基于手机传感器与phyphox的三线摆法测量刚体转动惯量实验研究 被引量：2

1

作者 胡馨月 肖灿 +1 位作者 管嘉祎 邱培镇 《湖州师范学院学报》 2025年第2期36-42,共7页

对利用光电门和智能计时计数器测定摆动周期的传统三线摆法测量刚体转动惯量的实验进行创新设计。通过设计制作专用的手机支架和固定结构,引入双手机系统,利用智能手机结合phyphox的高频数据采集能力、远程操控和数据传输功能,实现对摆... 对利用光电门和智能计时计数器测定摆动周期的传统三线摆法测量刚体转动惯量的实验进行创新设计。通过设计制作专用的手机支架和固定结构,引入双手机系统,利用智能手机结合phyphox的高频数据采集能力、远程操控和数据传输功能,实现对摆动周期的更高精度测量。通过刚体转动惯量的测量和平行轴定理的验证实验,证明该方案的可行性。 展开更多

关键词 手机传感器 phyphox 三线摆 转动惯量 摆动周期

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基于单片机系统的三线摆法测量转动惯量的实验装置研究

2

作者 徐宽源 张宝芳 林季资 《科技资讯》 2025年第20期97-99,共3页

三线摆法是大学物理实验项目中刚体转动惯量测量常采用的方法。在教学过程,老式三线摆仪器暴露摆动周期测量误差较大、摆动角度不易控制、高度测量误差大等诸多不足,对实验数据的准确性和教学效果产生重要影响。为解决这些问题,本文利... 三线摆法是大学物理实验项目中刚体转动惯量测量常采用的方法。在教学过程,老式三线摆仪器暴露摆动周期测量误差较大、摆动角度不易控制、高度测量误差大等诸多不足,对实验数据的准确性和教学效果产生重要影响。为解决这些问题,本文利用单片机系统对原实验装置进行改进。改进后的实验装置以STM32单片机作为主控芯片,实现对计算转动惯量所需参数的测量、储存和处理。系统设计采用双模式人机交互方案,既保留了传统物理按键操作方式,又新增了移动终端App控制功能,显著提升了操作便捷性。利用该装置,可以使实验操作更加简便、缩短实验时间、减少实验数据的测量误差,进而提高教学效果。 展开更多

关键词 三线摆 转动惯量 单片机 多传感器

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微波推力器独立系统的三丝扭摆推力测量 被引量：7

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作者 杨涓 刘宪闯 +4 位作者 王与权 汤明杰 罗立涛 金逸舟 宁中喜 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期362-371,共10页

为了探究微波推力器的推力性能,采用三丝扭摆推力测量方法对微波推力器独立系统开展推力测量实验,同时分析三丝扭摆推力测量装置的数理模型并实验测定其不确定度,由此判断实验测量结果的可信度。推力测量结果表明,现有实验条件下三丝扭... 为了探究微波推力器的推力性能,采用三丝扭摆推力测量方法对微波推力器独立系统开展推力测量实验,同时分析三丝扭摆推力测量装置的数理模型并实验测定其不确定度,由此判断实验测量结果的可信度。推力测量结果表明,现有实验条件下三丝扭摆推力测量装置能测出不低于3m N的推力,其相对不确定度为14%;在三丝扭摆推力测量装置的推力测量范围内,没有测出微波推力器独立系统显著的推力,而是在230W微波功率输出条件下测出推力在±0.7m N范围内波动,相对不确定度大于80%。 展开更多

关键词 微波推力器 三丝扭摆 推力测量 不确定度

原文传递

三线摆测刚体转动惯量:实验改进与教学体会 被引量：6

4

作者 李华锋 商宏学 王永 《力学与实践》 北大核心 2021年第5期766-770,共5页

三线摆测量刚体转动惯量是工科大类基础力学实验教学中的重要一环。尽管该实验已经过多年的教学实践和改进,但学生的实验结果常不尽如人意,这极大地挫伤了其学习积极性。本文介绍浙江大学力学实验教学中心实验团队近年来对三线摆实验所... 三线摆测量刚体转动惯量是工科大类基础力学实验教学中的重要一环。尽管该实验已经过多年的教学实践和改进,但学生的实验结果常不尽如人意,这极大地挫伤了其学习积极性。本文介绍浙江大学力学实验教学中心实验团队近年来对三线摆实验所做的诸多改进及教学体会,以期能起到抛砖引玉之功。 展开更多

