蛇形摆的制作与使用材料分析
大型蛇型摆之浅析
大型蛇型摆之浅析实验室的演示实验中的大型蛇形摆引起了我的浓厚兴趣，故选择其作为研究对象。
我们知道简谐振动的振幅、频率、初相是体现其振动特点的三个特征量。
其中单摆的摆动周期与摆长有如下关系g l T π2= ………（1） 式中l 为单摆的摆长，g 为当地的重力加速度，相比于地球的大小，可将此蛇形摆的各处的g 看做相同的。
实验时，先要目测摆球的高度，调整摆线的长度，使得各摆球处于同一高度，但其实并不能任意调整摆球高度，因为各摆长是有一定要求的，这将在后文给出解释。
再用挡板紧贴所有的摆球，向上推开，使得所有摆球有同样的初始条件。
（注意，摆角不要超过O10，因为仅在小角度情况下，单摆的运动才能看做简谐振动。
另外，若从操作角度出发，摆角越大，偏差愈大，可能导致之后的振动过程中相邻球之间产生碰撞。
）然后迅速移开挡板，各单摆开始摆动。
由我们在实验室的观察发现，各个单摆的摆球相对位置在不断变化，但很明显是有规律的，有时像一条舞动的蛇，有时形成两排整齐的阵列对摆，有时又像相互交错的两条蛇。
但所有的状态都是暂时的，其实整个形态是在不断变化之中的。
如果观察时间足够长，会发现经过若干震动周期后，所有的摆又回到初始的状态。
（注意：虽然各摆周期不同，但都回到初始状态时，各摆经过的时间都是自身周期的整数倍。
）（一）摆线长与系统振动周期之关系为了保证若干周期后所有摆同时回到初始状态，摆长需要满足下面的公式)1(21i i i i l l +=+ ………（2） 由（2）式，很容易推导出211)1(i l l i +=+ (3)式中1l 为理论系统的所设的第一个摆的长度。
（注意：理论系统的第一个摆的长度并不一定等于实验室中蛇形摆仪器中第一个摆的长度。
仪器中第一个摆在系统中可更具实际数据计算出它的下标i ，即其在系统中序数。
因为显然实验室中第二个摆的摆长不是第一个的4倍。
即仪器可以向左向右拓展，其中向左拓展是有限的，向右则可以增加任意多个摆，但这对于实验演示没有多大意义。
蛇形摆的原理
蛇形摆的原理
首先，我们来谈谈重力。
重力是地球或其他天体对物体施加的
吸引力，它是物体运动的重要原因之一。
在蛇形摆中，重力使得悬
挂的物体受到向下的拉力，这是产生摆动的基础。
其次，我们需要了解张力。
张力是绳或线上的拉力，它是保持
物体在运动过程中不脱离绳或线的重要力量。
在蛇形摆中，张力使
得悬挂的物体受到向心的拉力，同时也是产生摆动的重要因素之一。
接着，我们来讨论摆动的角度。
在蛇形摆中，摆动的角度对于
摆动的频率和幅度都有重要影响。
一般来说，摆动角度越大，摆动
的频率和幅度就越大，反之亦然。
因此，摆动的角度是影响蛇形摆
运动的重要因素之一。
除了以上几个重要概念外，蛇形摆的原理还涉及到动能、势能、阻力等物理概念。
在蛇形摆运动过程中，物体会不断地在动能和势
能之间转化，同时受到空气阻力的影响，这些因素都会影响蛇形摆
的运动状态。
总的来说，蛇形摆的原理是一个复杂的物理现象，它涉及到多
个物理学概念的综合作用。
通过深入理解重力、张力、角度等因素，我们可以更好地理解蛇形摆的运动规律，这对于物理学的学习和应
用都具有重要意义。
希望通过本文的介绍，读者们对蛇形摆的原理
有了更清晰的认识，同时也对物理学的学习产生了更大的兴趣。
蛇形摆的制作过程以及结果分析
蛇形摆的制作过程以及结果分析作者：王书悦来源：《数码设计》2018年第13期摘要：搭建一个在同一位置同时释放，并且能够使这一列单摆呈现出有规律的周期性变化的装置——蛇形摆。
蛇形摆的特点就是一列单摆同时释放后，其运动轨迹呈波动的蛇形，并会在经过一定固定时间即周期后，重复先前轨迹，恢复为波动蛇形。
