单摆体现了时间的本质(稿)

单摆体现了时间的本质

胡良

深圳市宏源清实业有限公司

摘要：采用一根绝对挠性且长度不变；同时，质量可忽略的线悬挂一个质点；在重力作用下，在铅垂平面内作周期运动，就是单摆。单摆在摆角很小的条件下振动时，视为简谐运动。关键词:单摆，频率，量子场论；引力场；粒子

分类号：O413.1，O 412.3，O572.3

作者：总工，高工，硕士，董事

1单摆的内涵

单摆是由理想化摆球及摆线组成，通常视摆球为质点。通常，摆线的质量非常小，不具有伸缩性；而摆球密度较大，并且摆球的半径比摆线的长度小很多，由摆线及摆球构成单摆。

单摆周期与振幅无关，单摆回复力指重力沿切线方向并指向平衡位置的分力。最简单的摆是绕一个悬点来回摆动的物体；如果摆球相当大，绳的质量不能忽略，就构成复摆了。

2单摆与时间的联系

采用一根绝对挠性且长度不变；同时，质量可忽略的线悬挂一个质点；在重力作用下，在铅垂平面内作周期运动，就是单摆。单摆在摆角很小的条件下振动时，视为简谐运动。单摆运动的周期公式：

g L T *2π=，其中L 是指摆长，g 是指某点重力加速度。

可见，单摆做简谐运动的周期与摆长平方根成正比；而与重力加速度平方根成反比。摆动周期与摆动幅度无关的属性称为摆的等时性。根据能量常数理论，

)

*(1)]*(*)2*2[(1*2)]

*2(*[)]*2/([*2)]*2/([*2*2b n b n b n n n n n f f f f f V f V g f V g L T =====πππππππππ 其中，n V 表达摆的内禀一维空间速度，n n n n V L f f ==)*2(**πλ，n f 表达摆的频率。b V 表达背景孤立体系内禀的一维空间速度，b b b b V L f f ==*)*2(*πλ，b f 表达背景空间的频率。

实际上，是下列能量表达式的具体应用。

)]

/(*)*)[(*()]/(*)*[(**]*[*]*[][*]*[*]*[*)2()2(2)2()2(1)2(2)2(1)2(2)2(1)2()3(b n b n n n b n b n n n n n n n n n n n n n n n n n f V f f V f V f V V V V V V V V V V V V V V V V V λ+=+=+==，

其中，n n n V f =λ*，b f 是背景空间频率。摆的受迫振动是指出用与单摆周期相同的时间间隔对其施加作用，使本来静止的单摆做摆幅越来越大的摆动。对于复摆运动，假若将物体的质量集中于复摆的摆动中心，则复摆可视为单摆，其摆锤质量就是物体质量，而摆长就是该点到悬挂点距离。

时间和空间的本质

不连续时空观的探讨及发展翟帅摘要：目前国内研究的大多是爱因斯坦的四维连续时空，而本文的工作是以圈量子理论为主要依据，并进一步发展，使之成为描述时空特点的完善的理论。为什么时空总是和热力学产生那么多深刻的联系呢，因为能量是时空产生的原因，而热即是能量的一种。关键词：不连续时空能量芝诺悖论圈量子理论、、目前时空的理论 1、广义相对论爱因斯坦的时空是四维的弯曲连续时空，在这个时空，没有直线。引力和电磁力都可以用时空弯曲来解释。毋庸置疑，这是天才的理论，它极其深刻的说明了引力和电磁力，使人类向大统一场迈了一大步。可以把爱因斯坦的时空模型比做一种流体，这样就直观的体现了爱因斯坦时空的特点，大质量的物体会引起超流体的局部变形，变形的程度取决于物质的质量。每次新的理论的产生，不是完全的否定过去，而是将原来的理论发扬光大。 2、弦理论 20世纪，物理学最恢弘的战斗发生在广义相对论和量子论之间，广义相对论在大的空间尺度、大的质量环境下体现出了它的正确性，而从微观角度，量子力学体现出了它的正确性，为了使这两个理论统一，物理学家们提出了弦理论，这个理论认为世间万物都是由微小的弦组成，吸引了大批物理学家并取得了一些成果，但是这仍然是一个不成熟的理论，弦理论预言的大量新的基本粒子和各种力并没有被观测到。 3、混沌分形理论

有人把混沌论、量子论、相对论称作21世纪最伟大的三个学说，混沌论产生于非线性空气动力学，后来发展到宇宙学领域，它认为空间是破碎的，是不确定的，在这个时空，甚至无法测量线段的长度。分维数的不断迭代产生拉压，折叠，扭曲产生了时间和空间，它指出了时空的不连续特性，但是这个理论并不能说明时间和空间的本源。 4、圈量子理论一些新锐的科学家，在那些经过实验检测的结论上，利用自创的数学语言，几位科学家经过计算发现，时空是量子化的，或者说是离散而非连续的，时间和空间是由极小的圈组成，圈之间的相互作用，形成了所谓的自旋网络，也就是说时空很像一堆泡沫。圈量子理论提出后，一些科学家对它进行了检验，发现广义相对论在某种上和圈量子理论很相似，此外，圈量子理论还可以很好地解释黑洞的一些现象。、、这些理论的纰漏 1、无法解决的芝诺悖论芝诺悖论最为著名的是阿基里斯和乌龟的赛跑，假设开始时乌龟位于前方的100米远处，而阿基里斯的速度是乌龟的一百倍。当阿基里斯跑了100米时，乌龟移动了1米，而阿基里斯再前进1米时，乌龟前进了1厘米，如此，阿基里斯永远追不上乌龟。尽管有些人号称用无穷积分可以解这个悖论，但事实上积分学本身就避开了这个悖论的逻辑，这个悖论在连续时空的前提下是无解的。 2、狭义相对论前提没有明确狭义相对论的假设是在飞驰的火车上，而我们知道如果火车的速度没有达到光速，那么它只是在做相对运动，而相对运动可以看做静止，因此在飞驰的火车和静止的火车上并没有区别。之所以出现这个问题，是因为影响火车内时间和空间的因素不在于

