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计及运动学与单摆模型的起重机运动分析
1
作者 刘义强 《机械管理开发》 2026年第1期275-277,共3页
桥式起重吊车运行中很容易出现负载振荡,且若负载货物内有液体时,振荡更为剧烈。现有的运动分析方法对此类情况考虑不足,导致分析结果偏差较大。为解决此问题,研究提出了一个计及运动学和单摆模型的起重机运动分析方法。该方法在建立单... 桥式起重吊车运行中很容易出现负载振荡,且若负载货物内有液体时,振荡更为剧烈。现有的运动分析方法对此类情况考虑不足,导致分析结果偏差较大。为解决此问题,研究提出了一个计及运动学和单摆模型的起重机运动分析方法。该方法在建立单摆模型的基础上引入质量弹簧阻尼系统来优化模型,实现运动分析。此外,研究根据分析结果制定了起重机运行参数优化策略,通过滑膜控制和最优时间规划以提高系统的稳定性和响应速度。实验结果表明,研究提出的仿真分析模型与实际运行情况的拟合度保持在0.92以上。应用控制方法后,起重机最大残留振荡角度仅为0.17°,轨迹误差为0.63 m,响应时间为1.68 s。研究提出的优化策略能够显著有效提高起重机作业的安全性与效率,为起重机运行控制提供新的思路。 展开更多
关键词 运动学 单摆模型 滑膜控制 负载振荡 起重机
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深入剖析单摆碰撞模型的动量守恒条件
2
作者 吴慧君 《物理教学探讨》 2026年第1期70-72,76,共4页
以物理教学中三种典型的单摆碰撞模型为例,分析各模型在水平方向上的动量守恒成立条件。利用刚体力学中的转动定理和质心运动定理,定量推导“轻杆+摆球”碰撞模型和匀质刚性杆单摆碰撞模型。结果表明,前者无论是固定杆还是铰链杆均满足... 以物理教学中三种典型的单摆碰撞模型为例,分析各模型在水平方向上的动量守恒成立条件。利用刚体力学中的转动定理和质心运动定理,定量推导“轻杆+摆球”碰撞模型和匀质刚性杆单摆碰撞模型。结果表明,前者无论是固定杆还是铰链杆均满足动量守恒条件,而后者在一般情况下不满足动量守恒条件,但当撞击点距离转轴2/3杆长时满足动量守恒条件,据此纠正现阶段教学中存在的认识偏差。 展开更多
关键词 单摆碰撞问题 动量守恒定律 轴反力 质心运动定律 转动定理
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人教社新旧版次物理教材对比研究——以一幅单摆插图两处科学修正为例
3
作者 吴文肖 《中学物理教学参考》 2025年第19期40-44,共5页
以人教社2019年和2020年两版教材为例,分析单摆插图中出现的形状及实验极值数据的两处修正,结合单摆简谐运动规律,利用泰勒展开、调和项误差取舍及GeoGebra软件确定出摆线拉力随时间变化实验曲线;详细探究允许误差区间内球重与极值关联... 以人教社2019年和2020年两版教材为例,分析单摆插图中出现的形状及实验极值数据的两处修正,结合单摆简谐运动规律,利用泰勒展开、调和项误差取舍及GeoGebra软件确定出摆线拉力随时间变化实验曲线;详细探究允许误差区间内球重与极值关联间可替换关系,分析、比较两版次教材中摆线拉力、球重理论与实验或标准值的合理性特征,阐释教材插图细微变迁的科学原理和人文精神。 展开更多
关键词 新旧版次 物理教材 单摆插图 科学修正 定量研究 误差分析
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数字赋能高中物理实验教学——以“单摆”的教学为例
4
作者 余自锋 《中学理科园地》 2025年第6期78-80,共3页
