CN117475701A - 一种防偏移的物理实验用单摆演示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防偏移的物理实验用单摆演示装置，包括单摆演示台、支撑框、固定吸盘，所述固定吸盘固定在地面为单摆演示台提供支撑，所述支撑框固定在单摆演示台的顶端，所述单摆演示台的内部设置有真空机构，所述支撑框两侧的内部均设置有安装槽，一组所述安装槽的内部安装有导向杆，所述支撑框内部的一侧安装有量角器，所述支撑框的内部安装有防偏移板。本发明通过启动正反电机在调节轴的配合下带动主动锥齿轮做旋转运动，且在主动锥齿轮的作用下带动联动锥齿轮做旋转运动，联动锥齿轮做旋转运动的同时带动螺纹杆做同步的旋转运动，从而带动防偏移板做上升运动，由于联动锥齿轮与从动锥齿轮相互啮合。

Description

一种防偏移的物理实验用单摆演示装置

技术领域

本发明涉及单摆演示装置技术领域，特别涉及一种防偏移的物理实验用单摆演示装置。

背景技术

单摆演示装置是指将一根绳子一端悬挂重物，另一端吊设于支架顶部，利用人工手动拨动重物，使得重物在一定范围内往复摆动，记录相关数据即可推导出重力加速度数值；

在公开号为CN108711347A的一种物理力学教学用单摆演示装置中，包括单摆小球、承载安装底座、不锈钢支架、牵引线固定装置、量角器、导线轮、牵引线收卷装置、第一转动摇柄、牵引线、滑套和折叠直尺，单摆小球设置在不锈钢支架上，不锈钢支架包括第一不锈钢支架和第二不锈钢支架，第一不锈钢支架和第二不锈钢支架的底部均固定安装有承载安装底座，不锈钢支架的底部固定安装有牵引线固定装置；本发明结构合理简单、使用方便，有效提高物理教学的趣味性和效果，实现对单摆实验摆绳长度的调节及固定，降低单摆演示装置操作的难度，有效提高物理力学单摆实验教学的效率，提高单摆演示装置实验的精准性，保证本单摆演示装置放置的稳定性，实用性更强，上述现有的技术在使用时存在以下缺陷：上述现有的技术在使用时，是通过推动单摆小球在牵引线的作用下使得单摆小球进行摆动，从而来记录单摆小球摆动的相关的数据，以便后续推导重力加速度，但是上述现有的技术在实际的使用过程中，单摆小球容易受到外界因素以及人为因素的影响，使得单摆小球在进行单摆演示操作时出现偏移的现象，从而使得工作人员检测的数据不准确，继而降低了实验的精准性；

在公开号为CN113053213A的一种物理教学用单摆球演示装置中，包括底座、支撑柱、丝杠、电磁铁、单摆球、导向板、弧形滑槽、量角器、安装座、穿孔、限位板、第一从动带轮、定滑轮、伸缩杆、牵引绳、滑块、第一主动带轮、收绳轮、第一步进电机、安装槽、齿轮、齿条、滑杆、U形安装板、伸缩柱、第二从动带轮、第二步进电机、第二主动带轮、驱动座和卡槽，本发明可以更好的对牵引绳的长度进行调节，避免了工作人员手工进行调节，这样一来极大的降低了工作人员的工作强度，同时也提高了对牵引绳的调节效率；可以更好的对单摆球以及牵引绳起始的角度进行调节，避免了因晃动造成角度的偏差，极大的提高了测量数据的准确性，极大的提高了工作效率，上述现有的技术在使用时存在以下缺陷：上述现有的技术在使用时，是直接关闭电磁铁，从而使单摆球在重力的作用下进行摆动，同时记录单摆球摆动的周期，继而完成对单摆球的演示，但是上述现有的操作是直接在外界环境中进行演示，从而使得单摆球在运动的过程中会受到外界空气的阻力的影响，继而使得单摆球的周期变长，导致检测的数据有误差，从而影响后续推导重力加速度准确数值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防偏移的物理实验用单摆演示装置，以解决上述背景技术中提出的现有的物理实验用单摆演示装置在使用时单摆球容易受到外界因素的影响出现偏移的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种防偏移的物理实验用单摆演示装置，包括单摆演示台、支撑框、固定吸盘，所述固定吸盘固定在地面为单摆演示台提供支撑，所述支撑框固定在单摆演示台的顶端，所述单摆演示台的内部设置有真空机构，所述支撑框两侧的内部均设置有安装槽，一组所述安装槽的内部安装有导向杆，所述支撑框内部的一侧安装有量角器，所述支撑框的内部安装有防偏移板，且防偏移板的内部设置有防偏移槽，所述防偏移板的一侧设置有通孔，所述防偏移板的另一侧设置有滑槽，所述防偏移板的顶端安装有电磁铁，所述支撑框一侧的顶端安装有电源，且电源底端的支撑框的一侧安装有控制器，所述控制器的一侧安装有真空开关，所述真空开关一侧的控制器的一侧安装有电磁开关，所述支撑框的顶端安装有防护框，且防护框的内部设置有调节机构，所述调节机构的一侧安装有收放轴，且收放轴的一端安装有固定块，所述收放轴的外侧缠绕有牵引线，且牵引线的一端安装有单摆小球，所述支撑框前面的一侧安装有玻璃门，且玻璃门的外侧安装有橡胶密封垫，所述玻璃门的一侧均安装有连接合页，所述玻璃门前面的一侧安装有把手。