速度、位移与时间的关系

速度、位移与时间的关系基础知识必备一、速度与时间的关系由加速度的定义式t v a ??==t v v t 0-，可得：at v v t +=0 1、式中v 0是开始计时时的瞬时速度，v t 是经过时间t 后的瞬时速度，a 是匀变速直线运动的加速度； 2、公式中的v 0、v t 、a 都是矢量，都有方向，所以必然要规定正方向； 3、当公式中的v 0=0时，公式变为v t =at ，表示物体做从静止开始的匀加速直线运动，当a =0时，v t =v 0，表示物体做匀速直线运动。二、匀变速直线运动的平均速度20t v v v += 三、位移与时间的关系：202 1at t v x + = 四、解决匀变速直线运动问题的一般思路： 1、审清题意，建立正确的物理情景并画出草图 2、判断物体的运动情况，并明白哪些是已知量，哪些是未知量； 3、选取正方向，一般以初速度的方向为正方向 4、选择适当的公式求解； 5、一般先进行字母运算，再代入数值 6、检查所得结果是否符合题意或实际情况，如汽车刹车后不能倒退，时间不能倒流。典型例题：【例1】质点做匀变速直线运动，若在A 点时的速度是5m/s ，经3s 到达B 点时速度是14m/s ，则它的加速度是____________m/s 2；再经过4s 到达C 点，则它到达C 点时的速度是________m/s 2. 答案：3 26 【练习1】一个物体做初速度为4m/s 、加速度3m/s 2的匀加速直线运动，求它在第5s 末和第8s 末的瞬时速度。答案：由at v v t +=0，得v 1=19m/s ，v 2=28m/s 【例2】一质点做匀加速直线运动，从v 0=5m/s 开始计时，经历3s 后，速度达到9m/s ，则求该质点在这3s 内的位移为多少？答案：21m 【练习2】一个物体做匀变速直线运动，某时刻的速度大小为4m/s ，2s 后速度大小变为12m/s 。求在这2s 内该物体的位移为多大？答案：16m

时间的本质—时间是人对物质的运动过程的表述

时间的本质 ——时间是人对物质的运动过程的表述张鹏凌物质是存在着的。各种强子、轻子、传播子等微观粒子是存在着的，由质子、中子、电子构成的原子、分子以及分子集团是存在着的，星体和星际物质以及由它们构成的星系是存在着的，物体本身所具有的质量和能量是存在着的，各种相互作用力以及空间是存在着的，生物是存在着的，人及人类社会是存在着的，我们还没有认识到的物质是存在着的。物质是以各种方式存在着的。物质的存在方式包括物质的构成和物质的运动。物质是以夸克和胶子构成强子，质子、中子、电子等构成原子，原子构成分子，原子、分子等大量聚集在一起构成星体，星体以及分散存在的星际物质构成星系的方式存在着的；是各种力及其空间的形式存在着的；是以生物的形式存在着的；是以人及人类社会的形式存在着的；是以其它的或者我们不知道的构成方式存在着的。物质是在运动的过程中存在着的。物质是在各自的空间中、在各种力的作用下、在相互作用的运动过程中存在着的。

我们现在认识到的相互作用力有四种：强相互作用力、弱相互作用力、电磁力和万有引力。虽然人们已经建立了弱电统一理论，还希望建立大统一理论，并且认为万有引力是质量使时空弯曲的效应，但是我们还是以四种相互作用力讲一下物质之间的相互作用。各种强子、轻子、传播子等微观粒子会受到相互作用力的作用在各自的空间里进行运动。原子、分子等会受到相互作用力的作用在各自的空间里进行运动。各种星体以及构成它们的各种物体会受到相互作用力的作用在各自空间里进行运动。构成生物体以及人体的物质会受到相互作用力的作用进行运动。我们还没有认识到的物质在相应的力的作用下在它们的空间里进行运动。另外，物质也会因为它本来就具有的能量进行运动。这些能量来自于物质诞生的过程，而不是通过相互作用力做功获得的。人总是努力地认识物质的存在以及物质的各种存在方式。要认识物质，首先我们要对物质的存在及存在方式进行观测，把观测的结果作为认识物质的基础。再就是我们要提出概念，把物质的存在及存在方式表述出来。对于物质的有些存在方式来说，我们不仅要提出概念来描述它们，还需要对它们进行度量。然后我们要在观测、提出概念和度量的基础上建立相应的理论体系，用文字说明物质的存在方式，并通过建立数学模型，定量地描述物质的存在方式。最后我们再通过观测和实践来检验理论和数学模型是否正确地反映了物质的存在方式。物质的有些存在及存在方式是需要我们对它们进行度量的。物质的这类存在或存在方式有空间、质量、电流、温度、物质的量、发光强度等。我们要认识物质的存在和物质的各种存在方式就需要确定物质的空间距离、空间位置、大小尺寸等。这就需要我们能够对空间进行度量。要度量空间就需要有空间的基本长度单位。我们是用特定的空间长度作为基本长度单位的。我们规定的基本长度单位是米。以前人们是用地球经线的长度来确定米的长度。我们现在对长度的基本单位米的定义是：光（电磁波）在299792458分之一秒的时间间隔内在真空中行程的长度。对于质量、电流、温度、物质的量、发光强度，我们也规定了相应的基本单

实验用单摆测定重力加速度教案

实验:用单摆测定重力加速度教案实验目的：学会用单摆测定当地重力加速度，正确熟练使用秒表。实验器材：①球心开有小孔的小金属球②长度大于1米的细尼龙线③铁夹④铁架台⑤游标卡尺⑥米尺⑦秒表实验原理：根据单摆周期公式T=2πg l /，得：g=224T l 。据此，只要测得摆长l 和周期T 即可算出当地的重力加速度g 。实验步骤 1、用细线拴好小球，悬挂在铁架台上，使摆线自由下垂，如图1。注意：线要细且不易伸长，球要用密度大且直径小的金属球，以减小空气阻力影响。摆线上端的悬点要固定不变，以防摆长改变。 2、用米尺和游标卡尺测出单摆摆长。注意：摆长应为悬点到球心的距离，即l=L+D/2；其中L 为悬点到球面的摆线长，D 为球的直径。 3、用秒表测出摆球摆动30次的时间t ，算出周期T 。注意：为减小记时误差，采用倒数计数法，即当摆球经过平衡位置时开始计数，“3，2，1，0，1，2，3……”数“0”时开始计时，数到“60”停止计时，则摆球全振动30次，T=t/30。计时从平衡位置开始是因为此处摆球的速度最大，人在判定它经过此位置的时刻，产生的计时误差较小。为减小系统误差，摆角a 应不大于10°，这可以用量角器粗测。 4、重复上述步骤，将每次对应的摆长l 、周期T 填于表中，按公式T=2πg l /算出每次g ，然后求平均值。 [实验记录] 图1

