆
摆绳
摆锤
小结：
实验名称
摆的快慢与摆 线的长短有关 摆的快慢与摆 锤的轻重有关 摆的长短与摆 角的大小有关Biblioteka 改变的因素摆线的长短
不变的因素
摆锤的轻重、摆角 的大小 摆线的长短、摆角 的大小 摆线的长短、摆锤 的轻重
摆锤的轻重
摆角的大小
温馨提示：
（1）每次实验时间为15秒； （2）每次实验重复做三次，求出平均值； （3）每次实验同一位同学计时； （4）每次实验及时记录好数据。
1、摆的绳子越长，每分钟摆动的次数就越少 （ ） 2、摆绳的长短与摆动的快慢没有关系。（ ） 3、摆动的快慢只与摆的轻重有关。（ ） 4、钟摆摆动的幅度越大，每分钟摆动的次数就 越多。（ ）
√
× ×
×
有关摆的研究
科技活动方案—有关摆的研究——胜利学校初晓明一、活动方案的背景与目标六年级到八年级学生对科学操作和科技探究非常感兴趣而且喜欢动手操作，但是他们对科学探究的方法并不了解，所以通过学习可以使学生通过活动过程了解有关摆的科学知识和科学探究的一般方法。
在了解有关摆的科学知识的同时，经历探究摆的运动特点的过程从而掌握一定的研究方法。
二、活动方案的现实意义对摆的研究有利于学生了解研究某一问题的一般探索过程，使他们对研究问题的方法和过程有了初步的了解，结合前人对摆的研究历史（伽利略对摆的研究）使学生了解一些科学研究的历史，对培养他们的科学精神和素养有一定的帮助作用，现在摆的应用虽然不是很广泛，但它历史悠久，生活中应用物品也比较常见，所以从学以致用的角度来讲，使学生经历体会科学研究过程和方法是很有必要的，研究的问题在应用到实际生活中，会再次激发学生的研究热情，综上所述，对于摆的研究有多方面的益处，而且难易适中，比较符合六年级到八年级学生的学习能力和学习特点。
三、活动主要内容及重点、难点、创新点人类计时工具发展过程，研究单摆的运动特点，摆动周期如何确定，单摆周期与什么因素有关，单摆在生产、生活中的应用，了解伽利略对单摆的研究过程。
活动重点：摆的运动特点的探究活动难点：单摆的周期与哪些因素有关活动创新点：在整体活动中，涉及的知识范围比较广泛，所以在活动中教师和学生的灵感得到激发会发现一些新问题，产生一些新的想法，比如有的同学想利用单摆的运动特点来制作左右能打的武器，摆为什么能长时间往复运动而不停止，能否用单摆来驱动机械运转等新奇想法，所以本活动的主要创新点主要是探究活动中教师和学生思想火花的迸发。
四、具体活动过程、步骤第一课时：计时工具的简单发展过程时间单位，古代计时工具，现代计时工具。
秒表使用使用方法利用秒表测量：1、心跳时间。
2、估计1分钟，看看实际时间是多少。
3、读两段课文测出所以时间。
第二课时：单摆特点初步探究1、往复运动2、探究单摆运动的时间利用心跳来测定数据分析，单摆运动具有周期性第三课时：单摆周期测量工具：自制单摆，秒表注意事项：测量时摆长不变，摆动时偏角不能太大第四—第五课时：探究单摆周期与那些因素有关指导学生根据前节课的研究，分析猜想单摆的周期与那些因素有关，根据猜想来设计自己小组的实验猜想1：摆动周期可能与摆的质量有关？操作建议：在其他条件不变的情况下，改变摆的质量，然后测定周期是否变化。
摆的研究——精选推荐
摆的研究教学过程：一、直接出示课题：摆的研究。
1：摆的组成。
（老师出示实物摆，介绍摆的组成）师：同学们，今天老师给你们带来了一个摆，请同学们仔细观察这个摆，摆是由一根细线，一端系着一个重物，另一端固定在某一个点形成的一种装置叫做摆，这根细绳叫摆线，这个重物叫摆锤。
（边讲边操作），在这里有二个词：摆线、摆锤在后面的课堂中我们要用上它，请不要忘记他们的名字啦。
2：讨论并演示摆的制作。
（先让学生讨论制作摆需要的器材）师：如果老师让你们制作一个摆，你认为需要哪些器材？生：（线，摆锤）老师演示制作摆。
（今天我们的摆锤是用一个小桶里面装一个圆柱体的物体构成的。
