專利名稱：多用剛體轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
多用剛體轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀屬教學(xué)儀器，主要供高等學(xué)?！镀胀ㄎ锢怼泛汀段锢韺?shí)驗(yàn)》課程作演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)。
目前，國(guó)內(nèi)外研究剛體轉(zhuǎn)動(dòng)和測(cè)定剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的教學(xué)儀器，主要是三種即扭擺、三線擺和剛體轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀。用扭擺、三線擺測(cè)園盤(pán)、園環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的原理是依據(jù)剛體作角諧振動(dòng)的周期與剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量有關(guān)，而角諧振動(dòng)的內(nèi)容，在《普通物理》課程中一般不講，在學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須花較多時(shí)間補(bǔ)講相關(guān)知識(shí)，學(xué)生難于接受，剛體轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀，能演示講解轉(zhuǎn)動(dòng)定律等基本知識(shí)，測(cè)定塔輪系的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，但不能測(cè)定園盤(pán)、園環(huán)等有典型意義的剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。而且用停表計(jì)時(shí)，測(cè)量精度不高，因而都存在一些不足之處。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種集扭擺、三線擺、剛體轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀之功能于一體，測(cè)量原理簡(jiǎn)易、測(cè)試結(jié)果精確的能進(jìn)行多項(xiàng)剛體轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)的演示和分組實(shí)驗(yàn)儀器。
本實(shí)用新型的基本結(jié)構(gòu)如附圖
所示，在三角形的底座(1)上，通過(guò)滾珠軸承安裝一個(gè)有幾個(gè)不同半徑r的塔輪(2)，在塔輪上方備有能安裝水平橫桿的對(duì)稱螺孔(3)，軸頂備有能安裝園盤(pán)的豎直螺孔(4)和固定螺釘(5)，在底座(1)的右方安裝有滑輪支架(6)和滑輪(7)，用鎖緊螺釘(8)固定和調(diào)節(jié)升降，滑輪支架的豎直桿由兩段連接而成，有間距為5cm的刻度線，可拆裝。在此豎直桿上，安裝有光電門(mén)架(9)和(10)。光電門(mén)架上有一觀察孔，其中心與光電門(mén)(11)的中心。固定螺釘(12)的軸線在同一水平線上，通過(guò)觀察孔，以確定光電門(mén)的正確位置，在塔輪上繞一細(xì)線(13)，通過(guò)滑輪(7)與砝碼桶(14)相連，砝碼桶下落時(shí)，通過(guò)細(xì)線對(duì)剛體系施加外力T，滑輪支架可升降，以保證當(dāng)細(xì)線繞塔輪的不同半徑時(shí)，都可以保持與OO’垂直。在底座左方有兩個(gè)底座調(diào)平螺釘(15)，用目測(cè)法觀察細(xì)線(13)的豎直部分，從正面和右側(cè)觀察，如果豎直細(xì)線恰能對(duì)正光電門(mén)中心，則說(shuō)明底座已經(jīng)調(diào)平。在塔輪下方有制動(dòng)簧片(16)，平時(shí)制動(dòng)簧片與塔輪下方接觸，砝碼桶掛在任何位置，塔輪都不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，按下制動(dòng)簧片(16)，砝碼才能帶動(dòng)塔輪轉(zhuǎn)動(dòng)。塔輪安裝在三角形底座(1)上，用鎖緊螺母(17)鎖定，可拆裝。
本儀器還有下列配件，以便開(kāi)出多種實(shí)驗(yàn)1、有刻度的水平橫桿兩根、刻度間距為2cm。
2、圓柱形重物四個(gè)，兩個(gè)為低碳鋼材料，兩個(gè)為鋁材，體積相同，質(zhì)量不同。
3、園盤(pán)一個(gè)。
4、園環(huán)一個(gè)。
5、實(shí)心園柱體兩個(gè)。
6、潤(rùn)滑油一瓶。
本儀器的光電門(mén)由一個(gè)紅外發(fā)光管5GL和一個(gè)光敏三極管3DV5組成與J0201－I型數(shù)字計(jì)時(shí)器連接計(jì)時(shí)，實(shí)驗(yàn)時(shí)還需使用游標(biāo)卡尺、天平和砝碼。