注意：（1）为减小计算误差，不应先算T的平均值再求g，而应先求出每次的g值再平均。（2）实验过程中： ①易混淆的是：摆通过平衡位置的次数与全振动的次数。 ②易错的是：图象法求g值，g≠k而是g=4π2/k；T=t/n和T=t/（n-1）也经常错用，（前者是摆经平衡位置数“0”开始计时，后者是数“1”开始计时）。 ③易忘的是：漏加或多加小球半径，悬点未固定；忘了多测几次，g取平均值。实验结论从表中计算的g看，与查得的当地标准g值近似相等，其有效数字至少3位。实验变通变通（1）：变器材，用教学楼阳台代替铁架台，用数米长的尼龙细线拴好的小挂锁代替摆球，用米尺只测量摆线的一段长度，用秒表测量周期T仍能测量当地重力加速度，其简要方法如下：如下图所示，设阳台上的悬点为O，挂锁的重心为O′在摆长上离挂锁附近作一红色标记M，用米尺量OM=L1，而MO′=L2，不必测量，则： T12=4π2（L1+L2）/g……①在悬点处放松（或收起）一段线，再量OM=L2，MO′=L0不变，则T2=4π2（L2+L0）/g……② 由①②式得：g=4π2（L2+L1）/（T12-T22）（其中T1、T2测量方法同上述方法）此实验也可以用T2-l图象法去求。变通（2）：变器材，变对象，在地球表面借助电视机，依据周期公式，用机械手表测月球表面自由落体的加速度g月。有一位物理学家通过电视机观看宇航员登月球的情况，他发现在登月密封舱内悬挂着一个重物在那里微微摆动，其悬绳长跟宇航员的身高相仿，于是他看了看自己的手表，记下了一段时间t内重物经最低点的次数，就算出了g月，已知他记下重物由第一次经最低点开始计时数到n=30次的时间t为1分12.5秒，并估计绳长l约等于宇航员身高l。 l/计算出了g月。由T=t/[（n-1）/2]和T=2πg

(完整版)《长度和时间的测量》教学设计

《测量长度和时间》教学设计【教材分析】：本节的主要目标是让学生知道学习物理要做些什么。教材在学生初步认识了物理学后，通过安排学生人人动手的小实验，让每个学生都感受到奇妙、有趣的物理现象就在身边，让学生从动手做实验的过程中学会测量长度和时间的一些基本方法。其目的就是让学生知道学习物理就需要仔细观察、认真动手实验和进行测量。【学情分析】：学生刚刚接触物理，具有学习物理的浓厚兴趣，还没有良好的科学素养，学生由感性认识向理性认识的转化能力弱。学生乐于动手实际操作，缺乏对规范操作规程的掌握，培养学生科学素养是重点。【教学目标】： 1、知识与技能 (1) 会使用适当的工具测量时间和长度 (2) 知道测量有误差，误差和错误有区别 2、过程与方法 (1) 体验通过日常经验或自然现象粗略估计时间和长度的方法。 (2) 体验探究长度间接测量的探究过程。 3、情感、态度与价值观认识计量时间和长度的工具及其发展变化的过程，培养对科学技术的热爱。【教学理念】：突出新科学课程的理念，培养学生的探究能力和分析能力，引导学生在探究过程中寻找答案，获得知识；倡导学生主动参与，乐于探究，勤于动手，体现个性化的教育思想和情感教育思想、学习的个体化。本节的重点在于：（1）认识常用的计时工具和长度测量工具。（2）用刻度尺测量物体长度。本节的难点在于：误差和错误的区别鉴于本节课的重点难点，建议采用的教学方法：演示法、观察法、实验与讨论【教学过程】：一、新课引入师：上节课我们已经进入了物理学的世界，现在我们先来做几个有趣的实验： 1、隔掌吸钉 2、纹丝不动 3、成像奥秘（教师演示实验，引导学生仔细观察）

位移和时间的关系以及速度和时间的关系

位移和时间的关系以及速度和时间的关系一、匀速直线运动 1、定义：在任意相等的时间内位移均相等的直线运动。 2、运动规律： 3、特点：二、位移——时间图象（s－t图象或简称位移图象） 1、横轴表示时间（t/s），纵轴表示位移（x/m），坐标原点表示位移起点。 2、x－t图象物理意义：反映物体运动位移随时间的变化关系。 3、x－t图象一经确定，在物体实际运动空间中正方向就确定，则x－t图象只能反映直线运动。 4、匀速直线运动：x－t图象是一条倾斜直线 5、图1物理含义： (1)从距离规定的位移参考点相距x0的地方开始沿正方向作匀速直线运动。 θ1＞θ2，与水平方向倾角越大，物体运动得越快，速度越大。 (2)x—t图像的交点表示相遇

（3）x－t图象并不表示物体运动（4）x—t图像是曲线时，某一点的切线的斜率表示该点的速度. 三、速度和时间的关系：（v-t图像或速度图像） 1、纵轴v(m/s) 横轴t(s) 坐标原点速度为零 2、匀速直线运动v－t图象。 ①匀速直线运动的v－t图象是一条平行于t轴的直线。 ②v的正负表示运动的方向 ③v－t图象与t轴所围面积表示位移的大小。 ④v－t图象在坐标系中一经建立，正方向在实际运动空间中就确定，v－t图象只能反映物体速度沿正方向或负方向作直线运动，对于曲线运动的物体只能用速率时间图像反应. 3、

4、匀变速直线运动：在变速直线运动中，如果在任意相等的时间内速度的改变均相等，这种运动叫匀变速直线运动。特点：例：一辆玩具电动车，起动时和刹车时均做匀变速直线运动。起动时：刹车时：刚好相反。启动作匀加速直线运动刹车时作匀减速运动 5、匀变速直线运动的v－t图象是一条倾斜直线。可以把图象分割成无限的等时间间隔的梯形，这样无限分割下去，每一个小的时间间隔内物体可看作匀速直线运动，则每一个小的时间间隔内的位移可以看成是与t轴所围成的面积，这样整个0～t0过程物体作匀变速直线运动位移就等于与t轴所围图形的面积。 6、匀变速直线运动的位移等于v－t图象中与t轴所围面积的大小。