关键词 三线摆 转动惯量 误差分析 实验改进 教学体会

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不同摆角对三线摆测量转动惯量的影响 被引量：7

5

作者 朱瑜 潘永丰 左安友 《湖北民族学院学报（自然科学版）》 CAS 2014年第2期156-158,161,共4页

采用三线摆法测量物体的转动惯量，讨论在大摆角（大于5°）下悬盘、圆环和圆盘的转动惯量与理论值的差距，发现当摆角在5°～15°时三种待测物的测量结果误差均在5％以内，而当摆角取2°～3°时，周期测量值的起... 采用三线摆法测量物体的转动惯量，讨论在大摆角（大于5°）下悬盘、圆环和圆盘的转动惯量与理论值的差距，发现当摆角在5°～15°时三种待测物的测量结果误差均在5％以内，而当摆角取2°～3°时，周期测量值的起伏反而较大，导致转动惯量的测量值误差较大。所以笔者认为在实验中对摆角的要求不需严格规定在小于5°的范围内，只要不超过15°即可。 展开更多

关键词 三线摆 大摆角 转动惯量

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利用智能手机测定刚体转动惯量 被引量：7

6

作者 李正天 胡琦珩 +3 位作者 冯一帆 宋伊 李啸越 丁益民 《物理与工程》 2017年第6期108-110,共3页

基于传统方法,将智能手机与传统方法相结合,将其运用于传统三线摆测量刚体的转动惯量实验之中,利用智能手机自带的角速度传感器和SensorKinetics传感器软件,通过绘制"角速度—时间"图像来进行周期的计算,再将得到的两次周期... 基于传统方法,将智能手机与传统方法相结合,将其运用于传统三线摆测量刚体的转动惯量实验之中,利用智能手机自带的角速度传感器和SensorKinetics传感器软件,通过绘制"角速度—时间"图像来进行周期的计算,再将得到的两次周期数值代入原计算公式中,进而求得刚体转动惯量。经过多次实验后,利用智能手机得到的结果和传统方法相近,与理论值比较其相对误差也较小。在传统三线摆实验中运用智能手机不仅测量方便,而且增加了实验的趣味性和可操作性。 展开更多

关键词 三线摆 转动惯量 智能手机 SensorKinetics

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三线摆摆线质量对转动惯量精确测量的影响 被引量：8

7

作者 葛宇宏 葛志利 《力学与实践》 CSCD 北大核心 2012年第6期50-54,共5页

三线摆法是测量转动惯量的常用方法,理论上通常都是把摆线作理想处理(即摆线质量趋于0),但在工程测量中,被测工件往往较重,摆线不再是轻质细线,摆线质量势必会对空载悬盘的转动惯量测量产生影响.本文应用哈密顿原理和变量替换,导出三线... 三线摆法是测量转动惯量的常用方法,理论上通常都是把摆线作理想处理(即摆线质量趋于0),但在工程测量中,被测工件往往较重,摆线不再是轻质细线,摆线质量势必会对空载悬盘的转动惯量测量产生影响.本文应用哈密顿原理和变量替换,导出三线摆摆线的变张力弦振动方程,通过对摆线与悬盘连接点(x=0)的运动状态讨论,推得摆线质量不能忽略情形下的对称式三线摆的转动惯量计算式,并借助于MATLAB软件快速便利地进行计算. 展开更多

关键词 转动惯量 三线摆 哈密顿原理 贝塞耳函数

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三丝扭摆微推力在线测量方法及不确定度分析 被引量：17

8

作者 宁中喜 范金蕤 《测控技术》 CSCD 北大核心 2012年第5期45-48,共4页

介绍了一种利用三丝扭摆在线标定和测量毫牛级微推力的方法,该方法采用扭矩平衡和光杠杆放大的原理,将推力器的微小推力转化为光斑的大位移。为消除环境和热等诸多外界因素的影响,使用了砝码在线标定方法,并分析了其测量不确定度。结果... 介绍了一种利用三丝扭摆在线标定和测量毫牛级微推力的方法,该方法采用扭矩平衡和光杠杆放大的原理,将推力器的微小推力转化为光斑的大位移。为消除环境和热等诸多外界因素的影响,使用了砝码在线标定方法,并分析了其测量不确定度。结果表明,使用该方法后在有效的推力测量范围内合成不确定度最小可达到1.5%。 展开更多

关键词 三丝扭摆 微推力测量 在线标定 不确定度

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三线摆加上刚体后振动周期变化的研究 被引量：7

9

作者 王玉清 杨能勋 黄保瑞 《大学物理》 北大核心 2009年第4期14-17,共4页

根据振动方程从理论上推导了三线摆放上刚体后振动周期的变化规律,设计了一个新实验,对各种条件下摆的振动周期进行测量,用图解法直观地揭示了三线摆放上刚体后振动周期的变化规律,结果表明理论与实验得到的结论一致,从而加深学生对刚... 根据振动方程从理论上推导了三线摆放上刚体后振动周期的变化规律,设计了一个新实验,对各种条件下摆的振动周期进行测量,用图解法直观地揭示了三线摆放上刚体后振动周期的变化规律,结果表明理论与实验得到的结论一致,从而加深学生对刚体动力学的理解. 展开更多