在进行单摆教学时,教师需要对单摆可近似为简谐运动的条件进行讲解,通过数学建模得到图像,但由于传统学生实验的受限,无法提供具体数字验证。针对传统单摆实验的不足,改进实验装置,运用光电门和微力传感器测量单摆的周期,推导并观测摆... 在进行单摆教学时,教师需要对单摆可近似为简谐运动的条件进行讲解,通过数学建模得到图像,但由于传统学生实验的受限,无法提供具体数字验证。针对传统单摆实验的不足,改进实验装置,运用光电门和微力传感器测量单摆的周期,推导并观测摆绳的实时受力情况;通过Tracker软件得到单摆水平方向的x-t图像、水平速度vx-t图像。实验验证了单摆在摆角等于3°时,摆绳的受力特征以及运动特征符合简谐运动的周期性、对称性。 展开更多
关键词 实验教学 数字技术 单摆实验 单摆周期
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基于TPACK理论的力学实验教学案例探讨——以单摆测量重力加速度实验为例
5
作者 汪亚平 拉龙措 +1 位作者 张强英 宁长春 《实验室研究与探索》 北大核心 2025年第6期173-178,共6页
针对民族地区师范生实验教学能力薄弱的现状,探索基于TPACK框架的师范生培养路径。以单摆测重力加速度实验为例,通过整合学科知识、教学法知识以及教育技术知识,明确了教学目标。以实验探究、SPSS数据处理、Tracker物理影像分析的教学... 针对民族地区师范生实验教学能力薄弱的现状,探索基于TPACK框架的师范生培养路径。以单摆测重力加速度实验为例,通过整合学科知识、教学法知识以及教育技术知识,明确了教学目标。以实验探究、SPSS数据处理、Tracker物理影像分析的教学活动链,采用问题导向的项目式教学策略,将教育技术工具与物理实验教学有机融合,重建了教学方案。教学实践表明,将SPSS、Tracker与经典力学实验相结合,师范生TPACK素养和实验设计的技术整合能力均得到了显著提升。 展开更多
关键词 单摆实验 整合技术的学科教学知识 项目式教学 师范生教育 物理实验教学
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一类单摆方程的Poincaré分支
6
作者 徐俊文 吴红星 孙杨剑 《数学物理学报(A辑)》 北大核心 2025年第3期843-849,共7页
该文主要研究了一类单摆方程在二阶三角多项式扰动下产生的极限环个数.通过改进相应的Abelian积分零点个数上界判别法,可以得出其包含原点的周期环域至多分支出2个极限环(计重数).
关键词 单摆方程 POINCARÉ分支 Abelian积分 极限环
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大摆幅单摆的运动研究 被引量：2
7
作者 乔文华 《聊城师院学报（自然科学版）》 2002年第4期88-89,共2页
详细讨论了单摆的运动情况,指出了两种不同的单摆(刚性摆和柔性摆)在大摆幅的情况下运动的区别。并与小摆幅的情况做了对比,从而对单摆的运动规律有了一个更加完整的认识。
关键词 单摆 单摆振幅 单摆周期 刚性摆 柔性摆 运动规律 运动方程
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单摆-电磁式振动能量收集器设计及实验
8
作者 龙雅婷 姚曙光 李盈利 《机械科学与技术》 北大核心 2025年第6期929-937,共9页
振动式能量收集器属于绿色能源创造技术,通过收集工程系统振动能量转换为电能,不断地为系统微电子“供电”。基于电磁感应原理设计了单摆-电磁式振动能量收集器,在COMSOL平台进行感应特性分析及感应特性影响因素的有限元仿真分析,并进... 振动式能量收集器属于绿色能源创造技术,通过收集工程系统振动能量转换为电能,不断地为系统微电子“供电”。基于电磁感应原理设计了单摆-电磁式振动能量收集器,在COMSOL平台进行感应特性分析及感应特性影响因素的有限元仿真分析,并进行了输出性能实验。结果表明:由套筒、转子、挂件、磁铁、线圈和绳索组成的单摆-电磁式振动能量收集器结构简单,质量轻,约200 g,体积小,约30 cm^(3),固有频率在70~80 Hz之间。在20 Hz的振动频率和8 mm的小振幅下,收集器的输出电压为240 mV。 展开更多
关键词 能量收集器 单摆-电磁式 电磁感应