物质的存在方式与时间的本质

物质的存在方式及时间的本质张鹏凌物质是存在着的。我们现在知道有四种基本引力场，当物质处在相应的引力场中的时候就会受到相应的引力的作用。物质会在引力的作用下进行运动。物质以空间状态存在着。物质是在四种基本引力的作用下在自己的空间状态中进行相互作用的过程中运动着、存在着的。时间只是人为了说明物质的运动着的存在状态而引入的量。知道了时间的本质我们就可以说明物质的一些存在方式。四种引力场分别是强引力场、弱引力场、电磁场和万有引力场。当物质处在相应的引力场中的时候，就会受到相应的引力的作用。质子和中子具有强引力场和弱引力场。在质子或中子相互接近的时候它们就会进入对方的强引力场，就会受到强引力场的作用，紧紧地连接在一起，在它们连接在一起的过程中有时候会释放出能量。在连接在一起的质子或中子受到外力的作用的时候或不受到外力的作用而是在弱相互作用力的参与下，它们就有可能会脱离对方的强引力场而分离，在它们分离的过程中有时候会释放出能量。在质子或中子通过强相互作用力和弱相互作用力进行相互作用的时候所释放出的能量又能够作用于自身或其它物质，使构成这些物质的分子的动能增加，也就是使这些物质的内能增加，使它们的温度升高，而温度的升高就有可能使构成这些物质的原子的电子跃迁释放出电磁波即光能。这些高能分子以及光能又会与其它物质相互作用。质子和电子具有电场。当电子靠近质子或靠近与中子结

合在一起的质子的时候，电子会受到电磁引力的作用，使电子围绕着质子或结合在一起的质子和中子即原子核旋转。这样就构成了原子。当许多相同种类的或不同种类的原子相互接近的时候，它们各自所具有的电磁场就会进行极其复杂的相互作用。各种化学反应、弹跳作用、拉伸作用、流体进行的作用、摩擦作用、光电作用、热运动的一些方面以及生命活动中的各种作用、人进行各种活动中的大部分作用等等都是这一类相互作用。这些相互作用中的有些会在相互作用的时候释放出能量。这些能量可能会作用于这些物质自身，也可能会作用于其它物质。物质具有万有引力场。物质彼此都处在对方的万有引力场中。在万有引力的作用下，物质会聚集成各种星体。构成星体的物质之间会在万有引力的作用下进行相互作用。各种星体会通过万有引力进行相互作用，使小一些的星体围绕着较大的星体旋转或者两个差不多大小的星体相互围绕着对方旋转而构成基本的星体系统。在万有引力的作用下，许多基本的星体系统围绕着一个中心旋转构成大的星体系统；大的星体系统互相围绕着旋转构成更大的星体系统；许多更大的星体系统和它们之间的物质一起构成了整个宇宙或整个宇宙的一部分。物质在各种力的作用下进行相互作用。在互相作用的过程中，有些物质处于相对静止的状态，比如同一个原子核中的一个质子或中子相对于其它的质子和中子是静止的。但实际上所有的物质都处于绝对的运动之中，比如质子和中子结合在一起时或分离时质子和中子的运动、电子围绕着原子核的旋转运动、流体的运动、各种化学反应中的物质的运动、分子的热运动、生命活动中的物质的运动、各种星体的运动等等。并且即使不受到各种力的作用，而物质如果真的是从一次大爆炸开始存在的，那么物质也会从最初的大爆炸中以能量的形式持续地运动下去。物质都是以一定的空间状态存在着的。基本粒子都有一

高中物理实验探究单摆的摆长与周期的关系学案

实验十三探究单摆的摆长与周期的关系考纲解读1.知道把单摆的运动看做简谐运动的条件.2.会探究与单摆的周期有关的因素.3.会用单摆测定重力加速度．基本实验要求 1．实验原理当偏角很小时，单摆做简谐运动，其运动周期为T ＝2π l g ，它与偏角的大小及摆球的质量无关，由此得到g ＝4π2 l T 2.因此，只要测出摆长l 和振动周期T ，就可以求出当地的重力加速度g 的值． 2．实验器材带有铁夹的铁架台、中心有小孔的金属小球，不易伸长的细线(约1米)、秒表、毫米刻度尺和游标卡尺． 3．实验步骤 (1)让细线的一端穿过金属小球的小孔，然后打一个比小孔大一些的线结，做成单摆． (2)把细线的上端用铁夹固定在铁架台上，把铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外，让摆球自然下垂，在单摆平衡位置处作上标记，如实验原理图所示． (3)用毫米刻度尺量出摆线长度l ′，用游标卡尺测出摆球的直径，即得出金属小球半径r ，计算出摆长l ＝l ′＋r. (4)把单摆从平衡位置处拉开一个很小的角度(不超过5°)，然后放开金属小球，让金属小球摆动，待摆动平稳后测出单摆完成30～50次全振动所用的时间t ，计算出金属小球完成一次全振动所用时间，这个时间就是单摆的振动周期，即T ＝t N (N 为全振动的次数)，反复测3次，再算出周期T ＝T 1＋T 2＋T 33. (5)根据单摆周期公式T ＝2π l g 计算当地的重力加速度g ＝4π2 l T 2. (6)改变摆长，重做几次实验，计算出每次实验的重力加速度值，求出它们的平均值，该平均值即为当地的重力加速度值． (7)将测得的重力加速度值与当地的重力加速度值相比较，分析产生误差的可能原因．规律方法总结 1．注意事项 (1)构成单摆的条件：细线的质量要小、弹性要小，选用体积小、密度大的小球，摆角不超过5°.

