專利名稱：可控雙單擺實(shí)驗(yàn)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種雙單擺物理實(shí)驗(yàn)儀器，尤其涉及一種可控雙單擺實(shí)驗(yàn)儀。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)用單擺模型測(cè)周期，是通過手釋放擺球來實(shí)現(xiàn)的，這樣做很難使小球、棉線處 于豎直平面內(nèi)，小球與豎直平面間將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)夾角，使小球偏離豎直平面擺動(dòng)而形成圓
錐擺。圓錐擺的周期為T =其中θ為擺線與豎直方向的夾角，1為擺長，而在
計(jì)算時(shí)，以1代替Ic0s θ，所以得到的T變大，將會(huì)使計(jì)算得到的g值偏大。另外，很有可能因圓錐擺使小球撞上光電門而造成實(shí)驗(yàn)失敗，并且實(shí)驗(yàn)時(shí)是通過 人手來釋放小球，很難做到每次實(shí)驗(yàn)都讓小球保持在同一角度釋放，這給實(shí)驗(yàn)引入了不確定度。傳統(tǒng)的單擺實(shí)驗(yàn)儀器，功能單一，演示效果不明顯，因?yàn)闆]有明顯的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，學(xué) 生不能很好地對(duì)單擺公式進(jìn)行理解。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了解決圓錐擺現(xiàn)象，手釋放時(shí)所帶來的擺角的不確定度， 發(fā)明了 一種可控雙單擺實(shí)驗(yàn)儀本實(shí)用新型主要通過以下技術(shù)手段解決。可控雙單擺實(shí)驗(yàn)儀，由底座、設(shè)置于底座上的豎直桿和設(shè)置于豎直桿上的水平橫 桿組成，底座下方設(shè)置有腳，豎直桿中下部設(shè)置有載物臺(tái)，豎直桿與載物臺(tái)通過螺絲相連， 所述的底座上方設(shè)置有水平導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上方設(shè)置有可升降裝置，可升降裝置上設(shè)置有電磁 鐵11，水平橫桿上設(shè)置有夾線旋鈕，夾線旋鈕上懸掛有擺繩，擺繩下端掛有擺球，豎直桿中 部設(shè)置有角度刻度板3，角度刻度板下方設(shè)置有光電門。作為優(yōu)選，底座上方設(shè)置有水平導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上方設(shè)置有可升降裝置，可升降裝置上 設(shè)有電磁鐵，通過“三點(diǎn)確定一個(gè)平面”的原理，保證了擺球始終在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)，解決了 圓錐擺的現(xiàn)象。這種設(shè)計(jì)可使擺球在不同角度、不同高度釋放，并可重復(fù)測(cè)量處于同一角 度、同一高度釋放擺球的擺動(dòng)周期，從而解決了用手釋放時(shí)擺角的不確定性。作為優(yōu)選，將兩個(gè)擺球懸掛于水平橫桿上，通過一個(gè)電源同時(shí)控制兩個(gè)電磁鐵，可 保證兩個(gè)小球同時(shí)釋放，從而也可很好的解決用手釋放時(shí)所帶來的不確定度。作為優(yōu)選，導(dǎo)軌上方設(shè)置有可升降裝置，可控制擺球的釋放高度。綜上所述，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下明顯的優(yōu)點(diǎn)和進(jìn)步a、通過電磁 鐵組的合理應(yīng)用，可以確保對(duì)比實(shí)驗(yàn)中單擺的同時(shí)釋放，消除了用手釋放的不確定性；b、實(shí) 驗(yàn)對(duì)比效果好，現(xiàn)象明顯，探究擺角θ與周期T的關(guān)系；擺球質(zhì)量m與周期T的關(guān)系；擺長 L與周期T的關(guān)系；重力加速度不同其他情況完全相同時(shí)周期T的情況c、可通過碰撞法驗(yàn) 證機(jī)械能守恒定律。