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基于重现理论的单摆系统非线性动力学特性研究
9
作者 王立媛 《物理与工程》 2025年第3期44-49,56,共7页
本文利用分岔图、相图、重现图和重现量化等方法,研究了有阻尼、不同驱动力作用下单摆往复和旋转运动的非线性动力学特性。结果表明:重现图和重现量化测度能够辨识周期运动和混沌运动特征,随着驱动力的增加,单摆系统经历了由周期到混沌... 本文利用分岔图、相图、重现图和重现量化等方法,研究了有阻尼、不同驱动力作用下单摆往复和旋转运动的非线性动力学特性。结果表明:重现图和重现量化测度能够辨识周期运动和混沌运动特征,随着驱动力的增加,单摆系统经历了由周期到混沌以及再由混沌到周期的演变过程,相图和重现图能够清晰展示系统运动轨线的时空分布,重现量化测度中熵和重现时间增加,而最大对角线长度减小,意味着系统复杂性和轨道分离速度增加。 展开更多
关键词 单摆 分岔图 相图 重现图 重现量化分析
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基于学习进阶的中学物理教学设计——以“单摆”为例 被引量：1
10
作者 唐成晨 《物理教学探讨》 2025年第4期40-47,共8页
“单摆”是中学物理教学的重要组成部分,蕴含着极丰富的教育价值。以学习进阶理论为指导,对“单摆”一节进行了重新设计。通过“单摆”核心概念的建构、“简谐运动”的证明、“单摆”周期影响因素的定性和定量研究、传统实验与现代信息... “单摆”是中学物理教学的重要组成部分,蕴含着极丰富的教育价值。以学习进阶理论为指导,对“单摆”一节进行了重新设计。通过“单摆”核心概念的建构、“简谐运动”的证明、“单摆”周期影响因素的定性和定量研究、传统实验与现代信息技术的融合,设置驱动问题,整合教学活动,实现学生概念理解与思维能力的进阶,促使其物理核心素养的培养。 展开更多
关键词 核心素养 学习进阶 教学设计 单摆
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基于Phyphox软件测单摆重力加速度实验的改进
11
作者 许琼 王晓璐 《物理教学探讨》 2025年第5期62-65,共4页
单摆实验是高中物理学生必做实验,在实验过程中,很难确保小球在同一平面内运动,人为计数单摆运动周期容易产生误差。基于此,将传统实验的单摆线改为双摆线,确保小球在同一平面内运动,同时利用手机软件Phyphox中的近距秒表来测量小球运... 单摆实验是高中物理学生必做实验,在实验过程中,很难确保小球在同一平面内运动,人为计数单摆运动周期容易产生误差。基于此,将传统实验的单摆线改为双摆线,确保小球在同一平面内运动,同时利用手机软件Phyphox中的近距秒表来测量小球运动的周期,并探究了当等效摆长约为100cm时实验误差最小。改进后的实验装置提高了测量精度,测出的重力加速度值更贴合当地重力加速度的真实值,有利于培养学生的创新思维。 展开更多
关键词 单摆 Phyphox 双摆线 重力加速度
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单摆运动数字化实验工具的开发与教学实践
12
作者 魏鹏飞 傅彤 《实验教学与仪器》 2025年第12期68-69,78,共3页
针对传统单摆实验教学中实验条件不稳定、数据采集精度低、实验过程不可控等问题,依据《普通高中物理课程标准(2017年版2020年修订)》要求,基于Python语言开发一种单摆数字化实验工具。该数字化实验工具具备参数调整、周期计算、图像更... 针对传统单摆实验教学中实验条件不稳定、数据采集精度低、实验过程不可控等问题,依据《普通高中物理课程标准(2017年版2020年修订)》要求,基于Python语言开发一种单摆数字化实验工具。该数字化实验工具具备参数调整、周期计算、图像更新、动画模拟及数据采集与分析等功能,为学生提供了直观、稳定的交互性实验探究平台,不仅满足基础实验要求,还支持拓展实验,有效弥补了传统实验教学的不足。 展开更多