大学物理实验报告单摆测重力加速度

——利用单摆测重力加速度班级：姓名：学号：西安交通大学模拟仿真实验实验报告实验日期：2014年6月1日老师签字：＿＿＿＿＿同组者：无审批日期：＿＿＿＿＿实验名称：利用单摆测量重力加速度仿真实验一、实验简介单摆实验是个经典实验，许多著名的物理学家都对单摆实验进行过细致的研究。本实验的目的是学习进行简单设计性实验的基本方法，根据已知条件和测量精度的要求，学会应用误差均分原则选用适当的仪器和测量方法，学习累积放大法的原理和应用，分析基本误差的来源及进行修正的方法。二、实验原理用一根绝对挠性且长度不变、质量可忽略不计的线悬挂一个质点，在重力作用下在铅垂平面内作周期运动，就成为单摆。单摆在摆角小于5°（现在一般认为是小于10°）的条件下振动时，可近似认为是简谐运动。而在实际情况下，一根不可伸长的细线，下端悬挂一个小球。当细线质量比小球的质量小很多，而且小球的直径又比细线的长度小很多时，此种装置近似为单摆。单摆带动是满足下列公式：进而可以推出：式中L 为单摆长度（单摆长度是指上端悬挂点到球重心之间的距离）；g 为重力加速度。如果测量得出周期T 、单摆长度L ，利用上面式子可计算出当地的重力加速度g 。西安交通大学物理仿真实验报告

三、实验内容 1. 用误差均分原理设计单摆装置,测量重力加速度g. 设计要求: (1)根据误差均分原理,自行设计试验方案,合理选择测量仪器和方法. (2)写出详细的推导过程,试验步骤. (3)用自制的单摆装置测量重力加速度g,测量精度要求△g/g < 1%. 可提供的器材及参数: 游标卡尺,米尺,千分尺,电子秒表,支架,细线(尼龙线),钢球,摆幅测量标尺(提供硬白纸板自制),天平(公用). 假设摆长l≈70.00cm;摆球直径D≈2.00cm;摆动周期T≈1.700s; 米尺精度△ 米≈0.05cm;卡尺精度△ 卡 ≈0.002cm;千分尺精度△ 千 ≈0.001cm; 秒表精度△ 秒 ≈0.01s;根据统计分析,实验人员开或停秒表反应时间为0.1s 左右,所以实验人员开,停秒表总的反应时间近似为△ 人 ≈0.2s. 2. 对重力加速度g的测量结果进行误差分析和数据处理,检验实验结果是否达到设计要求. 3. 研究单摆周期与摆长,摆角,悬线的质量和弹性系数,空气阻力等因素的关系,试分析各项误差的大小. 四、实验仪器单摆仪，摆幅测量标尺，钢球，游标卡尺（图1-图4）

(二)时间的本质：周期循环与波动

二）时间的本质：周期循环与波动 (2010-07-29 00:21:08) 转载时间的本质：周期循环与波动。如果我们把一条绳子打个结，做成一个圆圈。然后甩动圆圈上的一个点制造一个波动，我们会发现，这个波动最后会再次波及到原来的点。海里的波浪，其实是能量的传递，一个特定的地方，有可能受到不同的波的重叠影响。很多水手经常讲述海里凶险的“巨浪”与“巨型漩涡”的故事，两者都可以吞噬船只。巨浪其实是多重波峰的重叠，而“巨型漩涡”则是多重波谷的重叠。美国1929大萧条就是这种“巨型漩涡”，所有坏事一起发生了，除了经济动荡，美国从1931年起，还经历了7年之久的干旱沙尘暴。很多人认为这是神灵对他们1920年代奢侈与自大的处罚，很多不信神的那时候起从新开始对神灵非常敬畏。广播就是对于电波的应用。我们可以把声音波加入“载波”里传到很远的地方。（这个有点专业了）。我们可以通过调制波幅或者波长去传输声音，所以有了AM，FM两种方式。物理基础好的人都知道光的波粒二相性，光有时候表现为波，有时候表现为光粒子。

西方人认为时间是线性的，东方人则认为时间有周期性。Richard E. Nesbett在《亚洲人与西方人不同的思考方式及原因》中写道：“中国人相信变化是常态，但是事情经常转回到原来的起点，及周期轮回。他们广泛注意各种事物，寻找事物间的关系，他们认为不理解整体，就不能理解局部。西方人活在更简单的有确定性的世界。他们集中注意力在航海的目标上。西方人相信他们一旦掌握规律，就可以掌控事物的发展进程。” 亚洲人理解时间的周期轮回概念。这个世界就像很多互相联系的齿轮，一旦拨动一个齿轮，就会带动其他齿轮的发展，在不细心观察的人眼里是一片混乱的东西，其实背后是有非常清晰的事物演化的时间脉络的。动态多维的世界：人民币升值与2007-2008年国际商品价格暴涨的互动分析美元指数2010年7月开始的下跌再次证明，人民币单边升值=美元购买力不稳人民币2010年6月19日浮动后，美元指数从86跌到了81以下，为什么？结合2005年7月21日，人民币浮动后，美元内在价值的暴跌，黄金从2005年7月的430美元/盎司暴涨再暴涨。大家难道不觉得，

《实验：探究单摆周期与摆长的关系》参考教案

实验：探究单摆周期与摆长的关系一、教学目标 1、知识与技能：（1）探究摆长对单摆周期的影响及其定量关系（2）理解单摆周期与摆长的定量关系（3）学会借助计算机处理实验数据 2、过程和方法：体验用计算机辅助系统进行科学探究的过程，学会科学探究的基本思想和基本方法 3、情感、态度和价值观：科学研究的浓厚兴趣，培养科学探究能力，培养团队合作精神二、教学重点与难点重点：实验探究单摆周期与摆长的定量关系难点：精确测量摆长三、教学结构四、教学过程（一）情景导入，提出问题复习单摆理想模型，分析描述单摆作简谐振动的条件。（二）观察实验，做出猜测 1.两摆的振幅不同 2.两摆的质量不同 3.两摆的摆长不同（三）设计方案与讨论 1：利用米尺和游标卡尺分别测量出细线长度和小球的半径，算出摆长。 2；让单摆做简谐运动，用秒表测出振动周期。（课件出示注意事项）注意事项 1.为减小误差，测量时间时从摆球经过平衡位置计时，此处摆球速度最大，计时误差相对较小。 2.为提高测量准确度，采取叠加测量，即测量30个周期时间，再除以次数，也