圖1是本實(shí)用新型的正視圖；圖2是本實(shí)用新型的右視圖；圖中標(biāo)號(hào)為1.水平橫桿 2.豎直桿 3.角度刻度板 4.光電門 5.載物平 臺(tái)6.水平導(dǎo)軌7.底座8.夾線旋鈕9.擺繩10.擺球11.電磁鐵12.可升降裝 置 13.水平滑塊14.腳。
具體實(shí)施方式
下面通過實(shí)施例，結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明實(shí)施例1 如圖1所示，可控雙單擺實(shí)驗(yàn)儀包括水平橫桿1，豎直桿2，載物臺(tái)5，底座7和腳 14，底座7上方設(shè)置有水平導(dǎo)軌6，導(dǎo)軌上方設(shè)置有可升降裝置13，可升降裝置13上設(shè)置有 電磁鐵11，水平橫桿1上設(shè)置有夾線旋鈕8，夾線旋鈕8上懸掛有擺繩9，擺繩下端掛有擺球 1，豎直桿2中部設(shè)置有角度刻度板3，角度刻度板下方設(shè)置有光電門4。使用該實(shí)驗(yàn)儀在相同擺球和擺長L下，探究不同擺角θ與周期T的關(guān)系在擺長相同的情況下，以角度板為標(biāo)準(zhǔn)，通過調(diào)節(jié)底部軌道上的電磁鐵滑塊將兩 塊電磁鐵分別固定在指定的9工和θ2處，使兩個(gè)擺球的起始擺角不相同。將電磁鐵組接在 學(xué)生電源上(6V)，合上電磁鐵通電開關(guān)，讓兩個(gè)擺球在磁力的作用下被分別吸在Q1* θ2 處。待小球處于穩(wěn)定狀態(tài)后，斷開電磁鐵通電開關(guān)，兩小球同時(shí)開始擺動(dòng)，通過觀察兩 擺球并對(duì)比角度板，可以定性探求不同擺角θ與周期T的關(guān)系。實(shí)施例2:使用該實(shí)驗(yàn)儀在相同擺角θ和擺長L下，探究不同擺球質(zhì)量m與周期T的關(guān)系將兩個(gè)形狀相同材質(zhì)不同(m不同)的擺球懸掛在相同擺長L的擺線下，以角度板 為標(biāo)準(zhǔn)，通過調(diào)節(jié)底部軌道上的電磁鐵滑塊將兩塊電磁鐵分別固定在指定的Q1* θ2處， 使兩個(gè)擺球的起始擺角不相同。將電磁鐵組接在學(xué)生電源上(6V)，合上電磁鐵通電開關(guān)，讓 兩個(gè)擺球在磁力的作用下被分別吸在Q1* θ2處。待小球處于穩(wěn)定狀態(tài)后，斷開電磁鐵通電開關(guān)，兩小球同時(shí)開始擺動(dòng)，通過觀察兩 擺球并對(duì)比角度板，觀察不同質(zhì)量M擺球與周期T的關(guān)系。實(shí)施例3 使用該實(shí)驗(yàn)儀在相同擺球和擺角θ下，探究不同擺長L與周期T的關(guān)系松開裝置上端的控制螺絲，通過擺線上的刻度調(diào)節(jié)好需要的擺長L1和L2,擰緊控 制螺絲以達(dá)到固定，以角度板為標(biāo)準(zhǔn)，通過調(diào)節(jié)底部軌道上的電磁鐵滑塊將兩塊電磁鐵分 別固定在指定的Q1* θ 2處，使兩個(gè)擺球的起始擺角不相同。將電磁鐵組接在學(xué)生電源上 (6V)，合上電磁鐵通電開關(guān)，讓兩個(gè)擺球在磁力的作用下被分別吸在9工和θ2處。待小球處于穩(wěn)定狀態(tài)后，斷開電磁鐵通電開關(guān)，兩小球同時(shí)開始擺動(dòng)，通過觀察兩 擺球并對(duì)比角度板，觀察不同擺長L與周期T的關(guān)系。實(shí)施例4 [0030]使用該實(shí)驗(yàn)儀在重力加速度不同其他情況完全相同時(shí)，研究周期T的情況在其中一個(gè)球的正下方放一塊強(qiáng)磁鐵，另一個(gè)不變，以角度板為標(biāo)準(zhǔn)，通過調(diào)節(jié)底 部軌道上的電磁鐵滑塊將兩塊電磁鐵分別固定在指定的ejn Θ 2處，使兩個(gè)擺球的起始擺 角不相同。將電磁鐵組接在學(xué)生電源上(6V)，合上電磁鐵通電開關(guān)，讓兩個(gè)擺球在磁力的作 用下被分別吸在θ工和Θ 2處。待小球處于穩(wěn)定狀態(tài)后，斷開電磁鐵通電開關(guān)，兩小球同時(shí)開始擺動(dòng)，通過觀察兩 擺球并對(duì)比角度板，觀察不同重力加速度下周期T的情況。