本實(shí)用新型的特點(diǎn)是(1)采用先進(jìn)的光電計(jì)時(shí)技術(shù)和用圖線處理數(shù)據(jù)的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，計(jì)時(shí)準(zhǔn)確，消除了由于摩擦力矩產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差，測(cè)量精度較高；(2)、依據(jù)剛體轉(zhuǎn)動(dòng)定理和由m－1／t2圖線的斜率測(cè)園盤(pán)、園環(huán)和任意形體對(duì)定軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，取代了理論較深?yuàn)W，與《普通物理》教材脫節(jié)的用扭擺、三線擺測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的方法，避免了對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的煩瑣講解，能加深學(xué)生對(duì)重點(diǎn)知識(shí)的理解和掌握；(3)、功能齊全，一物多用本儀器可以演示講解剛體轉(zhuǎn)動(dòng)定理；剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大小與剛體質(zhì)量、質(zhì)量分布、轉(zhuǎn)軸位置的關(guān)系；驗(yàn)證平行軸定理、本儀器可供學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)；測(cè)定塔輪系統(tǒng)、園盤(pán)、園環(huán)、和任意形體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
權(quán)利要求1.多用剛體轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀，它的基本結(jié)構(gòu)是在三角形底座(1)上安裝有塔輪(2)和滑輪支架(6)；塔輪主軸用手輪式螺母(11)鎖定；滑輪支架用鎖緊螺釘(8)固定和調(diào)節(jié)升降；塔輪內(nèi)安裝有滾珠軸承；塔輪上方有一對(duì)水平螺孔(3)，頂部有豎直螺孔(4)和固定螺釘(5)；滑輪支架前方有滑輪(7)；滑輪支架的豎直桿，由兩段連接而成，有間距為5cm的刻度線；在此豎直桿上安裝有兩個(gè)光電門(mén)架(9)和(10)，光電門(mén)架上裝有光電門(mén)(11)、固定螺釘(12)和觀察孔，此三者中心在同一水平線上；塔輪上繞有細(xì)線(13)，跨過(guò)滑輪與砝碼桶(14)相連；底座下方有一固定螺釘和兩個(gè)調(diào)平螺釘(15)；塔輪下方有制動(dòng)簧片(16)，平時(shí)制動(dòng)簧片與塔輪下方接觸，按下制動(dòng)簧片、砝碼能通過(guò)細(xì)線帶動(dòng)塔輪轉(zhuǎn)動(dòng)；其特征在于，在塔輪頂部有豎直螺孔和固定螺釘。
2.如權(quán)利要求1所述的多用剛體轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于滑輪支架的豎直桿上，安裝有兩個(gè)與數(shù)字記時(shí)器連接的光電門(mén)架和光電門(mén)。
3.如權(quán)利要求1所述的多用剛體轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀，其特征地于滑輪支架的豎直桿上有刻度線，光電門(mén)架上有能確定光電門(mén)位置的觀察孔。
4.如權(quán)利要求1所述的多用剛體轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于塔輪和滑輪支架安裝在同一底座上。
5.如權(quán)利要求1所述的多用剛體轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于塔輪下方安裝有制動(dòng)簧片。
6.如權(quán)利要求1所述的多用剛體轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀，期特征在于塔輪下方的鎖緊螺母、滑輪支架上的鎖緊螺釘都用手輪式。
專利摘要多用剛體轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀是一種高等學(xué)校進(jìn)行《普通物理》教學(xué)和開(kāi)設(shè)《物理實(shí)驗(yàn)》課程用的演示和學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)儀器，主要由三角形底座、塔輪、滑輪支架、滑輪、光電門(mén)、調(diào)平螺釘、制動(dòng)簧片等組成。實(shí)驗(yàn)時(shí)用細(xì)線纏繞在塔輪上，細(xì)線另一端跨過(guò)滑輪與砝碼桶連接，光電門(mén)的引出線與數(shù)字計(jì)時(shí)器連接。本儀器還備有水平橫桿、圓柱體重物、圓盤(pán)、圓環(huán)等附件。本儀器集扭擺、三線擺、剛體轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀的功能于一體，一物多用，測(cè)量精度高，原理通俗易懂，是一種研究剛體轉(zhuǎn)動(dòng)規(guī)律和測(cè)定轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的更新?lián)Q代產(chǎn)品。
文檔編號(hào)G09B23/08GK2190812SQ9321843
公開(kāi)日1995年3月1日 申請(qǐng)日期1993年7月12日 優(yōu)先權(quán)日1993年7月12日
發(fā)明者劉璞 申請(qǐng)人:劉璞