可减小测量误差。（四）学生实验，教师辅导每个小组改变摆长测量10组摆长和周期的数据。（直接记录到电脑的Excel 表格中）学生进行实验，老师辅导，约10分钟（五）实验总结，数据分析 1、原始数据定性分析大致规律学生观察采集到的原始数据，根据数据定性分析。学生观察采集的数据，可以从数据中看到：随着摆长逐渐减小，单摆的周期也在逐渐减小。 2、作图并拟合曲线分析定量关系从数据的变化我们已经可以看出，摆长的确是影响单摆周期的因素之一，而且他们的大致关系是摆长越小周期也越小。excell 中，提供了对表格数据的绘图功能，利用这个功能，可以用计算机快捷地把原始数据绘制成图象。学生活动:在计算机上画出图象，用各种函数进行拟合一次函数、二次函数、三次函数、平方根函数、三次方根函数等，观察哪条函数图线拟合得最好。学生观察结果：平方根函数拟合得最好。 3、转化参量提高定量分析精度师：曲线的拟合程度高低看起来还不是非常直观，最好能把图线转化成直线，这样更能说明问题。可以把周期的数据平方，当然也可以选择把摆长的数据开平方根，都可以更加精确地证明我们的猜想。而且利用软件提供的功能，可以非常快捷地完成这个过程。学生活动，分两大组分别用两种方法处理数据，重新绘制图线。 4、找到规律总结思想方法学生分析：从重新绘制的拟合图线中可以看出，将周期平方或者将摆长开平方根以后得到的拟合图线与正比例函数拟合得非常好，从而表示出了周期与摆长的定量关系，那就是L T ∝2，或L T ∝。（六）讨论摆长与其他因素的关系 1、设计实验讨论细节

单摆测量重力加速度教案

用单摆测重力加速度一、教学任务分析高一学生已经学习了自由落体运动，了解了重力加速度的概念；本章前几节又学习了简谐运动，研究了单摆的振动周期，知道周期公式以及成立的条件。知识背景充足。我认为这一节课一是让学生加深对单摆简谐运动的理解和认识，二是培养学生实验技能，加强学生的科学素养，这才是这一节课最重要的目的。二、教学目标 1、知识与技能（1）、使学生学会用单摆测定当地的重力加速度；（2）、使学生学会处理数据的方法；（3）、让学生能正确熟练地使用秒表。 2、过程与方法学生发散思维、探究重力加速度的测量方法──明确本实验的测量原理──组织实验器材、探究实验步骤──进行实验──分析数据，得出实验结论。这一条探究之路。 3、情感态度与价值观（1）、通过课堂活动、讨论与交流培养学生的团队合作精神。（2）、通过对振动次数的计数等培养学生仔细观察、严谨治学的科学素养。三、教学重点与难点重点： 1.了解单摆的构成。 2. 单摆的周期公式。 3. 处理数据的方法。难点： 1. 计时的准确性。 2. 计数的准确性。四、教学资源：长约一米的细丝线、通过球心开有小孔的金属球、带有铁夹的铁架台、毫米刻度尺、秒表。多媒体。五、教学设计思路本设计的基本思路是：第一，通过计时时刻的确定（以最低点速度最快时为计时起点）、推导用单摆测重力加速度的公式（g= 2 2 4L T π? ? ）、摆球的要求（重且小）、摆长的确定（从球重心到悬点的长度）及单摆做简谐运动的条件（在一个平面内运动且摆角小于50）。第二，通过探讨测量加速度的方法，编写实验步骤时要指明器材、方法和公式；根据实验原理确定器材、通过测定摆球直径了解有效数字和精确度的匹配；通过测量30-50次全振动的时间确定周期以减小偶然误差；数据处理的两种方法平均法和图像法；试着分析实验误差。第三，用分组探究、分析讨论的方法使学生深刻体会、经历实验的过程，让学生明白做什么，为什么这样做，这样做的误差在哪里，做一个实验的设计者和操作者，而不是旁观者和执行者。切实提高学生的实验技能，培养他们对物理实验的热情和素养。最后让学生利用课堂学到的实验技能写出用打点计时器测重力加速度的实验报告，加以巩固和提高。

时间观念的演化和演化的时间观念

时间观念的演化和演化的时间观念论文作者陈克晶/周祝红论文关键词时间/存在的时间观念/演化的时间观念,论文来源武汉大学学报：哲社版,论文单位,点击次数231,论文页数27～32页1999年1999月论文网https://www.360docs.net/doc/626622933.html,/paper_90086401/ 以往物理学中的时间观念是同人们一去不复返的时间感觉相脱离的。当代自组织理论的发展，根本转变了时间只是标示存在的观念，确立了和人的主观感觉相一致的演化时间观念。这是物理学时间观念的重大变革。研究物理科学中时间观念的演化和演化的时间观念，有助于探索自然和人类自身发展的秘密。 “君不见，黄河之水天上来，奔流到海不复回。君不见，高堂明镜悲白发，朝如青丝暮成雪。”李白这一千古传诵的佳句道出了人们感觉中的时间。时间如流水，一去不复返。它的流逝支配着世世代代人的出生、成长、死亡。谁都曾梦想过留住生命中的美好时光，但却做不到。时间绝不等人，更不会倒流。然而，奇怪的是，物理科学的几座大厦，不论是牛顿力学，还是相对论、量子力学都不支持这种对时间的看法。在这些理论中，时间是一种没有方向的参量，完全可倒流。似乎单向的时间反倒不是真实的物理时间，而是人们头脑中的幻觉，一种“心理”的“主观”时间。当代科学特别是自组织理论的发展，根本转变了时间只是标示存在的观念，揭示了不可逆的本质，确立了和人们主观感觉相一致的演化时间观念。演化时间观念的确立是物理科学中时间观念的重大变革。一长期以来，在物理学中，不论是牛顿的经典力学，还是爱因斯坦的相对论，以至薛定谔、海森堡的量子力学，时间都只是表示一种存在的持续性。不过，它们表示的存在持续性的物理内容是各不相同的，并且，在一定的意义上，正是这种不同，标志了物理学从近代到现代的革命。我们知道，牛顿1687年出版的《自然哲学的数学原理》建立了第一个逻辑严密的力学理论体系，为近代物理学的全面发展奠定了基础。牛顿在建立力学体系时，吸取了笛卡儿的时间空间是基本量纲的思想，从区分绝对时空和相对时空入手，把时间、空间从物理事件中剥离出来，提出了只是标示存在而又同存在不相联系的绝对时间、绝对空间观念。他说“绝对的空间，就其本性而言，是与外界任何事物无关而永远是相同的和不动的”。“绝对的、真实的、数学的时间，由于它自身的特性，与任何外界事物无关地，均匀地流逝。”（注：（美）H.S.塞耶：《牛顿自然哲学著作选》，上海人民出版社1974年版，第19页。）就是说，世界上的任何事物都在绝对时空的框架中发生于某一时刻，占据着某一位臵，而时间，空间则同它以外的任何事物无关。并且，时间，空间也是各自独立不相联系。世界上的不同空间位臵的事物只是被“现在”这一同时刻所连接。牛顿的绝对时间观念已经熔入他的力学理论之中。具体表现是：首先，力学运动定律对伽俐略变换保持不变。不同观察者用牛顿力学方程对同一运行物体描述时，由于参照系不同，各自的观测量会不同，但这种不同可以通过伽俐略变换统一起来。而伽俐略变换中，不同参照系的时间是同一的，不发生变换。也就是说，时间与任何运动参照系无关，不同参照系的同时性是绝对的。其次，在牛顿力学主方程即第二定律F=ma中，物体质量与速度无关，外在于时空，因而加速度被抽象化为速度对时dv ds间的变化率即a=──，而速度又是位移对时间的变化率v=──，这样，dt dt牛顿第二定律中时间便不仅是绝对的流数，而且这一流数是无方向的，因为在d[2]s f=m────中，时间t不论为正还是为负结构都是一样的。所以，dt[2]

