CN109856181A - 一种升降式大学物理教学用金属线膨胀系数测定装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了物理教学领域的一种升降式大学物理教学用金属线膨胀系数测定装置，通过设置第一电动推杆和第二电动推杆，能够根据使用者的身高自由调节装置的高度，方便使用者进行实验；通过设置第一激光测距仪和第二激光测距仪，利用激光测距的高精度以及两组激光测距仪同时测量取平均值，提高了金属线膨胀系数测定的精度，同时测距仪稳定的设置在矩形通槽中，保证了测距仪工作时的稳定性；通过设置防滑脚垫和防滑凸起，避免装置在使用时发生滑动，影响测量结果。
Description
技术领域
本发明涉及物理教学领域，具体为一种升降式大学物理教学用金属线膨胀系数测定装置。
背景技术
金属材料的线膨胀是金属材料受热膨胀时，在一维方向的伸长，线胀系数是选用材料的一项重要指标，特别是研制新材料，少不了要对材料线胀系数测定。固定受热后器长度的增加成为线膨胀，在一定的温度范围内，物体受热后其伸长量与温度变化量的壁纸即为线膨胀系数，金属线膨胀系数的测定属于大学物理教学实验，常将材料组成条状或者杆状，测量金属材料初始时的长度，接着测量金属材料受热后的长度，两者相减得到的量与温度差的比值就是我们要测得的金属线膨胀系数。目前，在大学普通物理实验中通常用光杠杆法或千分表法来测定金属线胀系数。(1)光杠杆法：缺点是实验装置操作复杂，测量繁琐，造成的误差很大，很容易影响学生对知识准确性的判断。(2)千分表法：缺点是千分表的固定与调零非常困难，稍有不慎就会导致测量不准，甚至实验失败；虽然实验数据记录比较简单，但是实验准确度不够。
目前，申请号为CN201510121083.4的中国专利公开了一种用于大学物理教学的金属线膨胀系数测定装置，包括底座、温控器，单缝衍射仪和低压钠灯，底座的上部装设有紧固支架、两支撑支架和二维调节架，下部装设有底角螺钉，紧固支架、两支撑支架及二维调节架位于同一直线上，紧固支架中心处设有紧固螺孔，两支撑支架间支撑有待测铜管；待测铜管一端通过紧固螺钉顶住，另一端固定有单缝活动片，待测铜管的内部盛放有导热油，外部缠有多层绝热石棉纸组成的保护层；导热油中沿待测铜管方向设有电热管，温控器通过专用线缆与电热管连接，位于导热油内的专用线缆中封装有传感器一，位于保护层的内部设有传感器二。本发明有利于开阔学生的思路，操作简单，实验的准确度较高。但是，使用该装置进行金属线膨胀系数测定时，装置支撑高度无法自由调节，不便于不同身高的学生进行操作，且采用单缝衍射仪测量膨胀后的长度，无法保证单缝仪固定在在合金片和金属片夹缝时的稳定性。基于此，本发明设计了一种升降式大学物理教学用金属线膨胀系数测定装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种升降式大学物理教学用金属线膨胀系数测定装置，以解决上述背景中提出的使用该装置进行金属线膨胀系数测定时，装置支撑高度无法自由调节，不便于不同身高的学生进行操作，且采用单缝衍射仪测量膨胀后的长度，无法保证单缝仪固定在在合金片和金属片夹缝时的稳定性的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种升降式大学物理教学用金属线膨胀系数测定装置，包括固定底板，所述固定底板底部固定安装有防滑脚垫，所述固定底板顶部两端以顶部中心为对称点对称固定连接有两组第一电动推杆，所述第一电动推杆内部活动连接有第一电动活塞杆，所述第一电动活塞杆顶部固定连接有定位板，所述定位板侧面中心开设有矩形通槽，所述两组第一电动推杆的其中一个上的矩形通槽内部中心固定安装有定位柱，所述定位柱两侧分别设置有第一激光测距仪和第二激光测距仪，所述第一激光测距仪和第二激光测距仪均设置有显示屏和控制键，所述第一电动推杆之间设置有两组第二电动推杆，所述第二电动推杆固定在固定底板顶部，所述第二电动推杆内部活动连接第二电动活塞杆，所述第二电动活塞杆顶部固定安装有支撑体，所述支撑体内部开设有通孔，所述通孔内部固定安装有电加热空心筒，所述电加热空心筒内部放置有待测金属棒，所述定位柱侧面中心固定安装有空心筒，所述空心筒内部贯通，所述金属棒一端穿过空心筒紧靠定位柱，所述金属棒另一端固定连接有接收片，所述支撑体侧面中部镶设有温控器。
优选的，所述防滑脚垫共有四组且对称安装在固定底板底部四角，所述防滑脚垫底部圆周均匀设置有防滑凸起。