关键词 单摆运动 数字化实验 工具开发 教学实践
原文传递
巧用传感器与轻杆优化单摆周期测量实验
13
作者 王琳 王晓璐 《中学理科园地》 2025年第2期68-70,共3页
针对目前“测量单摆周期实验”装置测量数据不准确、小球不限于铅直平面摆动等问题。设计采用传感器和单片机辅助测量数据、轻杆控制小球摆动,以减小实验误差。该改进装置操作简便、数据精确,可以有效提高实验教学效率,促进学生核心素... 针对目前“测量单摆周期实验”装置测量数据不准确、小球不限于铅直平面摆动等问题。设计采用传感器和单片机辅助测量数据、轻杆控制小球摆动,以减小实验误差。该改进装置操作简便、数据精确,可以有效提高实验教学效率,促进学生核心素养发展。 展开更多
关键词 单摆周期 实验改进 误差分析
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基于单摆模型的桥式抓斗卸船机抓斗运行路径分析 被引量：1
14
作者 陈杨 《起重运输机械》 2025年第6期63-67,共5页
文中对桥式抓斗卸船机的机构组成及工作原理进行了阐述,同时基于单摆模型对桥式抓斗卸船机的抓斗运行路径进行了模拟仿真分析,分析所得数据对桥式抓斗卸船机的运行路径进行一致性及安全校验,为桥式抓斗卸船机的操作、控制提供了数据依据... 文中对桥式抓斗卸船机的机构组成及工作原理进行了阐述,同时基于单摆模型对桥式抓斗卸船机的抓斗运行路径进行了模拟仿真分析,分析所得数据对桥式抓斗卸船机的运行路径进行一致性及安全校验,为桥式抓斗卸船机的操作、控制提供了数据依据,并为进一步优化桥式抓斗卸船机的抓斗运行路径提供了一种分析方法。 展开更多
关键词 桥式抓斗卸船机 单摆模型 抓斗运行路径 仿真分析
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两类不确定单摆系统的确信可靠性分析
15
作者 赵云鹏 刘利英 《聊城大学学报(自然科学版)》 2025年第5期654-662,678,共10页
确信可靠性理论是一种有效的小样本数据系统可靠性分析工具。本文提出了确信可靠函数和确信可靠寿命两类确信可靠性指标,并分别研究了对数效用不确定时变摆模型和时间偏移不确定时变摆模型。首先,基于对数效用函数,构建了对数效用不确... 确信可靠性理论是一种有效的小样本数据系统可靠性分析工具。本文提出了确信可靠函数和确信可靠寿命两类确信可靠性指标,并分别研究了对数效用不确定时变摆模型和时间偏移不确定时变摆模型。首先,基于对数效用函数,构建了对数效用不确定时变摆模型,并推导出其确信可靠函数的解析表达式,同时给出了确信可靠寿命的计算公式和数值算法。其次,将单摆系统的噪声建模为线性时间偏移噪声,提出了时间偏移不确定时变摆模型,推导出其确信可靠函数的计算公式,并给出数值求解方法。数值算例表明这两类确信可靠性指标能够有效衡量这两类不确定单摆系统的可靠性,为不确定性系统的小样本可靠性分析提供了新的理论依据和计算工具。 展开更多
关键词 不确定微分方程 确信可靠性 不确定单摆方程 不确定逆分布函数
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基于数值模拟探究单摆大角度摆动周期
16
作者 邱先明 李衣康 《物理教学探讨》 2025年第5期70-72,共3页
对单摆以任意初始角度摆动的周期进行理论推导,取一系列特定角度计算单摆摆动周期,并通过数值分析得到周期与角度关系图像,进而分析角度对周期的影响。利用所得周期与角度关系同小角度摆动周期T_(0)=2π√L/g进行对比,得出相应角度区间... 对单摆以任意初始角度摆动的周期进行理论推导,取一系列特定角度计算单摆摆动周期,并通过数值分析得到周期与角度关系图像,进而分析角度对周期的影响。利用所得周期与角度关系同小角度摆动周期T_(0)=2π√L/g进行对比,得出相应角度区间取近似后出现的偏差,验证小角度下单摆周期公式T_(0)=2π√L/g二的正确性,并分析对小角度范围定义的合理性。 展开更多
关键词 单摆 角度 周期 小角度
