主题展厅：探索与发现　　　　　　　　展项名称：龙形摆

1、展示内容、原理、目的

展项通过展示不同摆长的摆放在一起，产生优美而神奇的运动轨迹，使参与者在感受美妙的振动的同时，了解双线摆运动周期的规律。

摆是一种实验仪器，可用来展现种种力学现象。绕一个悬点来回摆动的物体，都称为摆，其周期一般和物体的形状、大小及密度的分布有关。摆有很多种，如单摆、双线摆、复摆、倒摆、扭摆、冲击摆、弹簧摆、磁性摆等。

但若把尺寸很小的质量块悬于一端固定的长度为　l且不能伸长的细绳上，把质量块拉离平衡位置，使细绳和过悬点铅垂线所成角度小于5°，放手后质量块往复振动，可视为质点的振动，其周期　T

T只和摆长l和当地的重力加速度g有关，即而和质量块的质量　、形状和振幅的大小都无关系，其运动状态可用简谐振动公式表示，称为单摆或数学摆　。

用两根细线共同悬挂小球做实验，使小球稳定在垂直纸面的竖直平面内运动，能避免单摆稳定性差的现象。这种用双线悬挂小球的装置称为双线摆，如图1所示。

图1　

图2

理想的双线摆，悬挂摆球的两个细线的长度相等，两悬点A、B在同一高度。一般情况下，双线摆的两悬点不等高，两根悬线不等长，如图2所示。

对理想的双线摆可以等效一个单摆，等效单摆的的悬点正好在AB点连线的中点上，若双线摆的摆长为l，则单摆摆长的等效长度l等效=lsin　α，　所以双线摆的周期

2、彩色三维效果图

3、展示和操作方式

本展项和“共振秋千”、“弹簧摆”组成运动之律展区中的振动分主题。展项从振动中最基础的概念——频率出发，介绍共振，以及共振中的能量转换。使参与者对振动的认识有一个清晰的脉络。“龙形摆”通过一组摆长不同的小球介绍振动中最基础的频率的概念，以及对于最常见机械振动——单摆来讲，影响振动频率的因素是什么？“共振秋千”通过一个原理实验类展品和一个观众体验类展品，使观众从多角度了解共振这个科学内容。“弹簧摆”以看似神奇的现象介绍共振中产生的能量间的转换。本分主题使观众在参与、操作和体验过程中对振动的最重要概念——频率和共振，由浅入深，有清晰的认识和了解。

展品由九个双线摆构成的一组龙形摆、启动释放装置、控制系统及展台组成。九个双线摆由九个重量、大小相同的钢球及摆线构成，每组双线摆的摆长通过计算确定，每相邻的双线摆30秒钟内差一个振动周期。参与者通过展台上的按钮启动龙形摆。龙形摆在自动控制系统的控制下，所有双线摆同时同振幅释放，参与者可以观察到所有双线摆的振动时而有序、时而杂乱无章，组成时而优美，时而混乱的队形。在三十秒钟后，所有双线摆几乎同时通过中点，形成一条直线。

操作按钮旁有状态指示灯（绿色），当一个观众操作后，一个周期内（“约45秒钟(两个摆动周期)”），物体自己运动，这时候指示灯息，观众操作按钮无效。当这个周期结束电磁铁重新吸附时，绿灯亮，观众操作按钮有效。

参与者操作步骤为：

1>当绿色指示灯亮时，按下启动按钮

2>观看小球摆动情况