研究单摆等时性的方法

⑴ 设计一个 如何 证明 单摆的等时性 的实验

同样长度的绳子，选若干不同重量的砝码系在下面，测摆动周期，相同，则证明了等时性

⑵ 科学家牛顿最早研究发现单摆的等时性吗

是意大利物理学家伽利略·伽利莱（Galileo Galilei）首先发现。

伽利略笃信基督，在年少时曾经严肃地考虑过是否要剃发成为修士，但他父亲坚持他去比萨大学学医。在1581年学医时，他注意到了摇摆的吊灯，吊灯在风的推动下划出大小不一的轨迹。与自己脉搏做出对比后，伽利略发现不论吊灯摇摆的距离如何，他们的周期时长都是相同的。

回家后，他架起了两个长度相同的摆，将其中一个摆晃动大一些，另一个小一些，结果发现他们的时长的确相同。

伽利略试制了几个钟摆实验。这些实验的灵感据传说是来自于观察比萨大教堂中央铜质吊灯的摆动，并测算伽利略自己的脉搏而得到的（见温琴佐·维维亚尼为伽利略写的传记）。这些实验日后被记载在他的着作《两种新科学》中。

伽利略认为简单的钟摆是等时的，即无论幅度多大，摆的周期运动时长总是一定的。然而，根据克里斯蒂·惠更斯的研究，这只是近似成立，并不精确。

伽利略发现了周期的乘方与钟摆的长度成比。伽利略的儿子温琴佐根据他父亲的理论与1642年设计了一个大钟。但大钟没能够建造起来，主要是因为摆度太大，需要冕状司行轮，导致计时不准。

伽利略的科学研究方式

伽利略在通过实验和数学方式研究运动学做出了最初的创新。

当时更多的科学研究方法是威廉·吉尔伯特的对电磁的量化研究。伽利略的父亲，鲁特琴手、乐理专家温琴佐·伽利莱，可能进行了最古老的非线性物理实验，并有结果：就伸展的弦来说，音高与张力的乘方成比例。

这些观察结果处在毕达哥拉斯音乐传统的结构框架内，被乐器制造工人广为知晓，包括将弦以整数相除能得到一个和谐音阶。因此，数学的一部分总是与音乐和物理科学有联系，年轻时代的伽利略可以从他父亲的观测中拓展这种传统。

伽利略是当时思想家中明确宣称自然规律是数学性的。在《试金者》中，他写道：“哲学写在这本伟大的着作中，这宇宙中...它是用数学作为语言写成的，他的特性是三角、圆和其它几何形状。"

他的数学分析跟进一步发展了后期自然哲学学者的传统，这是伽利略在他学习哲学时做的。他养成了一个奇特的能力，就是无视权威，特别是亚里士多德学派的权威。

在更广义上，他的作品更进一步推动了科学从哲学与宗教中分离出来；这是人类思想的一大进步。他常常愿意根据自己的观察来改变想法。

为了进行试验，伽利略为长度与时间制定标准，以便在不同时间和不同实验室所做的工作可以复制。这为数学归纳法提供了坚实基础。

⑶ 单摆的等时性原理是什么

是利用单摆的等时性。正是这种性质可以用来计时。

而单摆的周期公式是：时间=圆周率的2倍乘以（根号下摆长除以重力加速度） 通过公式以及其推导可以看出来，单摆运动靠的是重力，和绳子的拉力。而摆动的周期仅仅取决于绳子的摆长和重力加速度。地球重力加速度固定，控制摆长可以调整周期来计时。

(3)研究单摆等时性的方法扩展阅读：

摆动的钟摆是靠重力势能和动能相互转化来摆动的，简单的说，如果你把钟摆拉高，由于重力影响它会往下摆，而到达最低位置后它具有一个速度，不可能直接停在那，它会继续冲过最低位置，而摆至最高位置就往回摆是因为重力使它减速直到0，然后向回摆。如此往复，就不停的摆动了。

按照上述，钟摆可以永远摆下去，但由于阻力存在，它会摆动逐渐减小，最后停止.所以要用发条来提供能量使其摆动。

发展历史

以摆作为振动系统的钟。通常都带有报时功能，所以又称自鸣钟。

1582～1583年，意大利物理学家和天文学家伽利略发现了摆的等时性。1657年，荷兰物理学家和天文学家克里斯蒂安.惠更斯利用摆的等时性原理发明了摆钟。后经不断改进，沿用至今。摆钟可根据用途和要求制成座钟、挂钟、落地钟、子母钟的母钟、天文钟等型式。

摆钟的报时方式通常为机械打点报时，也有用电子扩音报时的。近代帝王宫廷中使用的摆钟，常附有一套机械传动机构，以精工制作的人物、山水、飞禽、走兽等活动形象进行报时。