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转动参考系中单摆运动的仿真模拟与实验演示
17
作者 陈凌志 黄红梅 李延龄 《物理通报》 2025年第12期27-31,共5页
针对自由释放的初始条件,建立了转动参考系中单摆运动的极坐标方程,并推导出运动轨迹方程.借助Mathematica仿真,揭示了振动圆频率与圆盘角速度的比值为有理数时轨迹形态及其周期性特征的规律.最后通过自制简易的惯性力效应可视化装置,... 针对自由释放的初始条件,建立了转动参考系中单摆运动的极坐标方程,并推导出运动轨迹方程.借助Mathematica仿真,揭示了振动圆频率与圆盘角速度的比值为有理数时轨迹形态及其周期性特征的规律.最后通过自制简易的惯性力效应可视化装置,并借助Tracker软件辅助探究了轨迹形态与圆频率比之间的关系,为转动参考系教学提供案例参考. 展开更多
关键词 转动参考系 单摆 惯性力 MATHEMATICA TRACKER
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基于Tracker软件的单摆大幅角自由运动实验研究
18
作者 赵蕊琪 龙语诺 张亮 《大学物理实验》 2025年第6期83-87,共5页
基于高速摄像机和Tracker软件,对单摆的大幅角自由运动开展实验研究,探索单摆运动的基本规律。实验记录并研究了不同初始摆角和摆长下,单摆的运动参数。通过实测数据和理论模型分析,验证了单摆大幅角运动的非线性振动特性,发现了在低阻... 基于高速摄像机和Tracker软件,对单摆的大幅角自由运动开展实验研究,探索单摆运动的基本规律。实验记录并研究了不同初始摆角和摆长下,单摆的运动参数。通过实测数据和理论模型分析,验证了单摆大幅角运动的非线性振动特性,发现了在低阻尼系数条件下,单摆主要做欠阻尼准周期运动,且初始摆角越大和摆长越小,运动衰减越明显。该研究结果可为相关理论研究和教学提供分析思路与参考。 展开更多
关键词 单摆 大幅角 非线性振动 周期 阻尼系数
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自制多功能单摆实验仪
19
作者 罗斌 范欣愉 李红梅 《实验教学与仪器》 2025年第1期106-108,115,共4页
物理实验在中学物理教学中有着重要作用,各类实验对应不同的实验仪器。人教版教材中的单摆实验仪器功能单一,进行不同实验时需要更换实验仪器,且手动释放摆球易形成圆锥摆。自制可探究影响单摆周期的因素、测量重力加速度等实验的多功... 物理实验在中学物理教学中有着重要作用,各类实验对应不同的实验仪器。人教版教材中的单摆实验仪器功能单一,进行不同实验时需要更换实验仪器,且手动释放摆球易形成圆锥摆。自制可探究影响单摆周期的因素、测量重力加速度等实验的多功能单摆实验仪,并结合信息技术手段进行实验,能提高单摆实验数据的精确性,增强学生对单摆模型的理解,有利于教育教学价值的实现和学生物理学科核心素养的培育。 展开更多
关键词 多功能 自制教具 单摆 物理实验
原文传递
基于实验改进培养科学思维——以“用单摆测量重力加速度”为例
20
作者 张日伙 《中学物理教学参考》 2025年第30期58-60,共3页
针对人教版高中教科书《物理》选择性必修第一册“用单摆测量重力加速度”实验的悬点固定问题展开研究,发现教材中“长尾夹+铝合金圆管”的悬点设计无法稳定固定,导致重力加速度计算出现偏差。通过对比实验的量化影响后,提出换成竹签、... 针对人教版高中教科书《物理》选择性必修第一册“用单摆测量重力加速度”实验的悬点固定问题展开研究,发现教材中“长尾夹+铝合金圆管”的悬点设计无法稳定固定,导致重力加速度计算出现偏差。通过对比实验的量化影响后,提出换成竹签、强力蝴蝶夹等改进方案,解决悬点问题,为教材编写与物理实验教学提供参考。 展开更多
关键词 单摆 固定悬点 实验误差 实验改进
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