CN104966441A - 一体化单摆仪 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种一体化单摆仪，包括：数字毫秒计、光电门、挡光金属薄片、单摆装置；光电门与数字毫秒计电性连接；挡光金属薄片的端处设置在单摆装置的顶部；光电门设置在单摆装置的上部分，与竖直状态的挡光金属薄片空间相互垂直。本实施例中，通过数字毫秒计记录挡光金属薄片摆动遮挡光电门的时间，便实现一体化单摆自动记录周期，进阶实现单摆的实验记录，解决了目前的单摆和测量装置由于不是一个整体，需先安装再调试，而造成的复杂操作的技术问题。

Description

一体化单摆仪

技术领域

本发明涉及物理实验装置技术领域，尤其涉及一种一体化单摆仪。

背景技术

单摆是能够产生往复摆动的一种装置，将无重细杆或不可伸长的细柔绳一端悬于重力场内一定点，另一端固结一个重小球，就构成单摆。若小球只限于铅直平面内摆动，则为平面单摆，若小球摆动不限于铅直平面，则为球面单摆。单摆运动近似的周期公式：其中L指摆长，g是当地重力加速度。

目前物理实验中广泛使用停表、米尺对单摆进行研究，为了提高实验精度，通常一次测多个周期，然后求周期的平均值，这时单摆容易变成圆锥摆，影响测量精度；为提高实验精度有时使用数字毫秒计、光电门、游标卡尺对单摆进行研究，由于单摆和测量装置不是一个整体，需先安装再调试，从而造成了复杂操作的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种一体化单摆仪，解决了目前的单摆和测量装置由于不是一个整体，需先安装再调试，而造成的复杂操作的技术问题。

本发明实施例提供的一种一体化单摆仪，包括：

数字毫秒计、光电门、挡光金属薄片、单摆装置；

所述光电门与所述数字毫秒计电性连接；

所述挡光金属薄片的端处设置在所述单摆装置的顶部；

所述光电门设置在所述单摆装置的上部分，与竖直状态的所述挡光金属薄片空间相互垂直。

优选地，所述光电门设置在所述数字毫秒计中。

优选地，所述光电门由相对设置的发光管和接收管组成。

优选地，所述挡光金属薄片的端处开有中空孔，通过所述单摆装置的顶部的转轴穿过。

优选地，所述数字毫秒计，用于当所述挡光金属薄片基于所述转轴进行摆动时，进行摆动周期记录。

优选地，所述挡光金属薄片基于所述转轴摆动的角度不大于5°。

优选地，所述数字毫秒计记录所述挡光金属薄片连续两次遮挡所述光电门的时间。

优选地，所述挡光金属薄片下端用于连接摆线的一端。

优选地，所述摆线的另一端连接有单摆球。

优选地，所述单摆装置包括：

单摆架和单摆座，所述单摆架底部垂直固定在所述单摆座上；

所述单摆架顶部设置有横叉架，所述横叉架与所述单摆架非接触端固定有所述数字毫秒计。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

本发明实施例提供的一种一体化单摆仪，包括：数字毫秒计、光电门、挡光金属薄片、单摆装置；光电门与数字毫秒计电性连接；挡光金属薄片的端处设置在单摆装置的顶部；光电门设置在单摆装置的上部分，与竖直状态的挡光金属薄片空间相互垂直。本实施例中，通过数字毫秒计记录挡光金属薄片摆动遮挡光电门的时间，便实现一体化单摆自动记录周期，进阶实现单摆的实验记录，解决了目前的单摆和测量装置由于不是一个整体，需先安装再调试，而造成的复杂操作的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例中提供的一体化单摆仪结构示意图；

图2为本发明实施例中提供的一体化单摆仪实验装置示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种一体化单摆仪，解决了目前的单摆和测量装置由于不是一个整体，需先安装再调试，而造成的复杂操作的技术问题。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例中提供的一体化单摆仪的一个实施例包括：

数字毫秒计7、光电门4、挡光金属薄片5、单摆装置8；

光电门4与数字毫秒计7电性连接；

挡光金属薄片5的端处设置在单摆装置8的顶部；

光电门4设置在单摆装置8的上部分，与竖直状态的挡光金属薄片5空间相互垂直。

进一步地，光电门4设置在数字毫秒计7中。

进一步地，光电门4由相对设置的发光管和接收管组成。

进一步地，挡光金属薄片5的端处开有中空孔，通过单摆装置8的顶部的转轴6穿过。

进一步地，数字毫秒计7，用于当挡光金属薄片5基于转轴6进行摆动时，进行摆动周期记录。

进一步地，当挡光金属薄片5基于转轴6摆动的角度不大于5°。

进一步地，数字毫秒计7记录挡光金属片连续两次遮挡光电门4的时间。

进一步地，挡光金属片下端用于连接摆线9的一端。

进一步地，摆线9的另一端连接有单摆球10。

进一步地，单摆装置8包括：

单摆架和单摆座，单摆架底部垂直固定在单摆座上；

单摆架顶部设置有横叉架，横叉架与单摆架非接触端固定有数字毫秒计7。

本发明实施例提供的一种一体化单摆仪，包括：数字毫秒计7、光电门4、挡光金属薄片5、单摆装置8；光电门4与数字毫秒计7电性连接；挡光金属薄片5的端处设置在单摆装置8的顶部；光电门4设置在单摆装置8的上部分，与竖直状态的挡光金属薄片5空间相互垂直。本实施例中，通过数字毫秒计7记录挡光金属薄片5摆动遮挡光电门4的时间，便实现一体化单摆自动记录周期，进阶实现单摆的实验记录，解决了目前的单摆和测量装置由于不是一个整体，需先安装再调试，而造成的复杂操作的技术问题。

