CN109545045A - 胡克定律实验器材 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种胡克定律实验器材，包括呈U形的框架，框架的底板上设置有实验器材组件，框架的顶板的下表面设置有用于拍摄实验过程的摄像头，框架的侧板的外侧设置有与摄像头像电气连接的投影仪；实验器材组件包括固定设置于底板上的第一固定座以及第二固定座、一端部与第一固定座相连接的测力仪、一端部与测力仪相拆卸连接的弹簧、与弹簧的另一端相拆卸连接的多行程气缸，多行程气缸的另一端固定于第二固定座上，测力仪、弹簧、多行程气缸均水平设置于底板上。
Description
技术领域
本发明涉及教学器材技术领域，尤其涉及一种胡克定律实验器材。
背景技术
胡克定律，曾译为虎克定律，是力学弹性理论中的一条基本定律，表述为：固体材料受力之后，材料中的应力与应变(单位变形量)之间成线性关系。满足胡克定律的材料称为线弹性或胡克型(英文Hookean)材料。本实验为验证胡克定律而设计，目的是探索弹力与弹簧伸长的定量关系，并学习所用的科学方法。
现有的实验器材为，弹簧两根(其中一根较粗、较短，适宜用来做弹簧缩短的实验，弹簧不宜过软，以免弹簧被拉伸时超出它的弹性限度)，相同质量的砝码五个，相同质量的槽码五个，毫米刻度尺一根，铁架台一个(用来悬挂弹簧)。
实验步骤为：
（1）将较细的一根弹簧悬挂在铁架台上。用毫米刻度尺量出弹簧的长度 l 0 ，并填入表中。
(3)如图，在弹簧下挂 1 个钩码，用毫米刻度尺量出此时弹簧的长度 l ，并填入表中。
(4)分别在弹簧下挂 2 、 3 、 4 、 5 个相同的钩码，依次量出相应的弹簧长度 l，并填入表中。
(5)分别计算出在弹簧下挂 1 、 2 、 3 、 4 、 5 个钩码时弹簧的伸长量( l–l 0 )，并填人表。
(6)以力为纵坐标，以弹簧的伸长量为横坐标，根据表中所测数据在坐标纸上描点。
现有的实验方法中由于弹簧悬挂在铁架上，而后挂设砝码，由于砝码在挂设时下落造成弹簧摆动，测量弹簧时需要弹簧静止时才能够测量，而且测量不够精准。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术的不足，从而提供一种胡克定律实验器材，操作方便，实验高效便捷，实验数据分析更加科学，便于学生理解。
本发明所采用的技术方案是这样的：一种胡克定律实验器材，包括呈U形的框架，所述框架的底板上设置有实验器材组件，所述框架的顶板的下表面设置有用于拍摄实验过程的摄像头，所述框架的侧板的外侧设置有与所述摄像头电气连接的投影仪；
所述实验器材组件包括固定设置于所述底板上的第一固定座以及第二固定座、一端部与所述第一固定座相连接的测力仪、一端部与所述测力仪相拆卸连接的弹簧、与所述弹簧的另一端相拆卸连接的多行程气缸，所述多行程气缸的另一端固定于所述第二固定座上，所述测力仪、所述弹簧、所述多行程气缸均水平设置于所述底板上。
进一步改进的是：所述测力仪上具有第一挂钩，所述弹簧的一端设置有第二挂钩，所述第一挂钩与所述第二挂钩相配合。
进一步改进的是：所述弹簧的另一端具有第三挂钩，所述多行程气缸的活塞杆上具有第四挂钩，所述第三挂钩与所述第四挂钩相配合。
进一步改进的是：所述投影仪的显示屏内设置有存储单元，所述显示屏上设置有USB接口。
通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：通过改变现有的实验方法，将弹簧水平放置，利用多行程气缸代替不同数量的砝码，由于多行程气缸的行程已确定，因此在实验过程中不同弹性系数的弹簧移动的伸长的距离均相同，只需通过测力仪检测弹力即可，而且弹力直接通过测力仪读出，操作方便，实验更为精准。
附图说明
图1为本发明俯视图；
图2为本发明示意图。
其中：1、底板；2、顶板；3、侧板；4、摄像头；5、第一固定座；6、第二固定座；7、测力仪；8、弹簧；9、多行程气缸。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。