）3：介绍摆的玩法师：老师的摆已经做好了，想知道怎么玩吗？生：（想）师：用你的两个手指轻轻地挟住摆锤，使摆线拉直，摆锤运动的平面和量角器所在的平面要保持平行，轻轻地自然松开你的手，不要用力，摆动的幅度不要太大（越小越好，尽量控制在10度范围以内，这样可以忽略摆幅对摆摆动快慢的影响，使实验更加精确和科学。
），还有注意不要让摆锤甩出去砸到人了。
清楚了吗？生：（清楚了）（教师演示玩的方法）师：下面我演示一次摆的玩法，请同学们帮我数一数摆了几次。
老师即兴抓住摆锤，问学生到底怎样才算摆一下？生：（学生发表意见）师：评价学生数摆动次数的方法的科学性。
即兴问：可不巧，最后停在一半时怎么算？生：师：好，现在想不想动手做一个摆来玩一玩？生：（想）师：好，在你们的桌子上有一个信封，信封里有我为同学们准备的摆锤，摆线我已经把它固定在你们实验桌上方形支座的横梁上了，等会儿，同学们只取出信封里的一个摆锤，信封里的其它的东西先暂时不拿出来，用拿出来的摆锤和已固定好的摆线做一个摆，做好以后，请举手示意。
5：学生动手做摆，并测量摆在10秒钟内摆动的次数。
师：做好了吗？生：（好了）师：老师统一计时，测一次你们的摆在10秒钟内摆几次。
要求：请每组的操作员正对着摆操作，其他同学监督操作员操作时摆幅不能超过10度，数数时，小声地数，各组操作员准备好，“一、二、开始” “停”6：按组的次序把你们的数据汇报一下。
摆的研究
摆的研究一、教学分析1、教材分析本单元关于摆的内容有《机械摆钟》、《摆的研究》、《做一个摆钟》三课。
这三课之间存在着递进的关系。
《机械摆钟》对《摆的研究》起到了铺垫的作用。
而《做一个摆钟》是针对于前两节课的一个检验应用和拓展。
这三课体现了学生们认知的循环过程。
2、教材地位《摆的研究》这一课让学生亲身经历了一个猜想——验证——分析这个完整的科学探究过程。
对猜测与摆的快慢有关的三个因素进行了验证，通过验证得到摆的快慢只与摆长这一个因素有关，只得到这个结论不是最终的目的。
关键是让学生们真真切切的学会解决问题的方法和策略。
3、学情分析本课的特点是经历一个验证猜测的科学探究过程。
学生们在玩摆的过程中猜测出了影响摆的快慢的有关因素，在猜测过程中学生们的原有认知发生了矛盾，从这里开始就激发了学生们的探究兴趣。
4、教学目标分析本课目标设定为：（1）知识目标：掌握科学概念，摆的快慢与摆绳的长度有关。
同一个摆，摆绳越长摆动越慢，摆绳越短摆动越快。
（2）能力目标：能够使用“控制变量”的实验方法搜集影响摆的快慢因素的证据，通过测量搜集、记录数据，并选择有效的数据支持证据；能够对影响摆的快慢有哪些因素作出假设，能够根据假设进行验证。
（3）情感目标：初步意识到精确测量结果的得到是需要反复测量;体验在摆的实验中对变量的精确控制可以提高实验的准确性。
5、教学重难点分析经历改变摆锤的重量、摆动幅度、摆线的长短对摆动次数是否产生影响的实验活动过程。
学会分析对比试验中的定变量关系。
6、教具准备分析教师准备：摆线，钩码，铁架台，记录单、秒表或电子表，课件。
采用工业用缝纫线，干扰因素影响最小。
对于摆锤，选用“大小一样的钢球，7、教法与策略这节课我对本课的教学设计和学法指导采用了直观教学、情境教学、启发教学、多媒体辅助教学和突出自主探究、自主交流、对话的教学策略。
引导学生经历一个十分典型的“实验观察——发现——推测——证实”的科学探究过程，从而让学生自己去解决有关摆的更多问题。
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2、同时上交打印版，由课代表收齐后，统 一交到基础楼704助教处。ห้องสมุดไป่ตู้
3、论文截止日期：2014年12月19日
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