优选的，所述真空机构包括固定槽，且固定槽设置于单摆演示台的内部，所述固定槽的内部安装有真空泵，所述真空泵的一端安装有连接管，所述真空泵的底端安装有固定吸附管，所述连接管与固定吸附管的一侧均安装有防尘过滤板。

优选的，所述防尘过滤板设置有两个，两个所述防尘过滤板的材质均为活性炭材质。

优选的，所述调节机构包括正反电机，且正反电机设置于防护框的内部，所述正反电机的一端安装有调节轴，且调节轴的外侧套接有主动锥齿轮，所述主动锥齿轮的一侧啮合有联动锥齿轮，且联动锥齿轮的内部贯穿有螺纹杆，所述联动锥齿轮的一侧啮合有从动锥齿轮。

优选的，所述螺纹杆的外侧设置有外螺纹，所述通孔的内部设置有内螺纹槽，所述螺纹杆通过通孔与防偏移板呈螺纹连接。

优选的，所述联动锥齿轮设置于螺纹杆的顶端，所述联动锥齿轮分别与主动锥齿轮和从动锥齿轮相互啮合。

优选的，所述主动锥齿轮与从动锥齿轮的大小形状相同，所述主动锥齿轮与从动锥齿轮的运动方向相反。

优选的，所述防偏移板设置于支撑框的内部，所述防偏移板的截面呈半弧形。

优选的，所述量角器设置于支撑框的一侧，所述量角器的截面呈半弧形，且量角器的表面设置有角度值。

优选的，所述牵引线均匀缠绕在收放轴的外侧，所述牵引线的截面呈圆形。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该防偏移的物理实验用单摆演示装置通过设置有调节机构在防偏移板与防偏移槽的配合下可以防止不同高度的单摆小球在摆动时出现偏移的现象，从而提高实验数据检测的精准性，同时通过设置有真空泵在固定吸附管与连接管的配合下可以使得单摆小球在进行单摆演示时处于真空环境中，从而降低外界空气对单摆小球的影响；

1、通过启动正反电机在调节轴的配合下带动主动锥齿轮做旋转运动，且在主动锥齿轮的作用下带动联动锥齿轮做旋转运动，联动锥齿轮做旋转运动的同时带动螺纹杆做同步的旋转运动，从而带动防偏移板做上升运动，由于联动锥齿轮与从动锥齿轮相互啮合，所以联动锥齿轮做旋转运动的同时带动从动锥齿轮做旋转运动，从而带动收放轴做同步的旋转运动，继而便于将牵引线缠绕在收放轴的外侧，从而带动单摆小球做同步的上升运动，通过上述操作便于调节单摆小球与防偏移板的高度，一方面可以在不同的高度进行单摆演示操作，提高数据检测的精准性，另一方面还可以对不同高度的单摆小球进行限位，防止其出现偏移的现象，进一步提高数据检测的可靠性，从而提高其灵活性，以便面对不同的使用情况；

2、通过电磁开关启动真空泵在固定吸附管的配合下便于对支撑框内部的空气进行吸附，吸附的空气通过连接管排出，且通过设置有防尘过滤板可以对真空泵进行防护，降低灰尘对真空泵的影响，从而保证真空泵的正常运行，通过上述操作便于在支撑框内部的形成一个真空的环境，从而降低空气阻力对单摆小球的影响，保证测得的数据更加的准确，从而降低因空气阻力对测量数据造成的误差。