优选的，所述第一激光测距仪和第二激光测距仪以定位柱为对称中心对称设置在矩形通槽内部，所述第一激光测距仪和第二激光测距仪两端所在的竖直面分别与定位柱两端所在竖直面处于同一竖直面。
优选的，所述第二电动推杆以固定底板顶部中心为对称中心对称设置在固定底板顶部。
优选的，所述通孔和两组矩形通槽的中心位于位于一条直线上，且这条直线平行于固定底板顶部长边。
优选的，所述第一电动推杆、第一激光测距仪、第二激光测距仪、第二电动推杆、电加热空心筒和温控器电性连接电源，所述第一电动推杆和第二电动推杆之间串联且两者同步运动以及第一电动活塞杆和第二电动活塞杆顶端始终处于同一水平面。
优选的，所述支撑体的长度大于两组第二电动推杆之间的距离且小于两组矩形通槽相对边缘之间的距离，所述电加热空心筒的长度等于两组矩形通槽相对边缘之间的距离与空心筒的长度之和。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过设置第一电动推杆和第二电动推杆，能够根据使用者的身高自由调节装置的高度，方便使用者进行实验；通过设置第一激光测距仪和第二激光测距仪，利用激光测距的高精度以及两组激光测距仪同时测量取平均值，提高了金属线膨胀系数测定的精度，同时测距仪稳定的设置在矩形通槽中，保证了测距仪工作时的稳定性；通过设置防滑脚垫和防滑凸起，避免装置在使用时发生滑动，影响测量结果。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明A部放大结构示意图；
图3为本发明剖面结构示意图；
图4为本发明B部放大结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-固定底板，2-防滑脚垫，3-第一电动推杆，4-第一电动活塞杆，5-定位板，6-矩形通槽，7-定位柱，8-第一激光测距仪，9-第二激光测距仪，10-显示屏，11-控制键，12-第二电动推杆，13-第二电动活塞杆，14-支撑体，15-通孔，16-电加热空心筒，17-待测金属棒，18-空心筒，19-接收片，20-防滑凸起，21-温控器。
具体实施方式
下面将结合本发明实例中的附图，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作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1-4，本发明提供一种技术方案：一种升降式大学物理教学用金属线膨胀系数测定装置，包括固定底板1，固定底板1底部固定安装有防滑脚垫2，固定底板1顶部两端以顶部中心为对称点对称固定连接有两组第一电动推杆3，第一电动推杆3内部活动连接有第一电动活塞杆4，第一电动活塞杆4顶部固定连接有定位板5，定位板5侧面中心开设有矩形通槽6，两组第一电动推杆3的其中一个上的矩形通槽6内部中心固定安装有定位柱7，定位柱7两侧分别设置有第一激光测距仪8和第二激光测距仪9，第一激光测距仪8和第二激光测距仪9均设置有显示屏10和控制键11，第一电动推杆3之间设置有两组第二电动推杆12，第二电动推杆12固定在固定底板1顶部，第二电动推杆12内部活动连接第二电动活塞杆13，第二电动活塞杆13顶部固定安装有支撑体14，支撑体14内部开设有通孔15，通孔15内部固定安装有电加热空心筒16，电加热空心筒16内部放置有待测金属棒17，定位柱7侧面中心固定安装有空心筒18，空心筒18内部贯通，金属棒17一端穿过空心筒18紧靠定位柱7，金属棒17另一端固定连接有接收片19，支撑体14侧面中部镶设有温控器20。
其中，防滑脚垫2共有四组且对称安装在固定底板1底部四角，防滑脚垫2底部圆周均匀设置有防滑凸起20，防止在进行实验时装置发生移动，影响实验结果；第一激光测距仪8和第二激光测距仪9以定位柱7为对称中心对称设置在矩形通槽6内部，第一激光测距仪8和第二激光测距仪9两端所在的竖直面分别与定位柱7两端所在竖直面处于同一竖直面，保证了第一激光测距仪8和第二激光测距仪9发出激光的端部与待测金属棒17一端处于同一竖直面；第二电动推杆12以固定底板1顶部中心为对称中心对称设置在固定底板1顶部；通孔15和两组矩形通槽6的中心位于位于一条直线上，且这条直线平行于固定底板1顶部长边，保证了待测金属棒17处于水平状态；第一电动推杆3、第一激光测距仪8、第二激光测距仪9、第二电动推杆12、电加热空心筒16和温控器21电性连接电源，第一电动推杆3和第二电动推杆12之间串联且两者同步运动以及第一电动活塞杆4和第二电动活塞杆13顶端始终处于同一水平面，保证随着第一电动推杆3和第二电动推杆12的伸缩，待测金属棒17始终处于水平状态；支撑体14的长度大于两组第二电动推杆13之间的距离且小于两组矩形通槽6相对边缘之间的距离，电加热空心筒16的长度等于两组矩形通槽6相对边缘之间的距离与空心筒18的长度之和，保证对待测金属棒17的均匀受热。
