二維磁懸浮動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)儀的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種二維磁懸浮動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)儀，包括磁性載臺(tái)，磁性載臺(tái)固裝支架，支架上端呈彎曲的形式，支架的頂端固定有照明燈及對(duì)載臺(tái)上表面進(jìn)行攝像的攝像頭，磁性載臺(tái)上配有具有磁性的碰撞演示樣品，碰撞演示樣品懸浮在磁性載臺(tái)上；磁性載臺(tái)上固定有將碰撞演示樣品的運(yùn)動(dòng)范圍限制在一定的范圍內(nèi)的圍欄，圍欄內(nèi)部上方固定有線圈，圍欄側(cè)面設(shè)有給碰撞演示樣品提供動(dòng)力的擊發(fā)裝置。本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理，使用方便，實(shí)驗(yàn)時(shí)幾乎沒(méi)有摩擦，噪聲很小。
【專(zhuān)利說(shuō)明】二維磁懸浮動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種二維磁懸浮動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)儀。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的動(dòng)力學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)都是在導(dǎo)軌上進(jìn)行的，都是做一維的力學(xué)實(shí)驗(yàn)，有的實(shí)驗(yàn)儀器摩擦力較大，實(shí)驗(yàn)時(shí)有噪聲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種幾乎沒(méi)有摩擦，噪聲很小，能夠?qū)嵤┮痪S和二維動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)的二維磁懸浮動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)儀。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
一種二維磁懸浮動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)儀，其特征是:包括磁性載臺(tái)，磁性載臺(tái)固裝支架，支架上端呈彎曲的形式，支架的頂端固定有照明燈及對(duì)載臺(tái)上表面進(jìn)行攝像的攝像頭，磁性載臺(tái)上配有具有磁性的碰撞演示樣品，碰撞演示樣品懸浮在磁性載臺(tái)上；磁性載臺(tái)上固定有將碰撞演示樣品的運(yùn)動(dòng)范圍限制在一定的范圍內(nèi)的圍欄，圍欄內(nèi)部上方固定有線圈，圍欄側(cè)面設(shè)有給碰撞演示樣品提供動(dòng)力的擊發(fā)裝置。
[0005]所述磁性載臺(tái)包括底座，底座上設(shè)有內(nèi)凹，內(nèi)凹中固裝有磁性的磁體，內(nèi)凹上覆蓋鐵磁性材料板；磁性載臺(tái)底座由三點(diǎn)支撐，其中兩點(diǎn)為可調(diào)節(jié)形式，磁性載臺(tái)上配有一個(gè)水平儀。
[0006]磁性載臺(tái)面上配有帶刻度的網(wǎng)格，用以在視頻圖片上獲取碰撞演示樣品的位置。
[0007]在底座中全部磁體的外周設(shè)一個(gè)線圈，用以調(diào)節(jié)磁性載臺(tái)臺(tái)面上的磁場(chǎng)。
[0008]所述碰撞演示樣品用輕質(zhì)不會(huì)影響磁場(chǎng)的材料，并在碰撞演示樣品邊緣部分嵌入均勻分布的小磁體。
[0009]在磁性載臺(tái)臺(tái)面上配置不同的樣品軌道或彈簧裝置，以滿(mǎn)足不同實(shí)驗(yàn)情況下碰撞演示樣品的運(yùn)動(dòng)軌跡和運(yùn)動(dòng)速度要求；軌道或彈簧裝置用不會(huì)影響周邊磁場(chǎng)的材料。
[0010]本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理，使用方便，實(shí)驗(yàn)時(shí)幾乎沒(méi)有摩擦，噪聲很小。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0012]圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2磁性載臺(tái)底座圖。