关键词：单摆运动;蛇形摆中图分类号：C633文献标识码：A文章编号：1672 - 9129（ 2018 ）13 - 0144 - 011实验设计1.1由于单摆的运动容易受外界条件影响使得单摆晃动，从而使之偏离蛇形摆系统中一列单摆所在的竖直平面。
所以我们可以使用将双线摆来替代单摆。
蛇形摆的一个双线摆所用的鱼线长为21+2R。
1.2将一个个双线摆按照计算的摆长固定在一个长条水平木板上，用两个固定的竖直支架分别固定在水平木板的两端，并使得竖直支架成A字结构，以使竖直支架在竖直平面保持稳定。
1.3在已经截好的短粗铜丝上用鱼线紧密地缠绕几圈，在水平木板的底面粘上一段段的海绵双面胶，使其使得粗铜丝固定在木板底面，而粗铜丝上缠绕鱼线的地方形成两个相邻双线摆之间的节点和重合点。
同时需要测量好鱼线的长度l，再固定粗铜丝在水平木板上的节点，反复操作。
操作后，蛇形摆的大体框架结构形成。
每两个双线摆之间的固定端预留1 -2Cm的鱼线防止计算误差、实验操作失误等误差使双线摆的摆长长度低于理论长度。
如果节点处的鱼线长度超过理论计算值，则将多余的长度缠绕于节点处并用热熔胶枪或502胶固定。
1.4蛇形摆的一个公共周期是40秒。
1.5在木板、支架、蛇形摆等组成的竖直平面内，两个竖直支架、水平支架间的水平木板以及地面所构成的平面可近似看成蛇形，所以所形成的平面不稳定。
此时可以使用热熔胶枪连接水平木板与竖直支架中间的接缝，或在地面放两节短木板分别与支架水平于地面的两节短木板相接，再次形成三角结构。
2实验过程实验开始时，理论组在求得理论公式后因计算难度太大而受阻。
科学课科技小制作教案：蛇形摆
授课教师：XX 班级：XX 人数：XX 日期：XX 时间：XX教学题目：蛇形摆教学目标1.知识目标：认识单摆运动，摆长，频率2.技能目标：制作美丽的蛇形摆3.情感目标：通过学习，培养学生的创新能力和探索能力教学重点：影响频率的因素教学难点：单摆运动，影响频率因素所需材料：蛇形摆材料一套所需工具注意事项教学过程知识点回顾：一、平面镜成像特点师：你们先看看老师放在投影仪上的这幅图，知道是什么吗？生：各种答案。
师：这是嘉恒小屁孩拍的哦，拍的上节课的光隧道哦，你们还记得光隧道我们讲了那些知识点吗？生：光的基本规律，平面镜成像。
师：来来，你两都站过来照镜子臭美，边臭美边回答问题好了，第一个问题，你本人和假的你，那个到镜子的距离远？生：一样远。
师：大小呢？生：一样大。
师：这个你是真的还是假的呢？生：当然是假的呢。
二、光的基本原理师：来来，我要画光线了，我这样入射进来，突然撞到了墙壁，我要怎么走？谁来画画？生：我，我。
师：两个一起画，都很棒哦。
那我有问题了这条光线叫什么？这个角又叫什么？他们有什么关系?生：入射光线，反射光线，入射角反射角，一样大。
主题导入：师：我不想上课诶，我想玩蛇吃苹果，你们谁玩过蛇吃苹果呀？生：我两都玩过。
师：那你们谁能给我模仿一下蛇是怎么运动的？生：扭呀扭呀扭。
师：我们这节课要学的东西，就是这个扭呀扭呀扭，但是哦，又是想水晶打击乐器，超级美的哦，想不想知道是什么？生：想。
师：我们要学的是蛇形摆。
知识点介绍：一、单摆运动师：还记不记得我们学双人舞蹈的时候，我讲的是什么运动？生：往复运动。
师：那你们给我距离我们生活中有哪些是往复运动？生：家里的钟啊。
师：么么哒，你说出了我想要的答案，爱你哟，老师今天要告诉你们他的另一个名称，你们猜猜是什么运动呀？生：摆摆运动。
师：说对了一半哦，叫做单摆运动，顾名思义啊，只有一个手在动就叫单摆运动呀，我可没有坑你们哦，你们还能说出那些运动是单摆运动吗？生：衣服被风吹得左右动。
(参考资料)大物实验报告 蛇摆的设计与制作 单摆测量重力加速度
物理实验报告哈工大物理实验中心班号33006学号1190501917姓名刘福田教师签字实验日期2020.5.4预习成绩学生自评分总成绩(注：为方便登记实验成绩，班号填写后5位，请大家合作。