附图说明

图1为本发明的主视剖面结构示意图；

图2为本发明的俯视局部剖面结构示意图；

图3为本发明的图2中A处结构示意图；

图4为本发明的防偏移板立体结构示意图；

图5为本发明的整体立体结构示意图；

图6为本发明的侧视剖面立体结构示意图；

图7为本发明的玻璃门侧视结构示意图。

图中的附图标记说明：1、单摆演示台；2、支撑框；3、安装槽；4、防偏移板；5、防护框；6、收放轴；7、量角器；8、牵引线；9、电源；10、导向杆；11、控制器；12、电磁铁；13、单摆小球；14、真空机构；1401、防尘过滤板；1402、连接管；1403、固定吸附管；1404、真空泵；1405、固定槽；15、固定吸盘；16、把手；17、固定块；18、调节机构；1801、联动锥齿轮；1802、螺纹杆；1803、主动锥齿轮；1804、调节轴；1805、正反电机；1806、从动锥齿轮；19、通孔；20、防偏移槽；21、滑槽；22、连接合页；23、真空开关；24、电磁开关；25、玻璃门；26、橡胶密封垫。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

实施例一：

请参阅图1-图7，本发明提供的一种防偏移的物理实验用单摆演示装置，包括单摆演示台1、支撑框2、固定吸盘15，固定吸盘15固定在地面为单摆演示台1提供支撑，支撑框2固定在单摆演示台1的顶端，单摆演示台1的内部设置有真空机构14，真空机构14包括固定槽1405，且固定槽1405设置于单摆演示台1的内部，固定槽1405的内部安装有真空泵1404，真空泵1404的一端安装有连接管1402，真空泵1404的底端安装有固定吸附管1403，连接管1402与固定吸附管1403的一侧均安装有防尘过滤板1401，防尘过滤板1401设置有两个，两个防尘过滤板1401的材质均为活性炭材质；

使用时，通过启动真空泵1404在固定吸附管1403的作用下对支撑框2内部的空气进行吸附，将吸附的空气导入真空泵1404的内部，并通过连接管1402排出，通过上述操作便于对支撑框2内部的空气进行吸附，使得支撑框2的内部形成真空的环境，从而降低支撑框2内部空气对单摆小球13的影响，继而保证检测的数据的准确性。

实施例二：

本实施例与实施例一不同的是，支撑框2两侧的内部均设置有安装槽3，一组安装槽3的内部安装有导向杆10，支撑框2内部的一侧安装有量角器7，量角器7设置于支撑框2的一侧，量角器7的截面呈半弧形，且量角器7的表面设置有角度值，支撑框2的内部安装有防偏移板4，防偏移板4设置于支撑框2的内部，防偏移板4的截面呈半弧形，且防偏移板4的内部设置有防偏移槽20，防偏移板4的一侧设置有通孔19，防偏移板4的另一侧设置有滑槽21，防偏移板4的顶端安装有电磁铁12，支撑框2一侧的顶端安装有电源9，且电源9底端的支撑框2的一侧安装有控制器11，控制器11的一侧安装有真空开关23，真空开关23一侧的控制器11的一侧安装有电磁开关24，支撑框2的顶端安装有防护框5，且防护框5的内部设置有调节机构18，调节机构18包括正反电机1805，且正反电机1805设置与防护框5的内部，正反电机1805的一端安装有调节轴1804，且调节轴1804的外侧套接有主动锥齿轮1803，主动锥齿轮1803的一侧啮合有联动锥齿轮1801，且联动锥齿轮1801的内部贯穿有螺纹杆1802，联动锥齿轮1801的一侧啮合有从动锥齿轮1806，螺纹杆1802的外侧设置有外螺纹，通孔19的内部设置有内螺纹槽，螺纹杆1802通过通孔19与防偏移板4呈螺纹连接，联动锥齿轮1801设置于螺纹杆1802的顶端，联动锥齿轮1801分别与主动锥齿轮1803和从动锥齿轮1806相互啮合，主动锥齿轮1803与从动锥齿轮1806的大小形状相同，主动锥齿轮1803与从动锥齿轮1806的运动方向相反，调节机构18的一侧安装有收放轴6，且收放轴6的一端安装有固定块17，收放轴6的外侧缠绕有牵引线8，牵引线8均匀缠绕在收放轴6的外侧，牵引线8的截面呈圆形且牵引线8的一端安装有单摆小球13，支撑框2前面的一侧安装有玻璃门25，且玻璃门25的外侧安装有橡胶密封垫26，玻璃门25的一侧均安装有连接合页22，玻璃门25前面的一侧安装有把手16；

