威尔伯福斯摆由悬挂在竖直方向的螺旋弹簧和连接在弹簧末端的物块组成。物块既能在弹簧上上下运动，又能绕其竖直轴旋转。探究这种摆的运动行为，以及它是如何依赖于相关参数的。
用单摆测定重力加速度
实验目的：利用单摆测定当地重力加速度，巩固和加深对单摆周期公式的理解。
实验原理：单摆在摆角很小（小于5º）的情况下，可以看作间谐振动，其固有周期公式为 ，由此得：。据此，通过实验方法测出摆长l和周期T，即可计算出当地的重力加速度。
实验器材：铁架台（带铁夹）、金属小球、刻度尺、秒表、细线。
实验原理
设单摆长为 ，则摆的角加速度等于 ，即当摆角甚小时（一般讲 5°），可认为 ，这时即振动的角加速度和角位移成比例，式中的负号表示角加速度和角位移的方向总是相反。此时单摆的振动是简谐振动。从理论分析得知，其振动周期和上述比例系数的关系是 ，所以
式中 为单摆摆长,是摆锤重到悬点的距离, 为当地的重力加速度。变换式可得将测出的摆长 和对应和周期 代入上式可求出当地的重力加速度之值。
以上内容参考：百度百科-单摆实验
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第1个回答 2020-11-30
威尔伯福斯摆由悬挂在竖直方向的螺旋弹簧和连接在弹簧末端的物块组成。物块既能在弹簧上上下运动，又能绕其竖直轴旋转。探究这种摆的运动行为，以及它是如何依赖于相关参数的。
这一实验在讲述机械能守恒定律时，用来演示势能和动能可以相互转化，但总的机械能守恒。现象明显生动，对学生很有吸引力，实验器材又 很简单，演示时操作也方便。由于实验原理较为复杂，超出了中学物理教学大纲，所以一般老师在演示这 一实验时，都是用它来定性地说明势能与动能之间的相互转化，在忽略摆线与摆轴之间摩擦力的情况下， 机械能守恒。这样做无疑是符合教学要求的。但是作为传统的演示实验，我们如果能深入地理解实验原理， 将为在课堂上讲清机械能守恒这一重要规律，打下一个很好的深入理解实验的基础。本文试图应用刚体转 动运动学与刚体转动动力学的有关规律分析并证明滚摆在运动过程中机械能的转化与守恒问题，以供参 如图1所示，一般演示用实验滚摆，是由金属摆轴与园盘式摆轮组合而成的复合刚体，并用两条摆线 悬挂在演示支架上。为了计算与证明上的方便，设摆轴的质量为m，摆轮质量是摆轴质量的n 倍即nm，所 以摆的质量M=(n＋1)m；摆轴的半径为r，摆轮半径是摆轴半径的n′倍即R=n′r。为了证明滚摆运动过 程中机械能的转化与守恒，我们首先计算出滚摆在运动过程中任意位置的质心加速度。 1．计算滚摆运动过程中质心加速度。图2 为滚摆的截面图，Mg 为摆线的拉力（每条摆线的拉力为T/2，总的拉力为T）。设该时刻滚摆向下运动。由质心运动定理可列出滚摆的平动 方程： 即：(n+1)mg-Mg-T=Mac 即：(n+1)mg-T=(n+1)mac 由刚体的转动定律可列出滚摆的转动方程：Tr=Ia 为滚摆的角加速度，I为滚摆的转动惯量，由于滚摆是摆轴与摆轮的结合，所以转动惯量为二者之 和。其中摆轴可看做实心园柱体，摆轮可视为园盘，所以它们的转动惯量分别为： 所以滚摆的转动惯量为： I=IR＋Ir 所以：(5)式为滚摆在向下运动过程中任意时刻质心加速度的表达式。 2．证明滚摆运动过程中势能转化为动能，但总的机械能守恒。 如图3 所示，取1 的位置为滚摆运动到最上端的位置，取3 的位置为滚摆运动到最下端的位置（零势 能位置），取2 为中间某一时刻滚摆所在的位置。 (1)在位置1 时，滚摆的机械能E 等于该位置势能Epo 与动能EKr 之和： E=EpO＋EK1 因为EK1=0，所以： E=Epo＋0 =Mqh 运动到位置2时，滚摆的势能为Ep2 Ep2＝Mgh2=Mg(h 一h1) =Mgh—Mgh1 运动到位置2时减少的势能，令为EP1： Ep1＝Mgh1 式中Vc1 为滚摆运动到位置2 时的质心速度，ac1 为质心加速度，把(5)式代入上式得： Ep1＝Mgh1 Ep1=Mgh一Mgh1 在位置2 时滚摆的动能EK2 为平动动能与转动动能之和： 把它和(3)式都代入(10)式： 比较(8)式与(11)式得： Ep1=EK2 (12) 它告诉我们滚摆由位置1 运动到位置2 时，动能的增加值恰好等于势能的减少值，也就是滚摆的势能 转化为滚摆的动能。应注意，在滚摆动能的数值中增加了一项转动动能的数值。 (3)滚摆运动到位置2 时总的机械能。 E=Ep2+Ek2 上式结果说明：滚摆由位置1 运动到位置2 时，势能减少动能增加，但总机械能在数值上保持恒定。 由于位置2 是任取的，所以当滚摆运动到其它位置时，同样也可以证出上述结果。 3．滚摆运动过程中能量的分配。 取滚摆运动过程中的某一位置，如位置3，比较该位置动能与总的机械能、动能中平动动能、转动动 能与总的机械能的数量关系。 当滚摆运动到位置3 时，势能EP3=0，所以总的机械能： E=EK3＋EP2 =EK3 其中Vc3 为滚擂运动到位置3 时的质心速度，W3 为刻摆轴相对抽心的角速度。这时滚摆的平动动能： 转动动能： 如果设n=10 即轮的质量是轴的质量的10 =8.1％=91.9% =8.8% 上述计算结果说明，当滚摆运动到位置3 时，总的机械能为平动动能与转动动能之和，其中转动动能 占总机械能百分之九十以上，平动动能占总机械能不到百分之十。（当然n 与n′取其它数时，比例不同） 能量的分配告诉我们，滚摆向下运动过程中势能转化为动能，动能主要表现为转动动能，平动动能只占总 能量的一小部分。本回答被网友采纳
这一实验在讲述机械能守恒定律时，用来演示势能和动能可以相互转化，但总的机械能守恒。现象明显生动，对学生很有吸引力，实验器材又 很简单，演示时操作也方便。由于实验原理较为复杂，超出了中学物理教学大纲，所以一般老师在演示这 一实验时，都是用它来定性地说明势能与动能之间的相互转化，在忽略摆线与摆轴之间摩擦力的情况下， 机械能守恒。这样做无疑是符合教学要求的。但是作为传统的演示实验，我们如果能深入地理解实验原理， 将为在课堂上讲清机械能守恒这一重要规律，打下一个很好的深入理解实验的基础。本文试图应用刚体转 动运动学与刚体转动动力学的有关规律分析并证明滚摆在运动过程中机械能的转化与守恒问题，以供参 如图1所示，一般演示用实验滚摆，是由金属摆轴与园盘式摆轮组合而成的复合刚体，并用两条摆线 悬挂在演示支架上。为了计算与证明上的方便，设摆轴的质量为m，摆轮质量是摆轴质量的n 倍即nm，所 以摆的质量M=(n＋1)m；摆轴的半径为r，摆轮半径是摆轴半径的n′倍即R=n′r。为了证明滚摆运动过 程中机械能的转化与守恒，我们首先计算出滚摆在运动过程中任意位置的质心加速度。 1．计算滚摆运动过程中质心加速度。图2 为滚摆的截面图，Mg 为摆线的拉力（每条摆线的拉力为T/2，总的拉力为T）。设该时刻滚摆向下运动。由质心运动定理可列出滚摆的平动 方程： 即：(n+1)mg-Mg-T=Mac 即：(n+1)mg-T=(n+1)mac 由刚体的转动定律可列出滚摆的转动方程：Tr=Ia 为滚摆的角加速度，I为滚摆的转动惯量，由于滚摆是摆轴与摆轮的结合，所以转动惯量为二者之 和。其中摆轴可看做实心园柱体，摆轮可视为园盘，所以它们的转动惯量分别为： 所以滚摆的转动惯量为： I=IR＋Ir 所以：(5)式为滚摆在向下运动过程中任意时刻质心加速度的表达式。 