）实验(四)蛇摆的设计与制作一．实验目的1、单摆测量当地重力加速度；2、设计并制作蛇摆。
二．实验原理1、如果在一固定点上悬挂一根不能伸长、无质量的细线，并在线的末端悬挂一质量为m的质点，这就构成了一个单摆。
在单摆的幅角0很小(<5°)时，单摆的振动周期T和摆长L 有如下关系：单摆是一种理想模型。
为减小系统误差，悬线的长度要远大于小球直径，同时摆角要小于5°，并保证在同一竖直平面内摆动。
固定摆长，测量Ｔ和摆长即可求出g。
为减小周期测量误差，通过测量n次全振动时间测周期，即：T=t/n重力加速度测量计算公式：图2-12、蛇摆：由振动频率等值变化、摆球等间隔排列、无耦合的多个单摆组成的单摆阵列，如果同时将这组单摆从最大摆幅处释放，随后这组单摆会展现出一系列非常奇异的空间分布变化，它会展现出从行波、驻波、混沌再回到有序的周期性变化，我们把这种摆称为蛇摆或“摆波”（Pendulum Waves）。
主要参数：公周期T：所有单摆从最大摆幅开始运动后，再一起回到初始最大摆幅所用的最小时间。
要求相邻单摆在公周期T 内，振动次数差恰好为1，即相邻单摆的振动频率差相同，为公周期倒数。
三．实验主要步骤或操作要点1、单摆测量当地重力加速度；①调整摆长并固定，用钢卷尺测摆线长度l，重复测量3次。
②用刻度尺测摆所用螺母直径d，重复测量3次。
③测量单摆在摆角0<5°(振幅小于摆长的1/12时)的情况下，单摆连续摆动n 次(n=50)的时间t。
要保证单摆在竖起平面内摆动，防止形成锥摆，等摆动稳定后开始计时。
重复测量3次；④计算g 的平均值。
2、设计并制作蛇摆。
①使用软件phyphox 测得当地重力加速度g；②确定蛇摆的公周期为60s，最长摆长的单摆在一个公周期的摆动40次，并按照蛇摆的要求计算得到10个单摆的周期和摆长；③依次在水平支架上安装单摆。
蛇形摆运动研究之我见
蛇形摆运动研究之我见作者：陈凯来源：《数码设计》2018年第12期摘要：本次实验我们的研究项目是蛇形摆。
蛇形摆就是利用长度不同的一系列单摆，在同一位置释放，使其呈现出有规律的周期变化图形。
其特点在于在蛇形摆运动后，我们可以清楚的感觉到蛇形摆运动时如同两条蛇齐头并进，在中间出现轻微的偏差后，随后依旧可以复返的做回蛇形运动。
关键词：单摆;蛇形摆实验中图分类号：G633文献标识码：A文章编号：1672 - 9129（ 2018） 12 - 0165 - 011 实验设计1.1 为消除误差和影响如何计算摆长：本组先通过理论计算，由摆长，勾股定理，大致算出摆线长。
使用卷尺测量到达横梁的垂直距离，加上铁球的半径，大致测出摆线长度。
（此处有误差且难以避免，对后期实验有些许影响）。
实验中用钓鱼线从两边将铁球吊起，以防止铁球在摆动过程中向左右两边晃动，从而保证实验质量与减小实验误差。
1.2 小球的悬挂与装配，后期调试方案：小球用鱼线吊起，使用胶（502胶，普通胶带，泡沫双面胶）将起其固定在横梁上。
针对后期的微调改动，使用热溶胶进行改正（将长了的线用热溶胶固定在横梁上并且同时达到再一次加固鱼线承载铁球的作用）。
1.3 蛇形摆的一个公共周期是40秒（理论数据，实际测量时间约为39.63秒）。
1.4 架子还算稳固，已经可以出色地完成实验任务。
由于实验时间紧且本组同学的木工技术令人堪忧，稳固的支架未进行实践。
2实验过程首先我们分成了两组，分别为理论组和实践组，实践组先是尝试了直接使用502胶将铁丝”绑”在木头上，结果强度不够。
后期实践组又再分两小组使用各种胶进行实验，不放弃的我们最终发现热溶胶与木头（原木）在长时间等待后具有超强的粘性（足以承受铁球的重量）于是我们觉得用胶固定。