使用时，通过启动正反电机1805在调节轴1804的配合下带动主动锥齿轮1803做旋转运动，主动锥齿轮1803做旋转运动的同时带动联动锥齿轮1801做同步的旋转运动，联动锥齿轮1801做旋转运动的同时一方面带动螺纹杆1802做旋转运动，另一方面带动从动锥齿轮1806做旋转运动，通过上述操作可以调节单摆小球13与防偏移板4的高度，使得单摆小球13始终处于防偏移板4上的连接合页22的内部，从而防止不同高度的单摆小球13出现偏移的现象，继而提高数据检测的精准度。

工作原理：本发明在使用时，首先，在进行单摆演示操作时，通过电磁开关24启动电磁铁12使得电磁铁12产生吸附力，同时通过工作人员手动推动单摆小球13使其靠近电磁铁12，从而使得单摆小球13被电磁铁12吸附，然后推动玻璃门25在连接合页22与把手16的配合下关闭玻璃门25，使得玻璃门25与支撑框2相互贴合，且通过设置有橡胶密封垫26可以提高玻璃门25与支撑框2之间的密封性，从而防止外界的空气通过玻璃门25与支撑框2之间的缝隙进入支撑框2的内部，影响后续的操作，同时通过真空开关23启动真空泵1404，从而在固定吸附管1403的内部产生吸附力，通过此吸附力来对支撑框2内部的空气进行吸附，使得吸附的空气进入真空泵1404的内部，并通过连接管1402排出，且通过设置有防尘过滤板1401可以防止外界的灰尘或支撑框2内部的灰尘进入真空泵1404的内部，影响真空泵1404的正常运行，通过上述操作便于在支撑框2的内部形成一个真空的环境，从而降低外界空气对单摆小球13的阻力，使得单摆小球13在进行单摆演示操作时不受空气阻力的影响，从而提高检测的数据的准确性；

其次，当支撑框2的内部形成一个真空环境后，通过真空开关23关闭真空泵1404的同时通过电磁开关24关闭电磁铁12，当电磁铁12被关闭后，使得电磁铁12产生的吸附力消失，从而干使得单摆小球13受到的吸附力消失，在牵引线8与单摆小球13自身重力的作用下使得单摆小球13在防偏移槽20的内部进行摆动，通过设置有防偏移槽20，使得单摆小球13一直在防偏移槽20的内部进行摆动，从而对单摆小球13进行限位，继而防止单摆小球13在摆动的过程中出现位置的偏移，在单摆小球13进行摆动的同时记录单摆小球13摆动的周期，从而完成对单摆小球13的演示，通过上述操作便于对摆动的单摆小球13进行限位，防止单摆小球13出现位置的偏移，从而提高实验结构的可靠性；

最后，通过启动正反电机1805从而带动调节轴1804做旋转运动，调节轴1804做旋转运动的同时带动主动锥齿轮1803做同步旋转运动，由于主动锥齿轮1803与联动锥齿轮1801相互啮合，所以主动锥齿轮1803做旋转运动时带动联动锥齿轮1801做同步的旋转运动，而联动锥齿轮1801做旋转运动的同时一方面带动螺纹杆1802做旋转运动，在通孔19的配合下使得螺纹杆1802做旋转运动时带动防偏移板4做上升运动，而防偏移板4做上升运动的同时在滑槽21的作用下使得防偏移板4在导向杆10上滑动，通过设置有导向杆10可以对运动的防偏移板4进行导向，防止防偏移板4在运动的过程中出现位置的偏移，从而提高防偏移板4运动的稳定性，另一方面联动锥齿轮1801做旋转运动的同时带动从动锥齿轮1806做旋转运动，从动锥齿轮1806做旋转运动的同时带动收放轴6做同步的旋转运动，收放轴6做旋转运动的同时将牵引线8均匀的缠绕在收放轴6的外侧，通过将牵引线8缠绕在收放轴6的外侧来提高单摆小球13所在的高度，从而实现防偏移板4与单摆小球13进行同步的上升运动，使得单摆小球13依旧处于防偏移板4上的防偏移槽20的内部，通过上述操作不仅可以在不同的高度进行单摆演示操作，提高检测的精准性，还可以对不同高度的单摆小球13进行限位，防止单摆小球13在进行单摆演示操作时出现偏移的现象，从而进一步提高数据检测的精准性，继而提高其实用性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

最后应说明的是：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)