[0014]圖3是碰撞演示樣品示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]一種二維磁懸浮動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)儀，包括磁性載臺(tái)1，磁性載臺(tái)固裝支架2，支架上端呈彎曲的形式，支架的頂端固定有照明燈及對(duì)載臺(tái)上表面進(jìn)行攝像的攝像頭3，磁性載臺(tái)上配有具有磁性的碰撞演示樣品4，碰撞演示樣品懸浮在磁性載臺(tái)上；磁性載臺(tái)上固定有將碰撞演示樣品的運(yùn)動(dòng)范圍限制在一定的范圍內(nèi)的圍欄5，圍欄的外殼用不會(huì)影響磁場(chǎng)的材料，圍欄內(nèi)部上方固定有線圈，用以在載臺(tái)上更好的控制演示樣品；圍欄側(cè)面設(shè)有給碰撞演示樣品提供動(dòng)力的擊發(fā)裝置6(例如通過(guò)彈簧機(jī)構(gòu)射出球體擊中碰撞演示樣品，使碰撞演示樣品具有動(dòng)力)。
[0016]所述磁性載臺(tái)包括底座7，底座上設(shè)有內(nèi)凹，內(nèi)凹中固裝有磁性的磁體8，內(nèi)凹上覆蓋鐵磁性材料板；磁性載臺(tái)底座由三點(diǎn)支撐，其中兩點(diǎn)為可調(diào)節(jié)形式，磁性載臺(tái)上配有一個(gè)水平儀9。
[0017]磁性載臺(tái)面上配有帶刻度的網(wǎng)格，用以在視頻圖片上獲取碰撞演示樣品的位置。
[0018]在底座中全部磁體的外周設(shè)一個(gè)線圈，用以調(diào)節(jié)磁性載臺(tái)臺(tái)面上的磁場(chǎng)。
[0019]所述碰撞演示樣品用不會(huì)影響磁場(chǎng)的材料，并在碰撞演示樣品邊緣部分嵌入均勻分布的小磁體10，可以更好的保持樣品平衡；演示樣品上有方向標(biāo)識(shí)。
[0020]在磁性載臺(tái)臺(tái)面上配置不同的樣品軌道或彈簧裝置，以滿(mǎn)足不同實(shí)驗(yàn)情況下碰撞演示樣品的運(yùn)動(dòng)軌跡和運(yùn)動(dòng)速度要求；軌道或彈簧裝置用不會(huì)影響周邊磁場(chǎng)的材料。
[0021]所述不會(huì)影響磁場(chǎng)的材料為塑料等。儀器外接一可以控制兩個(gè)線圈電流和照明燈的電源11。
[0022]底座中磁體分布均勻，磁體的規(guī)格一致，極性一致，如上方都為N極；樣品懸浮在載臺(tái)上時(shí)，樣品中小磁體下面的極性與載臺(tái)上面的極性相同，如都是N極；圍欄內(nèi)部上方距載臺(tái)一定豎直距離可設(shè)線圈，通電后線圈下面的磁場(chǎng)極性和載臺(tái)上面的極性相反。
[0023]測(cè)速的實(shí)現(xiàn):
載臺(tái)上帶有刻度網(wǎng)格；通過(guò)置于載臺(tái)上方的攝像機(jī)對(duì)載臺(tái)上質(zhì)點(diǎn)或剛體的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行視頻錄制；任意取合適的兩巾貞視頻圖像(兩巾貞視頻圖像間的時(shí)間間隔已確定)，分析圖像獲得質(zhì)點(diǎn)的位置(參照載臺(tái)臺(tái)面網(wǎng)格)或剛體的旋轉(zhuǎn)情況，從而可分別獲得質(zhì)點(diǎn)的速度或剛體轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，從而得到其它相關(guān)物理量。
[0024]使用方法:
實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備時(shí)調(diào)節(jié)底座兩點(diǎn)高度配合水平儀使得載臺(tái)水平，通過(guò)對(duì)兩個(gè)線圈(圍欄內(nèi)部上方固定的線圈及在底座中全部磁體外周的線圈)的調(diào)節(jié)使得演示樣品懸浮在載臺(tái)臺(tái)面上，打開(kāi)照明燈和攝像頭，演示樣品通過(guò)擊發(fā)裝置提供動(dòng)力，攝像頭攝制樣品運(yùn)動(dòng)或樣品間碰撞過(guò)程視頻，通過(guò)對(duì)視頻中幾個(gè)圖像中演示樣品的位置和載臺(tái)刻度網(wǎng)格的分析以及視頻各圖相之間的時(shí)間關(guān)系，便可獲取樣品速度，角速度等信息，從而可以得到其它相關(guān)的物理量，驗(yàn)證相關(guān)的物理規(guī)律。