理论组利用数学及物理知识计算各种数据。
我们采用了双A加一条木棍固定的样式做架子。
组员量好数据，在木头上画线，边角为2厘米乘8厘米的三角需锯掉，由于一位同学不小心把木头锯歪了（偏的有点大），使得实验的进行变得异常困难，一位同学大胆地提出了锯一条一模一样的木头的想法，指导老师发现后点明了这项操作的难度，主动帮助我们先锯了一层小口让我们能顺利进行下去，又使用立体几何中的平面知识向我们解释，经历过特意的裁剪与砂纸的打磨木条很”特意”得歪了。
714蛇形摆手工制作完美版
科学点亮智慧人生
准备好了吗？开始实验啦！
加油哦！一 定要努力自 己完成！
科学点亮智慧人生
拓 展 表 达
■摆的等时性
■生活中的摆
记得下节 课和小朋 友们一起 分享哦！
科学点亮智慧人生
小牛顿科学课
蛇 形 摆
（少儿七级）
大家看这是什么？
钟 摆
科学点亮智慧人生
想想看 种钟 运摆 动的 形运 式动 属 于 哪
科学点亮智慧人生
为什么摆动起来像蛇在运动呢？
这到底是什么原因呢？
科学点亮智慧人生
探究实验
一、 蛇形摆的结构
科学点亮智慧人生
探究实验
二、பைடு நூலகம்响摆动频率的因素
科学点亮智慧人生
总 结
简谐运动原理下的蛇形摆实验分析
简谐运动原理下的蛇形摆实验分析作者：胡刻然来源：《数码设计》2018年第12期摘要：蛇形摆是一个用于演示单摆周期与摆长关系的仪器，几个球在同一高度等间距排成一条直线，等位置释放时会形成蛇在地面爬行的神奇效果，而在一个大周期之后，所有的球会再次回到原来直线上。
本实验探究了蛇形摆制作与原理，并对比了蛇形摆最初蛇形与真实蛇在地上爬行异同。
关键词：蛇形摆;单摆运动中图分类号：G633文献标识码：A文章编号：1672 - 9129（ 2018） 12 - 0161 - 021 实验内容制作一个以十二个实心铁球为组的蛇形摆。
铁球以不同周期摆动，连续时，型似蛇扭动身体。
在同一位置释放，使其呈现出有规律的周期变化图形。
由于要使单摆间满足周而复始的变化规律，他们的相位差应相同，而蛇形摆的下端又在同一平面上，所以其上方的曲线应为一条抛物线。
通过研究摆系统——探究蛇形摆运动与简谐运动关系，蛇形摆误差与摆长测量误差关系。
单摆运动周期：其周期（π为圆周率）这个公式仅当偏角很小时才成立。
T与振幅（偏离初始位置角度<5°）都和摆球质量无关。
于是将小球悬挂与装配——将小球穿在一根鱼线上悬挂在木板上，木板上距离2cm打两个小孔，将绳子穿过两个小孔并使用鱼线绑法系牢，便于后期调试。
使小球的两根线夹角为6°。
稳固的支架结构——将四根木板其一端削成较大夹角，另一端削成较小夹角。
较大夹角一端夹住横梁，并钻孔，拧入螺丝。
为消除运动部件影响，加固——在两根木板近1/3处钻孔，加入横板，避免在小球运动方向上的晃动。
在木板相连夹角下方钻孑L，打人螺丝，用鱼线缠紧，避免在垂直小球运动方向上的晃动。
2 实验过程小组内有七人，分为两组，一组熟悉材料并确定打孑L长度与支架夹角，另一组进行摆长计算与布置。
开始时，计算组利用摆长Li=TO2g/4π2 i2，任意取Li属于（a，b）a、1）为整数，利用公式无法解得摆长在限定范围内，后根据计算和简易操作原理，计算完毕并验算后，开始制作架构。
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蛇形摆的制作与使用材料分析
作者：顾昭融
来源：《数码设计》2018年第13期
摘要：在此次研学活动中制作了一个蛇形摆实验。
蛇形摆的特征为其一列单摆的摆长各不相同且从同一小角度同时落下后，具有类似蛇的摆动的周期性运动。
在释放后一段时间，蛇形摆的铁球在水平方向的投影类似一条蛇的摆动，接着随着相邻摆球之间摆动的次数之差越来越大，蛇形摆的铁球在水平方向的投影类似两条蛇的摆动，最后同时回到平衡位置。