1.一种防偏移的物理实验用单摆演示装置，包括单摆演示台(1)、支撑框(2)、固定吸盘(15)，所述固定吸盘(15)固定在地面为单摆演示台(1)提供支撑，所述支撑框(2)固定在单摆演示台(1)的顶端，其特征在于：所述单摆演示台(1)的内部设置有真空机构(14)，所述支撑框(2)两侧的内部均设置有安装槽(3)，一组所述安装槽(3)的内部安装有导向杆(10)，所述支撑框(2)内部的一侧安装有量角器(7)，所述支撑框(2)的内部安装有防偏移板(4)，且防偏移板(4)的内部设置有防偏移槽(20)，所述防偏移板(4)的一侧设置有通孔(19)，所述防偏移板(4)的另一侧设置有滑槽(21)，所述防偏移板(4)的顶端安装有电磁铁(12)，所述支撑框(2)一侧的顶端安装有电源(9)，且电源(9)底端的支撑框(2)的一侧安装有控制器(11)，所述控制器(11)的一侧安装有真空开关(23)，所述真空开关(23)一侧的控制器(11)的一侧安装有电磁开关(24)，所述支撑框(2)的顶端安装有防护框(5)，且防护框(5)的内部设置有调节机构(18)，所述调节机构(18)的一侧安装有收放轴(6)，且收放轴(6)的一端安装有固定块(17)，所述收放轴(6)的外侧缠绕有牵引线(8)，且牵引线(8)的一端安装有单摆小球(13)，所述支撑框(2)前面的一侧安装有玻璃门(25)，且玻璃门(25)的外侧安装有橡胶密封垫(26)，所述玻璃门(25)的一侧均安装有连接合页(22)，所述玻璃门(25)前面的一侧安装有把手(16)。

2.根据权利要求1所述的一种防偏移的物理实验用单摆演示装置，其特征在于：所述真空机构(14)包括固定槽(1405)，且固定槽(1405)设置于单摆演示台(1)的内部，所述固定槽(1405)的内部安装有真空泵(1404)，所述真空泵(1404)的一端安装有连接管(1402)，所述真空泵(1404)的底端安装有固定吸附管(1403)，所述连接管(1402)与固定吸附管(1403)的一侧均安装有防尘过滤板(1401)。

3.根据权利要求2所述的一种防偏移的物理实验用单摆演示装置，其特征在于：所述防尘过滤板(1401)设置有两个，两个所述防尘过滤板(1401)的材质均为活性炭材质。

4.根据权利要求1所述的一种防偏移的物理实验用单摆演示装置，其特征在于：所述调节机构(18)包括正反电机(1805)，且正反电机(1805)设置于防护框(5)的内部，所述正反电机(1805)的一端安装有调节轴(1804)，且调节轴(1804)的外侧套接有主动锥齿轮(1803)，所述主动锥齿轮(1803)的一侧啮合有联动锥齿轮(1801)，且联动锥齿轮(1801)的内部贯穿有螺纹杆(1802)，所述联动锥齿轮(1801)的一侧啮合有从动锥齿轮(1806)。

5.根据权利要求4所述的一种防偏移的物理实验用单摆演示装置，其特征在于：所述螺纹杆(1802)的外侧设置有外螺纹，所述通孔(19)的内部设置有内螺纹槽，所述螺纹杆(1802)通过通孔(19)与防偏移板(4)呈螺纹连接。

6.根据权利要求4所述的一种防偏移的物理实验用单摆演示装置，其特征在于：所述联动锥齿轮(1801)设置于螺纹杆(1802)的顶端，所述联动锥齿轮(1801)分别与主动锥齿轮(1803)和从动锥齿轮(1806)相互啮合。

7.根据权利要求4所述的一种防偏移的物理实验用单摆演示装置，其特征在于：所述主动锥齿轮(1803)与从动锥齿轮(1806)的大小形状相同，所述主动锥齿轮(1803)与从动锥齿轮(1806)的运动方向相反。

8.根据权利要求1所述的一种防偏移的物理实验用单摆演示装置，其特征在于：所述防偏移板(4)设置于支撑框(2)的内部，所述防偏移板(4)的截面呈半弧形。

9.根据权利要求1所述的一种防偏移的物理实验用单摆演示装置，其特征在于：所述量角器(7)设置于支撑框(2)的一侧，所述量角器(7)的截面呈半弧形，且量角器(7)的表面设置有角度值。

10.根据权利要求1所述的一种防偏移的物理实验用单摆演示装置，其特征在于：所述牵引线(8)均匀缠绕在收放轴(6)的外侧，所述牵引线(8)的截面呈圆形。