关键词 三线摆 振动周期 回转半径 质量分布

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三线摆实验中摆角偏大产生的误差及修正方法 被引量：10

10

作者 庞通 黄艺荣 +2 位作者 徐依斓 陈乾 戴玉蓉 《大学物理实验》 2015年第1期96-98,共3页

研究了三线摆实验中摆角偏大(5°<θ<20°)时对测量转动惯量产生的误差和修正办法。实验发现随着摆角的增大,测得的圆盘转动惯量也会相应偏大,从而导致测量误差增大。文章通过进一步的理论分析解释了这一现象,并对测量结... 研究了三线摆实验中摆角偏大(5°<θ<20°)时对测量转动惯量产生的误差和修正办法。实验发现随着摆角的增大,测得的圆盘转动惯量也会相应偏大,从而导致测量误差增大。文章通过进一步的理论分析解释了这一现象,并对测量结果进行了系统误差修正。 展开更多

关键词 三线摆 转动惯量 系统误差

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Unity3D在虚拟物理实验设计中的应用 被引量：11

11

作者 汪昭 魏江 徐文娟 《常熟理工学院学报》 2015年第6期112-115,共4页

以三线摆为例,介绍了使用Unity3D技术设计虚拟物理实验的主要过程和方法。总结了Unity3D技术优缺点以及其技术前景。

关键词 UNITY3D 虚拟物理实验 三线摆

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单片机在三线摆实验中的应用 被引量：6

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作者 刘建国 陈鸣 《大学物理》 北大核心 2003年第4期29-31,共3页

介绍了用 80 3 2单片机辅助三线摆实验的原理和方法 。

关键词 三线摆实验 单片机 转动惯量 刚体动力学 转动规律

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三线摆测转动惯量时高度对测量结果的影响 被引量：10

13

作者 朱瑜 邵雪纯 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2015年第8期16-18,31,共4页

通过改变高度（20--110 cm）来分别测量下悬盘、圆盘、圆柱及两叠加圆盘的转动惯量,根据测量误差来分析高度变化对转动惯量测量值的影响。实验发现,高度在20--60 cm范围内的测量误差稍小于在65--110 cm范围内的测量误差,从操作方便、制... 通过改变高度（20--110 cm）来分别测量下悬盘、圆盘、圆柱及两叠加圆盘的转动惯量,根据测量误差来分析高度变化对转动惯量测量值的影响。实验发现,高度在20--60 cm范围内的测量误差稍小于在65--110 cm范围内的测量误差,从操作方便、制造经济的角度,高度在20∽60 cm范围内更为合适。并且,与一个圆盘时的测量误差相比,两叠加圆盘的测量误差明显增大,这说明厚度的增加使得测量的误差增大。另外,由于系统误差的影响,下悬盘的测量值与理论值相比均偏大,而圆盘和圆柱的测量结果在进行处理时已消去了系统误差,故与理论值相比时大、时小。 展开更多

关键词 三线摆 转动惯量 三线摆高度 三线摆厚度

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基于传递函数的三线摆法转动惯量测量分析 被引量：2

14

作者 王占富 谢丽萍 《科学技术与工程》 北大核心 2012年第2期402-403,412,共3页

在传统三线摆方法的基础上,引入传递函数的方法,推导出基于传递函数的三线摆系统转动惯量表达式,考虑了空气阻力和其它阻尼情况对三线摆系统的影响,同时可一定程度增大系统摆动角度,克服了三线摆系统小角度摆动周期测量误差大的缺点。... 在传统三线摆方法的基础上,引入传递函数的方法,推导出基于传递函数的三线摆系统转动惯量表达式,考虑了空气阻力和其它阻尼情况对三线摆系统的影响,同时可一定程度增大系统摆动角度,克服了三线摆系统小角度摆动周期测量误差大的缺点。应用最小条件系统识别法,可最终求得被测物体转动惯量。 展开更多