本文最后将在制作蛇形摆的基础上，对蛇形摆的部件材料进行理论上的分析、优化和改进。
关键词：蛇形摆;材料使用
中图分类号：G633
文献标识码：A
文章编号：1672 - 9129（2018 ）13 - 0164 - 02
1实验设计
（1）摆长与公共周期的计算：首先进行蛇形摆的摆长设计，并考虑可估算的系统误差。
若铁球在木板上为单摆运动，摆线L为铁球质心到水平木板的垂直距离即为鱼线长l加吊环竖直长度x加上铁球半径R。
（2）将单摆等效替代为双线摆，而铁球质心到水平木板的垂直距离即等效为原单摆的摆长L。
两个铁球之间距离为d。
使双线摆与水平木板相连接的点与和其相邻的双线摆与水平木板相连接的点重合，由勾股定理得
2实验过程
实验小组共7人，首先分为理论组和实践组。
理论组负责计算摆长的公式及鱼线的长度，实践组主要通过多次试验来测定胶水的强度以及将鱼线与水平木板连接的方法。
由于水平木板上的孔会使鱼线在摆动的过程中给鱼线斜向下的压力，所以不考虑用在木板上打孔的方式将鱼线和水平木板连接。
当所有准备工作就绪后，开始切割木板。
在A形支架顶端连接时，切断长方体木板的两个角，使两块木板通过胶水紧密粘合，再用螺丝钉将短木板与其他两根长木板形成三角结构。
原本准备用一根长的自攻螺丝贯穿两根木板的接头处使其牢固，后发现若用胶枪粘合可避免两木板间发生转动。
实践组分别测定了502胶水、热熔胶、海绵双面胶以及透明胶的效果。
502胶水的化学分子式为CHo=C（CN） - COO -c2风，无色透明、低粘度、可燃性液体，单一成分、无溶剂，稍有刺激味、易挥发、挥发气具弱催泪性。
遇潮湿水气即被催化，迅速聚合固化粘着。
在空气中微量水催化下发生加聚反应，迅速固化而将被粘物粘牢。
理想状态下原设计在支架腿部位在地面放两节短木板分别与支架水平于地面的两节短木板相接，形成三角结构。
但因为木板与地面之间摩擦系数较小，不能完全牢固地站立在瓷砖地板上，所以改用胶水对连接处加固，效果几乎相同。
接下来就是通过不断地释放蛇形摆观察效果，粗略估计第几个摆球需要调试，再测量实际摆线长度与理论长度对比。
或画出摆球在竖直平面内的投影，由公式4得，投影的连线近似为二次函数，由以上几种方法可对蛇形摆进行适当的调整。
由先前的实验步骤可知，实际长度只会比理论长度长。
若希望缩短鱼线长度，则将多余的长度的鱼线缠绕于节点用胶水喷枪固定，待调试工作结束后，再用透明胶缠绕覆盖节点处，防止胶带脱落。
3实验结果
制作由10个铁球组成的蛇形摆，成功;
可见明显蛇形运动;
运行63秒后逐渐失去规律运动;
公共周期是39. 63秒，与计算结果40秒相差0.37秒。
4改进
可将木板替换成硬PVC管，防止水平木板上的纹路给安装鱼线添加困难，硬PVC管由于空心结构，也给安装螺丝钉减少困难。
并且硬PVC管相比木板更加平直，可大大减小由木板不规则带来的实验误差。
硬PVC管也具有良好的抗压强度，很少可能发生像木板一样因称重过大而弯曲的现象。
实验中使用的鱼线为蛇形摆摆线的良好材料。
鱼线有韧性好，摩擦小的特点，不可为棉线替代。
若以棉线做摆线，其韧性不强容易断开，且与铁球吊环之间摩擦较大，增大了实验误差。
蛇形摆的制作原理为一列单摆因摆长不同而导致周期成等差数列，使摆球的运动规律像蛇的摆动。
误差来源影响程度最大的为主观测量误差和系统设计误差。
将来蛇形摆实验可将水平木板替换为标准的二次函数的木板，使所有摆球自然下垂至同一水平线;将铁球替换为同一高度的水瓶，通过调节瓶内的水的多少来控制质心高度。
参考文献：
[1]百度百科.https：//baike.baidu. com/item/502胶水/5842969 fraladdin理化性质，2018 - 08。