實(shí)施例5 碰撞法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律將擺球1從Ill高度處由靜止釋放，讓擺球1在其平衡位置處于靜止?fàn)顟B(tài)的等質(zhì)量 的擺球2發(fā)生對(duì)心彈性碰撞，碰撞后擺球1將靜止，擺球2則以速度水平拋出，最后落在下 方沙土上。測(cè)出擺球2的下落高度h2和水平射程s，設(shè)其過平衡位置時(shí)的速度為Vtl，則應(yīng) 有mg Chfh2) = 1/2 (mv02)驗(yàn)證上式成立，即可驗(yàn)證單擺擺動(dòng)過程和兩球?qū)π膹椥耘鲎策^程中的機(jī)械能都是 守恒的。
權(quán)利要求一種可控雙單擺實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于，該實(shí)驗(yàn)儀由底座(7)、設(shè)置于底座上的豎直桿(2)和設(shè)置于豎直桿上的水平橫桿(1)組成，底座下方設(shè)置有腳(14)，豎直桿中下部設(shè)置有載物臺(tái)(5)，豎直桿與載物臺(tái)通過螺絲相連，所述的底座(7)上方設(shè)置有水平導(dǎo)軌(6)，導(dǎo)軌上方設(shè)置有可升降裝置(13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控雙單擺實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于，所述的可升降裝置(13)上 設(shè)置有電磁鐵(11)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控雙單擺實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于，所述的水平橫桿(1)上設(shè)置 有夾線旋鈕(8)，夾線旋鈕上懸掛有擺繩(9)，擺繩下端為擺球(10)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控雙單擺實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于，所述的豎直桿(2)中部設(shè)置 有角度刻度板(3)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可控雙單擺實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于，所述的角度刻度板下方設(shè) 置有光電門(4)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種雙單擺物理實(shí)驗(yàn)儀器，尤其涉及一種可控雙單擺實(shí)驗(yàn)儀。本實(shí)用新型主要是針對(duì)現(xiàn)有單擺實(shí)驗(yàn)儀功能單一，演示效果不明顯等缺點(diǎn)，發(fā)明了一種可克服圓錐擺現(xiàn)象，手釋放時(shí)所帶來的擺角的不確定度，并可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的可控雙單擺實(shí)驗(yàn)儀。本實(shí)用新型的主要方案為包括水平橫桿，豎直桿，載物臺(tái)，底座和腳，底座上方設(shè)置有水平導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上方設(shè)置有可升降裝置，可升降裝置上設(shè)置有電磁鐵，水平橫桿上設(shè)置有夾線旋鈕，夾線旋鈕上懸掛有擺繩，擺繩下端掛有擺球，豎直桿中部設(shè)置有角度刻度板，角度刻度板下方設(shè)置有光電門。
文檔編號(hào)G09B23/10GK201638427SQ20102016097
公開日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2010年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月13日
發(fā)明者周秋艷, 童國平, 許佳其 申請(qǐng)人:浙江師范大學(xué)