下面对图1所示的实施例的一体化单摆仪的工作过程进行详细的描述，如图2所示，应用例包括：

用一片长7cm宽0.8cm的挡光金属薄片5穿过光电门4，挡光金属薄片5(5)的顶端钻有一小孔并套在光电门4上端的一偏右的转轴6上，挡光金属薄片5可绕转轴6自由转动，用一定长度的摆线9将单摆小球与挡光金属薄片5的下端连接；当单摆摆动时，挡光金属薄片5将跟着一起摆动；按预定位置装配后，可保证挡光金属薄片5每摆动一次，只遮挡光电门4一次，图1中的1、3两线表示摆动范围，表示摆动的中心线2，此范围内摆动时，摆角在5°以内；当光电门4第一次挡光后，数字毫秒计7自动启动，开始计时。用图2所示的实验装置可进行单摆实验，当单摆振动时，挡光金属薄片5摆动与单摆振动同步，由于设计程序时，使数字毫秒计7即时显示连续两次挡光时间，因此单摆振动时，计时器显示了每个振动周期，由于不需测多个周期，然后求周期的平均值，这时单摆不容易变成圆锥摆；按照实验要求进行实验，利用显示的周期值和摆长值就可以研究单摆的振动规律，也可以研究其他相关实验(如：重力加速度的测量等)。

该仪器结构简洁，成本低，操作简单，自动化程度高，数据显示直观迅速，实验误差在千分之五以内，是一种价廉物美的智能化仪器。

本发明的目的在于将数字毫秒计7、光电门4和单摆组合成一个整体，应用单片机技术针对单摆的特点设计一个数字毫秒计7，并将光电门4装置组合在数字毫秒计7上，在光电门4装置中用一挡光金属薄片5穿过光电门4，挡光金属薄片5的顶端钻有一中空孔并套在光电门4上端的一偏小转轴6上，挡光金属薄片5可绕转轴6自由转动，用一定长度的摆线9将单摆球10与挡光金属薄片5下端的挂钩连接，小转轴6到单摆球10球心的距离就是摆长；当单摆摆动时，挡光金属薄片5将跟着一起摆动，在光电门4中运动的挡光金属薄片5会产生挡光、露光作用，同时光电门4将产生电脉冲信号，数字毫秒计7接收光电门4的电脉冲信号，由于数字毫秒计7的单片机内写入了和实验要求相适应的应用程序，它能自动记录和显示连续两次挡光时间。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种一体化单摆仪，其特征在于，包括：

数字毫秒计、光电门、挡光金属薄片、单摆装置；

所述光电门与所述数字毫秒计电性连接；

所述挡光金属薄片的端处设置在所述单摆装置的顶部；

所述光电门设置在所述单摆装置的上部分，与竖直状态的所述挡光金属薄片空间相互垂直。

2.根据权利要求1所述的一体化单摆仪，其特征在于，所述光电门设置在所述数字毫秒计中。

3.根据权利要求1或2所述的一体化单摆仪，其特征在于，所述光电门由相对设置的发光管和接收管组成。

4.根据权利要求3所述的一体化单摆仪，其特征在于，所述挡光金属薄片的端处开有中空孔，通过所述单摆装置的顶部的转轴穿过。

5.根据权利要求4所述的一体化单摆仪，其特征在于，所述数字毫秒计，用于当所述挡光金属薄片基于所述转轴进行摆动时，进行摆动周期记录。

6.根据权利要求5所述的一体化单摆仪，其特征在于，所述挡光金属薄片基于所述转轴摆动的角度不大于5°。

7.根据权利要求5所述的一体化单摆仪，其特征在于，所述数字毫秒计记录所述挡光金属薄片连续两次遮挡所述光电门的时间。

8.根据权利要求1或5或6或7所述的一体化单摆仪，其特征在于，所述挡光金属薄片下端用于连接摆线的一端。

9.根据权利要求8所述的一体化单摆仪，其特征在于，所述摆线的另一端连接有单摆球。

10.根据权利要求9所述的一体化单摆仪，其特征在于，所述单摆装置包括：

单摆架和单摆座，所述单摆架底部垂直固定在所述单摆座上；

所述单摆架顶部设置有横叉架，所述横叉架与所述单摆架非接触端固定有所述数字毫秒计。