第3节位移和时间关系(1)公式的推导

荥阳高中高一物理第二章匀变速直线运动的研究制作人：于天然审核人：胡艳丽第三节匀变速直线运动的位移与时间的关系【教学目标】 1、体会数学微分与极限思想在物理中的应用； 2、理解位移时间公式的推导过程与思想 3．理解位移时间公式，掌握用其解题的思路与注意事项【教学过程】一、复习回顾： 1、匀速直线运动是不变的运动，其v-t图像是。匀速直线运动的位移与时间的关系式：。 2、匀变速直线运动是不变的运动，其v-t图像是。其特点是在相等的时间内，相同。物体做匀变速直线运动时，速度和时间的关系：。 3、物体做匀变速直线运动，若满足，则物体做匀加速直线运动，若满足，则物体做匀减速直线运动。二、匀速直线运动的位移【例1】一质点沿一直线做匀速直线运动。其速度为3m/s，则在2s内该质点走过的位移为多少？在v-t图像中如何表示？【思考】图中图线与坐标轴所围成的面积为。小结：在匀速直线运动的v-t图像中，可以用来表示物体发生的位移。三、探究匀变速直线运动的位移和时间关系 1、通过阅读课本第38页“匀变速直线运动位移”在推导匀变速直线运动的位移公式时采用的数学思想是，结合图像试推导出在时间t内匀变速直线运动的位移公式：。其中各个物理量的含义是什么？ 2、对于该公式的理解： ①该公式为式，代入数据计算时各个物理量要求。 ②如果匀变速直线运动的初速度为0，该公式可以简化为。 3、结合课本第39页例题，总结求解物理计算题时的基本步骤。并完成第40页课后习题第2、3题。 1

使用时间：2016年9月13日周二单印1×1200 学号：姓名：【例2】一辆汽车以20m/s的速度行驶，现因故刹车，并最终停止运动，已知汽车刹车过程中的加速度大小是5m/s2。则汽车从开始刹车经过5s所通过的距离是多少？【例3】从车站开出的汽车，做匀加速运动，走了12s时，发现还有乘客没上来，于是立即做匀减速运动至停车，总共历时20s，行进了50m，求汽车的最大速度。【随堂练习】 1、物体的位移随时间变化的函数关系式为x=4t+2t2，x与t的单位分别是m和s，则质点的初速度和加速度分别是（） A、4m/s和2m/s2 B、0和4m/s2 C、4m/s和4m/s2 D、4m/s和0 2、汽车以20m/s的速度做匀速直线运动，刹车后的加速度大小为5m/s2，那么开始刹车后2s与开始刹车后6s汽车通过的位移之比为（） A、1：1 B、3：1 C、3：4 D、4：3 3、正以30m/s的速率运行中的列车，街道前方小站的请求：在该站停靠1min，接一个垂危病人上车。列车决定先以加速度大小是0.6m/s2匀减速直线运动到小站恰停止，停车1min后再以1.0m/s2的加速度匀加速直线启动，直到恢复到原来的速度行驶。求该列车由于临时停车，共耽误多少时间？ 2

单摆测量重力加速度实验报告

实验报告学生姓名：地点：三楼物理实验室时间：年月日同组人：实验名称：用单摆测重力加速度一、实验目的 1．学会用单摆测定当地的重力加速度。 2．能正确熟练地使用停表。二、实验原理单摆在摆角小于10°时，振动周期跟偏角的大小和摆球的质量无关，单摆的周期公式是T ＝2π l g ，由此得g ＝4π2l T 2，因此测出单摆的摆长l 和振动周期T ，就可以求出当地的重力加速度值。三、实验器材带孔小钢球一个，细丝线一条(长约1 m)、毫米刻度尺一把、停表、游标卡尺、带铁夹的铁架台。四、实验步骤 1．做单摆取约1 m 长的细丝线穿过带孔的小钢球，并打一个比小孔大一些的结，然后把线的另一端用铁夹固定在铁架台上，并把铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外，让摆球自然下垂． 2．测摆长用米尺量出摆线长l (精确到毫米)，用游标卡尺测出小球直径D ，则单摆的摆长l ′＝l ＋D 2。

3．测周期将单摆从平衡位置拉开一个角度(小于10°)，然后释放小球，记下单摆摆动30次～50次的总时间，算出平均每摆动一次的时间，即为单摆的振动周期．反复测量三次，再算出测得周期数值的平均值。 4．改变摆长，重做几次实验。五、数据处理方法一：将测得的几次的周期T和摆长l代入公式g＝4π2l T2中算出重力加速度g的值，再算出g的平均值，即为当地的重力加速度的值。方法二：图象法由单摆的周期公式T＝2π l g可得l＝ g 4π2T 2，因此，以摆长l为纵轴，以T2为横轴作出l－T2图象，是一条过原点的直线，如右图所示，求出斜率k，即，可求出g值．g ＝4π2k，k＝ l T2＝ Δl ΔT2。（隆德地区重力加速度标准值g=9.786m/s2）六、误差分析

