專利名稱：可改變重力加速度值的單擺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種可改變重力加速度值的單擺，用于研究和演示單擺的 振動(dòng)周期和重力加速度之間的關(guān)系。
技術(shù)背景
在理論上，單擺的振動(dòng)周期T、單擺的擺長(zhǎng)L、重力加速度g三者之間的 關(guān)系為周期T和擺長(zhǎng)L的平方根成正比，和當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭的平方根成 反比，比例系數(shù)為2;r。關(guān)系式為T=2;WL/g或g=47c2L/T2，用這個(gè)關(guān)系式可 測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取?br> 要定性地觀察單擺的振動(dòng)周期T和擺長(zhǎng)L的平方根成正比是很容易的，只 要觀察幾組不同擺長(zhǎng)的單擺，就會(huì)明顯地觀察到懸線長(zhǎng)的擺動(dòng)周期長(zhǎng)，懸線短 的擺動(dòng)周期短。這個(gè)現(xiàn)象早已被幾百年前的偉大科學(xué)家伽利略觀察到了，并且 應(yīng)用到了時(shí)鐘上。但是，要想觀察到周期T和重力加速度g的平方根成反比卻 不是那么容易，因?yàn)橹亓铀俣戎缓偷厍虻牟煌恢靡约安煌叨扔嘘P(guān)。在地 球的不同位置，重力加速度的變化并不很明顯，即使以地球的赤道和兩極相比 較，赤道的重力加速度為9.78米/秒2，兩極的重力加速度為9.83米/秒2。 因此，即使能夠同時(shí)觀察到在赤道和兩極的兩組單擺，也不容易僅僅憑肉眼就 可以分辨哪一個(gè)周期長(zhǎng)，哪一個(gè)周期短。況且我們根本不可能同時(shí)觀察到分別 在赤道和兩極的兩組單擺。重力加速度g和高度有關(guān)，之間的關(guān)系為重力加 速度g和到達(dá)地心距離的平方成反比。地球的半徑平均為6400000米，如果高 度增加幾千米或一萬(wàn)米，相對(duì)于巨大的地球半徑而言這個(gè)數(shù)值還是很小的，重 力加速度的減小也是不大的。所以，即使把單擺拿到珠穆朗瑪峰上，僅僅用眼 睛來(lái)觀察，也不會(huì)觀察到單擺的周期會(huì)有明顯的變化。要想觀察到稍微明顯的 變化，必須把單擺拿到1000公里以上的高空，顯然，在一般情況下是無(wú)法辦到 的。因此，現(xiàn)在還沒(méi)有較好的用以說(shuō)明單擺的振動(dòng)周期T和重力加速度g的平 方根成反比的儀器。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種可改變重力加速度值的單擺，用于觀察單擺 的振動(dòng)周期T和重力加速度g的平方根成反比的實(shí)驗(yàn)。應(yīng)用磁場(chǎng)來(lái)加強(qiáng)重力場(chǎng)，用模擬的方法使g值發(fā)生改變。
本實(shí)用新型的目的是以如下方式實(shí)現(xiàn)的在支架上固定一橫支桿，橫支桿 上固定一懸線，懸線的下端懸掛一球體，球體為鋼球，支架上處于球體的下部 設(shè)置有電磁鐵。
演示時(shí)，如果不用電磁鐵，這只是一個(gè)普通的單擺，測(cè)量出它的擺長(zhǎng)，即 懸線的長(zhǎng)度加上磁鐵球的半徑，測(cè)量出它的振動(dòng)周期，就可以進(jìn)行求當(dāng)?shù)豨值 的計(jì)算。電磁鐵線圈通電，使電磁鐵吸引上面的鋼球，這就相當(dāng)于鋼球變得更 重了，這時(shí)可以看到單擺的振動(dòng)周期變小，振動(dòng)的頻率變快，測(cè)量出的g值變 大了。電磁鐵線圈通以不同的電壓，就可以測(cè)量出不同的g值。它并沒(méi)有真正 改變g值，只是用磁場(chǎng)改變重力場(chǎng)，用模擬的方法，創(chuàng)造了一個(gè)重力加速度改 變的場(chǎng)景，從而實(shí)現(xiàn)了技術(shù)目的。
本實(shí)用新型的有益效果是采用它可以方便地觀察單擺的振動(dòng)周期與重力 加速度的關(guān)系，顯示直觀，學(xué)生容易動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于推廣。


附圖是本實(shí)用新型可改變重力加速度值的單擺的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
參照附圖，在支架1上固定一橫支桿2，橫支桿2上固定一懸線3，懸線3 的下端懸掛一球體4，球體4為鋼球，支架1上處于球體4的下部設(shè)置有電磁 鐵5,電磁鐵5的線圈6通過(guò)導(dǎo)線7連接可調(diào)壓直流電源。通過(guò)電磁鐵5的參 與，用磁場(chǎng)改變重力場(chǎng)，用模擬的方法創(chuàng)造了一個(gè)重力加速度改變的場(chǎng)景。
權(quán)利要求一種可改變重力加速度值的單擺，在支架上固定一橫支桿，橫支桿上固定一懸線，懸線的下端懸掛一球體，其特征在于球體(4)為鋼球，支架(1)上處于球體(4)的下部設(shè)置有電磁鐵(5)。
專利摘要一種可改變重力加速度值的單擺，在支架上固定一橫支桿，橫支桿上固定一懸線，懸線的下端懸掛一球體，球體為鋼球，支架上處于球體的下部設(shè)置有電磁鐵。本實(shí)用新型用于研究和演示單擺的振動(dòng)周期和重力加速度之間的關(guān)系，通過(guò)電磁鐵的參與，用磁場(chǎng)改變重力場(chǎng)，用模擬的方法創(chuàng)造了一個(gè)重力加速度改變的場(chǎng)景，可以方便地觀察單擺的振動(dòng)周期與重力加速度的關(guān)系，顯示直觀，學(xué)生容易動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于推廣。
文檔編號(hào)G09B23/00GK201255944SQ20082018822
公開(kāi)日2009年6月10日 申請(qǐng)日期2008年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月10日
發(fā)明者劉東波, 劉海濤, 鵬 張, 張世銘, 李麗娟 申請(qǐng)人:劉東波