关键词 三线摆 传递函数 转动惯量 最小条件

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基于电磁感应的三线摆周期测量装置的研制 被引量：3

15

作者 石明吉 刘斌 +2 位作者 李波波 赵晓洁 薛媛媛 《物理与工程》 2019年第4期88-92,共5页

文章介绍了一种基于电磁感应的三线摆周期测量装置的工作原理、性能和实验结果。该装置由电感式接近开关,数据采集系统,电源和电脑构成。通过模拟量线性电感式接近开关将三线摆扭摆时下盘的升降转换成电压信号的变化,然后利用数据采集... 文章介绍了一种基于电磁感应的三线摆周期测量装置的工作原理、性能和实验结果。该装置由电感式接近开关,数据采集系统,电源和电脑构成。通过模拟量线性电感式接近开关将三线摆扭摆时下盘的升降转换成电压信号的变化,然后利用数据采集系统采集并在电脑上实时显示与存储。实时显示可以杜绝漏计导致的周期计数错误现象,存储的数据可以进一步分析三线摆扭摆情况。由于采集的数据量比较大,数据包含的信息也更丰富。由于电感式接近开关输出的电压信号含有不同频率的成分,尝试利用快速傅里叶变换法处理数据,将时域信号转换成频域信号。利用频谱分析可以排除高频震荡信号对扭摆周期测量的影响,确保周期测量准确。利用市场上现有的光电测量装置和基于电磁感应的三线摆周期测量装置进行对比实验,测量三线摆下盘的转动惯量。实验结果表明:利用现有的光电测量装置,相对误差为1%;利用基于电磁感应的三线摆周期测量装置,相对误差可达0.9%,说明基于电磁感应的三线摆周期测量装置的准确度可以与现有光电测量装置相媲美。此外,该测量装置调节更简便、可靠性更高,因此,具有一定的推广和使用价值。 展开更多

关键词 转动惯量 三线摆 电磁感应 模拟量线性接近开关 傅里叶变换

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长摆线三线摆大摆角摆动测定刚体转动惯量 被引量：5

16

作者 葛宇宏 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2010年第6期792-796,共5页

采用拉格朗日方程建立三线摆摆动微分方程,通过对测量结果的误差分析,结合实际经验指出摆线长度、悬盘半径R和垫盘半径r的大小、R与r的差值、计算过程中近似处理带来的潜在误差等因素,不仅直接影响测量结果的精准度,同时还影响系统的稳... 采用拉格朗日方程建立三线摆摆动微分方程,通过对测量结果的误差分析,结合实际经验指出摆线长度、悬盘半径R和垫盘半径r的大小、R与r的差值、计算过程中近似处理带来的潜在误差等因素,不仅直接影响测量结果的精准度,同时还影响系统的稳定性,并提出三线摆悬盘半径R、垫盘半径r、摆长l这3个量之间的取值关系,从理论上阐述了采用"长摆线三线摆大摆角摆动"比"短摆线三线摆微摆角摆动"测定刚体转动惯量,系统更稳定、读数更方便、结果更精确、可信度更高。 展开更多

关键词 长摆线三线摆 大摆角摆动 转动惯量 潜在误差 拉格朗日方程

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组合式摆动实验仪的研制 被引量：3

17

作者 毛爱华 蔡禄 《大学物理实验》 2016年第5期106-109,共4页

介绍一种组合式摆动实验仪,它可以将三线摆、两线摆、扭摆和单摆这四种实验仪器巧妙组合在一起,成为一种新的实验仪,具有一台实验仪测量多种摆动的功能,可以实现多种物理量的测量以及对不同摆动规律的研究,有效节约购置仪器成本。

关键词 三线摆 两线摆 扭摆 单摆 组合式摆动实验仪

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利用三线摆验证转动惯量的平行轴定理 被引量：2

18

作者 王丽南 陈殿伟 《大学物理实验》 2004年第4期43-45,共3页

本文巧妙的利用三线摆,提出了验证转动惯量平行轴定理的新方法,并进行了具体的实验验证。

关键词 平行轴定理 转动惯量 三线摆 实验验证 具体

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三线摆周期的旋转矢量求法 被引量：4

19

作者 何勤 《物理实验》 北大核心 2001年第8期43-45,共3页

由能量方程出发 ,引入新变量 ,用旋转矢量法讨论了三线摆大角度摆动时的周期 .

关键词 三线摆 旋转矢量 周期

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三线摆测量刚体转动惯量实验的不确定度分析 被引量：8

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作者 万志龙 《长春师范学院学报（自然科学版）》 2010年第5期28-31,共4页

不确定度是大学物理实验中反映测量结果可靠程度的重要指标,但在教学中由于计算过程较为复杂而往往被忽略。本文以三线摆测量刚体转动惯量实验为例系统地讨论了不确定度,并给出了计算方法;分析了不确定的来源,并提出了改进措施。

关键词 三线摆 转动惯量 不确定度

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