时间、空间、力和物质的本质

时间、空间、力和物质的本质摘要定义一：存在持续的区间称为时间。定义二：持续存在的三维区间称为空间。定义三：空间中持续存在的作用称为力。关键词持续区间；时间；空间；力和物质 Abstract：the definition of a：there is a continuous interval called time. Definition two：the continuous existence of three-dimensional interval called space. Definition three：the continuous presence of the space in the role of force. Keywords：continuous interval time，space，force and material 由于时间是对存在持续区间的定义，所以局部的存在持续是时间，无限的存在持续也是时间。由于空间是对持续存在三维区间的定义，所以局部持续存在的三维区间是空间，无限持续存在的三维区间也是空间。特别地，点是三个维度无穷小的持续存在区间。由于上下四方为宇，古往今来为宙，所以宇宙是三维无穷大的持续存在区间（现在的宇宙观也包括，所以有物质）。由拙作《宇宙的起源与演化》可知，任何力都是由引力直接或间接转化来的，特别地，物质的质量也是力生成的，物质的体积也是由力的作用产生的。并且不难理解（如有疑问请看拙作《宇宙的起源与演化》），物质除时间、质量、体积外的其他一切属性，也是由力产生的，如硬度、温度等等，所以物质之所以是物质的最根本原因是拥有力。由于空间是对持续存在三维区间的定义，所以如果空间和物质不拥有空间，就不会存在。因此空间是存在的原因，解决有无的问题。而体积是对占有空间多少的描述，所以体积也是空间。而物质的体积是物质的某种力作用到的空间范围，也就是说物质占有部分空间，所以也是空间。（实体只是一个相对的概念，比喻二级粒子对于一级粒子来说就是空的）由于时间是对存在持续区间的定义。如果空间和物质不拥有时间，也就不持续存在，所以时间是空间和物质持续存在的原因（以前所说的时间是解决事物的存在性，这是错误的）。物质拥有体积和时间，也就是表示物质存在且持续存在。所以时间的本质是持续存在，空间的本质是三维持续存在，力的本质则是作用和三维持续存在。因为物质由力产生，所以物质的本质也是作用和三维持续存在（运动的本质是物质拥有的时间和空间发生变换）。因此，力解决的是作用有无的问题，空间解决的是否存在的问题，时间解决的是存在持续的问题。因此宇宙中只有三个基本属性——持续存在、三维和作用。时间的基本属性

用单摆测量重力加速度

班号B2学号姓名李安逸实验名称用单摆测量重力加速度实验目的用单摆测量重力加速度实验是进行简单设计性实验基本方法的训练，根据已知条件和测量精度的要求，学会应用误差均分原则选用适当的仪器和测量方法，学习累积放大法的原理和应用，分析基本误差的来源，提出进行修正和估算的方法。实验原理一、单摆的一级近似的周期公式为由此通过测量周期T,摆长l求重力加速度. 二、不确定度均分原理在间接测量中，每个独立测量的量的不确定度都会对最终结果的不确定度有贡献。如果已知各测量之间的函数关系，可写出不确定度传递公式，并按均分原理，将测量结果的总不确定度均匀分配到各个分量中，由此分析各物理量的测量方法和使用的仪器，指导实验。一般而言，这样做比较经济合理。对测量结果影响较大的物理量，应采用精度较高的仪器，而对测量结果影响不大的物理量，就不必追求高精度仪器。实验内容一. 用误差均分原理设计一单摆装置,测量重力加速度g. 设计要求: (1) 根据误差均分原理,自行设计试验方案,合理选择测量仪器和方法. (2) 写出详细的推导过程,试验步骤. (3) 用自制的单摆装置测量重力加速度g,测量精度要求△g/g < 1%. 可提供的器材及参数: 游标卡尺,米尺,千分尺,电子秒表,支架,细线(尼龙线),钢球,摆幅测量标尺(提供硬白纸板自制),天平(公用).

假设摆长l≈;摆球直径D≈;摆动周期T≈; 米尺精度△米≈;卡尺精度△卡≈;千分尺精度△千≈;秒表精度△秒≈;根据统计分析,实验人员开或停秒表反应时间为左右,所以实验人员开,停秒表总的反应时间近似为△人≈. 二. 对重力加速度g的测量结果进行误差分析和数据处理,检验实验结果是否达到设计要求. 三. 自拟实验步骤研究单摆周期与摆长,摆角,悬线的质量和弹性系数,空气阻力等因素的关系,试分析各项误差的大小. 四. 自拟试验步骤用单摆实验验证机械能守恒定律. 实验器材: 单摆仪游标卡尺螺旋测微器

第二章第三节位移与时间的关系

第三节、匀变速直线运动的位移与时间的关系一. 教学目标 1.知识与技能：知道匀变速直线运动位移与速度的关系，了解位移的推导过程，掌握位移公式2 021at t v x +=并会运用，理解t v -图的物理意义。 2.过程与方法：通过推导位移公式体验微元法的特点和技巧，能把瞬时速度与此发进行比较 3.情感态度与价值观：经历微元法的推导过程，培养学生自己动手的能力，增加物理情感。二.使用说明和学习指导用十分钟整理学案，用二十分钟阅读课本37-40页并完成问题导学，A 层全部完成，BC 层完成探究，分层达标。三.预习指导本章的重点是匀变速直线运动的位移与时间公式的推导及应用，难点是运用匀变速直线运动的基本规律解决实际问题。四.探究学习知识点一：位移—时间公式的推导我们利用_______________方法得到匀变速直线运动的位移对应于其t v -图像中梯形的面积。（1）分成5段时（2）分成15段时（3）分成无数段时（4）梯形面积在图中，梯形OABC 的面积是S=____________________. 把上式各线段换成所代表的物理量，x =____________.把at v v +=0代入得 x =_______________. 物体运动的位移随时间的变化而发生变化，这种变化规律可以用数学图像表示，在平面直角坐标系中，用纵坐标表示____________,用横坐标表示_________.这样的坐标系画出的图像叫位移——时间图，或写作t x -图。随堂练习1：以s m /10的速度行驶的汽车，紧急刹车后的加速度大小是2 /6s m ，求刹车后4s 内的位移。知识点二：匀变速直线运动的推论及应用（1）2 2)(210002 0t v v at v v t at t v t x v += ++=+== （2）如果在连续相等时间内的位移依次为1x 、2x 、3x …..，则任意两个相邻的位移差均相等，且等于2 aT ：2 12312......aT x x x x x x x n n =-==-=-=?- 随堂练习2：一辆汽车在笔直的公路上做匀变速直线运动，该公路每隔15m 安装一个路标，