如图1、图2所示，本发明公开一种胡克定律实验器材，包括呈U形的框架，所述框架的底板1上设置有实验器材组件，所述框架的顶板2的下表面设置有用于拍摄实验过程的摄像头4，所述框架的侧板3的外侧设置有与所述摄像头4电气连接的投影仪；
所述实验器材组件包括固定设置于所述底板1上的第一固定座5以及第二固定座6、一端部与所述第一固定座5相连接的测力仪7、一端部与所述测力仪7相拆卸连接的弹簧8、与所述弹簧8的另一端相拆卸连接的多行程气缸9，所述多行程气缸9的另一端固定于所述第二固定座6上，所述测力仪7、所述弹簧8、所述多行程气缸9均水平设置于所述底板1上。
此外由于弹簧8水平设置，因此在实验过程中解决了弹簧垂直悬挂造成的晃动问题，因此实验时无需等待弹簧稳定才能检测其长度，大大节约了实验时间。
由于实验过程中需要对不同弹性系数的弹簧进行实验，因此弹簧8与测力仪7以及多行程气缸9之间需要拆卸设置，然而为了方便拆卸：
本实施例中优选的实施方式为，所述测力仪7上具有第一挂钩，所述弹簧8的一端设置有第二挂钩，所述第一挂钩与所述第二挂钩相配合；所述弹簧8的另一端具有第三挂钩，所述多行程气缸9的活塞杆上具有第四挂钩，所述第三挂钩与所述第四挂钩相配合。
通过第一挂钩与第二挂钩配合，将弹簧8的一端与测力仪7相连接，连接时只需将第一挂钩勾住第二挂钩，分离时将两者脱离即可，第三挂钩与第四挂钩连接方式跟上述方式相同，采取该方式不仅结构简单，而且拆卸较为方便。
随着现代化多媒体教学的发展，为了使得学生的学习并不局限于课堂，使其在课堂外的时间随时可以温习课程，所述投影仪显示屏内设置有存储单元，所述显示屏上设置有USB接口，因此实验过程可以进行存储拷贝，学生随时可以进行学习。
实验过程：首先将两个不同弹簧系数的其中一个弹簧8安装在测力仪7与多行程气缸9之间，控制多行程气缸9动作，当其移动至第一行程位置时，记录测力仪7的数值，而后将其移动至第二行程位置，同样记录测力仪7的数值，直至将多行程气缸9的每个行程都测量完成，而后换上另一个弹簧，重复上述实验。
测力仪7显示的数值为力，而多行程气缸9的每个行程为弹簧的伸长量，以力为纵坐标，以弹簧的伸长量为横坐标，根据表中所测数据在坐标纸上描点。
相比于现有的实验方法，将弹簧水平放置，利用多行程气缸代替不同数量的砝码，由于多行程气缸的行程已确定，因此在实验过程中不同弹性系数的弹簧移动的伸长的距离均相同，只需通过测力仪检测弹力即可，而且弹力直接通过测力仪读出，操作方便，实验更为精准。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及其优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (4)
1.一种胡克定律实验器材，其特征在于：包括呈U形的框架，所述框架的底板上设置有实验器材组件，所述框架的顶板的下表面设置有用于拍摄实验过程的摄像头，所述框架的侧板的外侧设置有与所述摄像头电气连接的投影仪；
所述实验器材组件包括固定设置于所述底板上的第一固定座以及第二固定座、一端部与所述第一固定座相连接的测力仪、一端部与所述测力仪相拆卸连接的弹簧、与所述弹簧的另一端相拆卸连接的多行程气缸，所述多行程气缸的另一端固定于所述第二固定座上，所述测力仪、所述弹簧、所述多行程气缸均水平设置于所述底板上。
2.根据权利要求1所述的胡克定律实验器材，其特征在于：所述测力仪上具有第一挂钩，所述弹簧的一端设置有第二挂钩，所述第一挂钩与所述第二挂钩相配合。
3.根据权利要求1所述的胡克定律实验器材，其特征在于：所述弹簧的另一端具有第三挂钩，所述多行程气缸的活塞杆上具有第四挂钩，所述第三挂钩与所述第四挂钩相配合。
4.根据权利要求1所述的胡克定律实验器材，其特征在于：所述投影仪的显示屏内设置有存储单元，所述显示屏上设置有USB接口。
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