CN108461017A - 一种物理教学用单摆装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种物理教学用单摆装置，包括操作箱，操作箱上方左右两侧内壁固定连接有上固定板，操作箱下方左右两侧内壁固定连接有下固定板，上固定板和下固定板之间左侧固定连接有刻度尺，下固定板下方左侧固定安装有图像模拟器，图像模拟器右侧安装有滑槽，滑槽中间内部滑动连接有置物箱，置物箱前方箱体表面中部固定连接有拉手，滑槽右侧安装有数据分析仪，下固定板右侧上方固定连接有固定杆，固定杆的数量为两个。本发明能够调节摆绳任意长度进行单摆实验，使用起来非常方便，并且通过图像模拟器和数据分析仪，能够使实验数据测量的更加准确，计算起来非常方便，测量误差非常小，实用性强。

Description

一种物理教学用单摆装置
技术领域
本发明涉及教具领域，具体是一种物理教学用单摆装置。
背景技术
物理学是研究物质运动最一般规律和物质基本结构的学科。作为自然科学的带头学科，物理学研究大至宇宙，小至基本粒子等一切物质最基本的运动形式和规律，因此成为其他各自然科学学科的研究基础。它的理论结构充分地运用数学作为自己的工作语言，以实验作为检验理论正确性的唯一标准，它是当今最精密的一门自然科学学科。物理学是一种自然科学，注重于研究物质、能量、空间、时间，尤其是它们各自的性质与彼此之间的相互关系。物理学是关于大自然规律的知识，更广义地说，物理学探索分析大自然所发生的现象，以了解其规则。原子、原子核、基本粒子、DNA长度、最小的细胞、太阳山哈勃半径、星系团、银河系、恒星的距离、太阳系、超星系团等。人蛇吞尾图形象地表示了物质空间尺寸的层次。当今物理学和科学技术的关系两种模式并存，相互交叉，相互促进“没有昨日的基础科学就没有今日的技术革命”。
单摆是一种理想的物理模型，它由理想化的摆球和摆线组成。摆线由质量不计、不可伸缩的细线提供；摆球密度较大，而且球的半径比摆线的长度小得多，这样才可以将摆球看做质点，由摆线和摆球构成单摆。
在现阶段普通物理教学课程中，通过单摆做实验时，通常用铁架台悬挂摆球做单摆实验，存在着不易准确操作，数据测定误差大，无法向学生展示影响单摆运动的物理量等缺陷，实用性差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种物理教学用单摆装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种物理教学用单摆装置，包括操作箱，所述操作箱上方左右两侧内壁固定连接有上固定板，所述操作箱下方左右两侧内壁固定连接有下固定板，所述上固定板和下固定板之间左侧固定连接有刻度尺，所述下固定板下方左侧固定安装有图像模拟器，图像模拟器右侧安装有滑槽，滑槽中间内部滑动连接有置物箱，置物箱前方箱体表面中部固定连接有拉手，所述滑槽右侧安装有数据分析仪，所述下固定板右侧上方固定连接有固定杆，固定杆的数量为两个，所述两个固定杆中间内部接触式连接有旋转杆，旋转杆左端固定连接有固定块，所述操作箱右侧箱体下方中部固定连接有轴承，所述旋转杆右侧穿过轴承中间内部，所述旋转杆右端固定安装有手柄，所述旋转杆中部固定连接有缠绕轮，缠绕轮中部外表面接触式摆绳，所述操作箱上方箱体内壁中部和右侧分别固定连接有滑轮杆，滑轮杆下方滑动连接有滑轮，所述摆绳中部穿过上固定板通过滑轮表面进行滑动，所述摆绳下端连接有摆球，所述上固定板下表面中部固定连接有限位框，限位框前表面固定安装有红外探头。
作为本发明进一步的方案：所述图像模拟器下方固定在操作箱内部下方左侧。
作为本发明进一步的方案：所述滑槽下方固定在操作箱内部下方中部。
作为本发明进一步的方案：所述数据分析仪下方固定在操作箱内部下方右侧。
作为本发明进一步的方案：所述旋转杆外表面穿过两个固定板中间内部。
作为本发明进一步的方案：所述缠绕轮位于两个固定板内侧中部。
作为本发明进一步的方案：所述两个滑轮位于上固定板的上方。
作为本发明再进一步的方案：所述摆绳下方穿过限位框中间内部。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、该物理教学用单摆装置，与现有的单摆装置相比较，能够通过手动转动手柄，来带动旋转杆进行转动，使缠绕轮进行顺、逆时针转动，从而对摆绳进行缠绕和释放，进而来调节摆绳的长度，使其能够对摆绳任意长度进行单摆实验，使用起来非常方便。
2、通过图像模拟器和数据分析仪，能够对实验过程进行图像模拟分析以及对实验数据更加准确的测量和计算，计算起来非常方便，并且测量误差非常小，实用性强。
附图说明
图1为物理教学用单摆装置的结构示意图；
图2为物理教学用单摆装置中限位框俯视的结构示意图；
图3为物理教学用单摆装置中置物箱立体的结构示意图。