[0025]實(shí)驗(yàn)時(shí)，打開(kāi)照明燈，放置樣品的同時(shí)調(diào)節(jié)底座線圈電流，使演示樣品懸浮在載臺(tái)上，攝像頭開(kāi)始工作，通過(guò)擊發(fā)裝置給演示樣品一定動(dòng)力，演示樣品在載臺(tái)上做一定形式的運(yùn)動(dòng)或碰撞，攝像頭錄制演示樣品的運(yùn)動(dòng)過(guò)程視頻。
[0026]本實(shí)驗(yàn)裝置可以涉及的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目包括:質(zhì)點(diǎn)碰撞、剛體碰撞、簡(jiǎn)諧振動(dòng)、牛頓定律、重力加速度、機(jī)械能守恒、多質(zhì)點(diǎn)共同運(yùn)動(dòng)、圓弧運(yùn)動(dòng)等。
【權(quán)利要求】
1.一種二維磁懸浮動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)儀，其特征是:包括磁性載臺(tái)，磁性載臺(tái)固裝支架，支架上端呈彎曲的形式，支架的頂端固定有照明燈及對(duì)載臺(tái)上表面進(jìn)行攝像的攝像頭，磁性載臺(tái)上配有具有磁性的碰撞演示樣品，碰撞演示樣品懸浮在磁性載臺(tái)上；磁性載臺(tái)上固定有將碰撞演示樣品的運(yùn)動(dòng)范圍限制在一定的范圍內(nèi)的圍欄，圍欄內(nèi)部上方固定有線圈，圍欄側(cè)面設(shè)有給碰撞演示樣品提供動(dòng)力的擊發(fā)裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維磁懸浮動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)儀，其特征是:所述磁性載臺(tái)包括底座，底座上設(shè)有內(nèi)凹，內(nèi)凹中固裝有磁性的磁體，內(nèi)凹上覆蓋鐵磁性材料板；磁性載臺(tái)底座由三點(diǎn)支撐，其中兩點(diǎn)為可調(diào)節(jié)形式，磁性載臺(tái)上配有一個(gè)水平儀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維磁懸浮動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)儀，其特征是:磁性載臺(tái)面上配有帶刻度的網(wǎng)格，用以在視頻圖片上獲取碰撞演示樣品的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的二維磁懸浮動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)儀，其特征是:在底座中全部磁體的外周設(shè)一個(gè)線圈，用以調(diào)節(jié)磁性載臺(tái)臺(tái)面上的磁場(chǎng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的二維磁懸浮動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)儀，其特征是:所述碰撞演示樣品用不會(huì)影響磁場(chǎng)的材料，并在碰撞演示樣品邊緣部分嵌入均勻分布的小磁體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的二維磁懸浮動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)儀，其特征是:在磁性載臺(tái)臺(tái)面上配置不同的樣品軌道或彈簧裝置，以滿(mǎn)足不同實(shí)驗(yàn)情況下碰撞演示樣品的運(yùn)動(dòng)軌跡和運(yùn)動(dòng)速度要求；軌道 或彈簧裝置用不會(huì)影響周邊磁場(chǎng)的材料。
【文檔編號(hào)】G09B23/10GK103606322SQ201310626906
【公開(kāi)日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月2日
【發(fā)明者】楊曉華, 崔榮華, 鄭志榮, 王震 申請(qǐng)人:杭州大華儀器制造有限公司, 楊曉華, 崔榮華