本实施例的一个具体应用为：将固定长度的待测金属棒17一端通过矩形通槽6传入电加热空心筒16中且端部紧触定位柱7侧面，待测金属棒17另一端固定有接收片，根据使用者的身高，控制第一电动推杆3和第二电动推杆12伸缩，使得装置高度便于使用者使用，第一电动推杆3和第二电动推杆12同步运动，保证待测金属棒17始终处于水平状态，利用温控器21设置加热温度，启动电加热空心筒16对待测金属棒17进行加热，当电加热空心筒16达到预设温度有一段时间后，控制第一激光测距仪8和第二激光测距仪9同时测量此时待测金属棒17的长度，多次测量取平均，将平均值与初始长度的差值与温差相比即可得到待测金属棒17的线膨胀系数。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (7)
1.一种升降式大学物理教学用金属线膨胀系数测定装置，包括固定底板(1)，其特征在于：所述固定底板(1)底部固定安装有防滑脚垫(2)，所述固定底板(1)顶部两端以顶部中心为对称点对称固定连接有两组第一电动推杆(3)，所述第一电动推杆(3)内部活动连接有第一电动活塞杆(4)，所述第一电动活塞杆(4)顶部固定连接有定位板(5)，所述定位板(5)侧面中心开设有矩形通槽(6)，所述两组第一电动推杆(3)的其中一个上的矩形通槽(6)内部中心固定安装有定位柱(7)，所述定位柱(7)两侧分别设置有第一激光测距仪(8)和第二激光测距仪(9)，所述第一激光测距仪(8)和第二激光测距仪(9)均设置有显示屏(10)和控制键(11)，所述第一电动推杆(3)之间设置有两组第二电动推杆(12)，所述第二电动推杆(12)固定在固定底板(1)顶部，所述第二电动推杆(12)内部活动连接第二电动活塞杆(13)，所述第二电动活塞杆(13)顶部固定安装有支撑体(14)，所述支撑体(14)内部开设有通孔(15)，所述通孔(15)内部固定安装有电加热空心筒(16)，所述电加热空心筒(16)内部放置有待测金属棒(17)，所述定位柱(7)侧面中心固定安装有空心筒(18)，所述空心筒(18)内部贯通，所述金属棒(17)一端穿过空心筒(18)紧靠定位柱(7)，所述金属棒(17)另一端固定连接有接收片(19)，所述支撑体(14)侧面中部镶设有温控器(20)。
2.根据权利要求1所述的一种升降式大学物理教学用金属线膨胀系数测定装置，其特征在于：所述防滑脚垫(2)共有四组且对称安装在固定底板(1)底部四角，所述防滑脚垫(2)底部圆周均匀设置有防滑凸起(20)。
3.根据权利要求1所述的一种升降式大学物理教学用金属线膨胀系数测定装置，其特征在于：所述第一激光测距仪(8)和第二激光测距仪(9)以定位柱(7)为对称中心对称设置在矩形通槽(6)内部，所述第一激光测距仪(8)和第二激光测距仪(9)两端所在的竖直面分别与定位柱(7)两端所在竖直面处于同一竖直面。
4.根据权利要求1所述的一种升降式大学物理教学用金属线膨胀系数测定装置，其特征在于：所述第二电动推杆(12)以固定底板(1)顶部中心为对称中心对称设置在固定底板(1)顶部。
5.根据权利要求1所述的一种升降式大学物理教学用金属线膨胀系数测定装置，其特征在于：所述通孔(15)和两组矩形通槽(6)的中心位于位于一条直线上，且这条直线平行于固定底板(1)顶部长边。
6.根据权利要求1所述的一种升降式大学物理教学用金属线膨胀系数测定装置，其特征在于：所述第一电动推杆(3)、第一激光测距仪(8)、第二激光测距仪(9)、第二电动推杆(12)、电加热空心筒(16)和温控器(21)电性连接电源，所述第一电动推杆(3)和第二电动推杆(12)之间串联且两者同步运动以及第一电动活塞杆(4)和第二电动活塞杆(13)顶端始终处于同一水平面。
7.根据权利要求1所述的一种升降式大学物理教学用金属线膨胀系数测定装置，其特征在于：所述支撑体(14)的长度大于两组第二电动推杆(13)之间的距离且小于两组矩形通槽(6)相对边缘之间的距离，所述电加热空心筒(16)的长度等于两组矩形通槽(6)相对边缘之间的距离与空心筒(18)的长度之和。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190607 |