图中：1-操作箱、2-上固定板、3-下固定板、4-刻度尺、5-图像模拟器、6-滑槽、7-置物箱、8-拉手、9-数据分析仪、10-轴承、11-手柄、12-旋转杆、13-缠绕轮、14-固定块、15-固定杆、16-摆绳、17-滑轮、18-滑轮杆、19-摆球、20-限位框、21-红外探头。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，一种物理教学用单摆装置，包括操作箱1，所述操作箱1上方左右两侧内壁固定连接有上固定板2，起到固定连接的作用，所述操作箱1下方左右两侧内壁固定连接有下固定板3，所述上固定板2和下固定板3之间左侧固定连接有刻度尺4，对摆绳 16长度进行测量，所述下固定板3下方左侧固定安装有图像模拟器5，对摆球19运动进行图像模拟，图像模拟器5下方固定在操作箱1内部下方左侧，图像模拟器5右侧安装有滑槽6，用来安装置物箱7，使置物箱7在滑槽6内进行前后滑动，滑槽6下方固定在操作箱1内部下方中部，滑槽6中间内部滑动连接有置物箱7，用来盛放摆球19，置物箱7 前方箱体表面中部固定连接有拉手8，所述滑槽6右侧安装有数据分析仪9，对单摆实验数据进行分析、计算，数据分析仪9下方固定在操作箱1内部下方右侧，所述下固定板3 右侧上方固定连接有固定杆15，起到固定连接的作用，固定杆15的数量为两个，所述两个固定杆15中间内部接触式连接有旋转杆12，用来带动缠绕轮13进行转动，对摆绳进行缠绕，旋转杆12外表面穿过两个固定杆15中间内部，旋转杆12左端固定连接有固定块14，对旋转杆12进行固定，所述操作箱1右侧箱体下方中部固定连接有轴承10，所述旋转杆12右侧穿过轴承10中间内部，所述旋转杆12右端固定安装有手柄11，所述旋转杆 12中部固定连接有缠绕轮13，缠绕轮13位于两个固定杆15内侧中部，缠绕轮13中部外表面接触式摆绳16，所述操作箱1上方箱体内壁中部和右侧分别固定连接有滑轮杆18，滑轮杆18下方滑动连接有滑轮17，使滑轮17在滑轮杆18上进行转动，所述摆绳16中部穿过上固定板2通过滑轮17表面进行滑动，所述两个滑轮17位于上固定板2的上方，所述摆绳16下端连接有摆球19，所述上固定板2下表面中部固定连接有限位框20，对摆绳 16进行限位，使其只能在限位框20内进行摆动，限位框20前表面固定安装有红外探头 21，用来检测摆绳16摆动的位置及运动轨迹，摆绳16下方穿过限位框20中间内部。
工作原理：操作人员通过手动转动手柄11带动旋转杆12进行转动，从而带动缠绕轮13进行转动，对摆绳16进行缠绕或释放，通过刻度尺4对摆绳16长度进行测量，调到需要测量的高度，摆动摆球19，通过红外探头，对摆绳16的摆动位置及运动轨迹进行检测，并通过图像模拟器5进行摆球摆动的图像模拟，以及通过数据分析仪9对实验数据进行分析和计算，完成多组实验数据，方便、快捷，该物理教学用单摆装置，与现有的单摆装置相比较，能够通过手动转动手柄11，来带动旋转杆12进行转动，使缠绕轮13进行顺、逆时针转动，从而对摆绳16进行缠绕和释放，进而来调节摆绳16的长度，使其能够对摆绳 16任意长度进行单摆实验，使用起来非常方便，并且通过图像模拟器5和数据分析仪9，能够对实验过程进行图像模拟分析以及对实验数据更加准确的测量和计算，计算起来非常方便，并且测量误差非常小，实用性强。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种物理教学用单摆装置，包括操作箱(1)，其特征在于，所述操作箱(1)上方左右两侧内壁固定连接有上固定板(2)，所述操作箱(1)下方左右两侧内壁固定连接有下固定板(3)，所述上固定板(2)和下固定板(3)之间左侧固定连接有刻度尺(4)，所述下固定板(3)下方左侧固定安装有图像模拟器(5)，图像模拟器(5)右侧安装有滑槽(6)，滑槽(6)中间内部滑动连接有置物箱(7)，置物箱(7)前方箱体表面中部固定连接有拉手(8)，所述滑槽(6)右侧安装有数据分析仪(9)，所述下固定板(3)右侧上方固定连接有固定杆(15)，固定杆(15)的数量为两个，所述两个固定杆(15)中间内部接触式连接有旋转杆(12)，旋转杆(12)左端固定连接有固定块(14)，所述操作箱(1)右侧箱体下方中部固定连接有轴承(10)，所述旋转杆(12)右侧穿过轴承(10)中间内部，所述旋转杆(12)右端固定安装有手柄(11)，所述旋转杆(12)中部固定连接有缠绕轮(13)，缠绕轮(13)中部外表面接触式摆绳(16)，所述操作箱(1)上方箱体内壁中部和右侧分别固定连接有滑轮杆(18)，滑轮杆(18)下方滑动连接有滑轮(17)，所述摆绳(16)中部穿过上固定板(2)通过滑轮(17)表面进行滑动，所述摆绳(16)下端连接有摆球(19)，所述上固定板(2)下表面中部固定连接有限位框(20)，限位框(20)前表面固定安装有红外探头(21)。
2.根据权利要求1所述的物理教学用单摆装置，其特征在于，所述图像模拟器(5)下方固定在操作箱(1)内部下方左侧。
3.根据权利要求1所述的物理教学用单摆装置，其特征在于，所述滑槽(6)下方固定在操作箱(1)内部下方中部。
4.根据权利要求1所述的物理教学用单摆装置，其特征在于，所述数据分析仪(9)下方固定在操作箱(1)内部下方右侧。
5.根据权利要求1所述的物理教学用单摆装置，其特征在于，所述旋转杆(12)外表面穿过两个固定杆(15)中间内部。
6.根据权利要求1所述的物理教学用单摆装置，其特征在于，所述缠绕轮(13)位于两个固定杆(15)内侧中部。
7.根据权利要求1所述的物理教学用单摆装置，其特征在于，所述两个滑轮(17)位于上固定板(2)的上方。
8.根据权利要求1所述的物理教学用单摆装置，其特征在于，所述摆绳(16)下方穿过限位框(20)中间内部。
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