2．证明滚摆运动过程中势能转化为动能，但总的机械能守恒。 如图3 所示，取1 的位置为滚摆运动到最上端的位置，取3 的位置为滚摆运动到最下端的位置（零势 能位置），取2 为中间某一时刻滚摆所在的位置。 (1)在位置1 时，滚摆的机械能E 等于该位置势能Epo 与动能EKr 之和： E=EpO＋EK1 因为EK1=0，所以： E=Epo＋0 =Mqh 运动到位置2时，滚摆的势能为Ep2 Ep2＝Mgh2=Mg(h 一h1) =Mgh—Mgh1 运动到位置2时减少的势能，令为EP1： Ep1＝Mgh1 式中Vc1 为滚摆运动到位置2 时的质心速度，ac1 为质心加速度，把(5)式代入上式得： Ep1＝Mgh1 Ep1=Mgh一Mgh1 在位置2 时滚摆的动能EK2 为平动动能与转动动能之和： 把它和(3)式都代入(10)式： 比较(8)式与(11)式得： Ep1=EK2 (12) 它告诉我们滚摆由位置1 运动到位置2 时，动能的增加值恰好等于势能的减少值，也就是滚摆的势能 转化为滚摆的动能。应注意，在滚摆动能的数值中增加了一项转动动能的数值。 (3)滚摆运动到位置2 时总的机械能。 E=Ep2+Ek2 上式结果说明：滚摆由位置1 运动到位置2 时，势能减少动能增加，但总机械能在数值上保持恒定。 由于位置2 是任取的，所以当滚摆运动到其它位置时，同样也可以证出上述结果。 3．滚摆运动过程中能量的分配。 取滚摆运动过程中的某一位置，如位置3，比较该位置动能与总的机械能、动能中平动动能、转动动 能与总的机械能的数量关系。 当滚摆运动到位置3 时，势能EP3=0，所以总的机械能： E=EK3＋EP2 =EK3 其中Vc3 为滚擂运动到位置3 时的质心速度，W3 为刻摆轴相对抽心的角速度。这时滚摆的平动动能： 转动动能： 如果设n=10 即轮的质量是轴的质量的10 =8.1％=91.9% =8.8% 上述计算结果说明，当滚摆运动到位置3 时，总的机械能为平动动能与转动动能之和，其中转动动能 占总机械能百分之九十以上，平动动能占总机械能不到百分之十。（当然n 与n′取其它数时，比例不同） 能量的分配告诉我们，滚摆向下运动过程中势能转化为动能，动能主要表现为转动动能，平动动能只占总 能量的一小部分。本回答被网友采纳
第2个回答 2020-11-30
用单摆测定重力加速度
实验目的：利用单摆测定当地重力加速度,巩固和加深对单摆周期公式的理解.
实验原理：单摆在摆角很小（小于5º）的情况下,可以看作间谐振动,其固有周期公式为 ,由此得：.据此,通过实验方法测出摆长l和周期T,即可计算出当地的重力加速度.
实验器材：铁架台（带铁夹）、金属小球、刻度尺、秒表、细线
实验目的：利用单摆测定当地重力加速度,巩固和加深对单摆周期公式的理解.
实验原理：单摆在摆角很小（小于5º）的情况下,可以看作间谐振动,其固有周期公式为 ,由此得：.据此,通过实验方法测出摆长l和周期T,即可计算出当地的重力加速度.
实验器材：铁架台（带铁夹）、金属小球、刻度尺、秒表、细线
第3个回答 2020-11-30
这个原理和参数的话，专业性很强，你可以查找一些资料，这样不功能的提高你所要的问题的准确性吗？您说对不对呀？
第4个回答 2020-11-30
想知道威尔伯福斯摆的实验原理的话，这个需要的器材当然有有限呐，作为那种杆子，然后底下要有个重物，作为百球相关的参数，只要测量这个在一秒内摆了多少次？
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