CN201638423U - 单摆振动实时演示仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种单摆振动实时演示仪，属于物理教学演示仪器领域。其特征是：摆锤(5)悬置于注有液体介质的透明塑料水槽中，透明塑料水槽的内正面粘贴标尺，软磁性材料平板置于支架底盘胶木面板面下，正对单摆，扁圆柱形磁铁吸附在软磁性材料平板下底面的中央。摆锤(5)由线圈、塑料托、铁芯套管组成，液体介质是淡盐水。由于采用上述技术方案，本实用新型所具有的优点和积极效果是：能实时描绘、记录、比较“单摆”运动或阻尼振动中摆锤的振动情况，测量振动周期，定性说明单摆周期与摆长和重力场强的关系，并能在同一幅视图内比较两个不同振动的实时图线，形象描绘出“单摆”运动中的位移和与此相应的速度、加速度等图线。结构简单，操作演示方便。

Description

单摆振动实时演示仪

所属技术领域

本发明涉及一种单摆振动实时演示仪，属于物理教学演示仪器领域。

背景技术

目前，在大学物理中，振动部分的教学手段基本还是停留在口头描述、图片展示或用点滴轨迹粗略表示的方法上，缺少直观、可信的振动实验实时演示，学生往往对用三角函数方程表达振动、用正(余)弦函数图线中相邻的两峰(谷)之间的间隔表示振动的周期难以理解，对单摆的振动周期只取决于摆长和重力加速度的认识也是将信将疑，给理论教学带来不便。

发明内容

本实用新型发明是一种单摆振动实时演示仪，能实时直观形象地描绘单摆振动、阻尼振动的图线，定性说明“单摆”的周期与摆长和重力加速度的关系。

本实用新型发明是这样实现的：单摆振动实时演示仪由支架竖杆、支架横杆、量角器、细漆包线摆线、透明塑料水槽、标尺、铜质平面电极板、导线、支架底盘胶木面板、底盘水平调节螺钉、电位探针、软磁性材料平板、扁圆柱形磁铁，单摆平衡位置电位电极、圆形气泡水准仪、细漆包线、线圈、塑料托、铁芯套管、液体介质组成，两根等长细漆包线摆线绕接在支架横杆上，其一端和稳流电源输出端相连，另一端和摆锤相连，铜质平面电极板分别粘贴在透明塑料水槽的两内侧端面，并用导线和直流稳压电源输出端相连，电位探针从塑料托的中轴线穿过，并粘连在塑料托上，摆锤下端的电位探针只是中下端浸没在液体介质中，电位探针的上端用细漆包线与数字示波器相连，单摆平衡位置电位电极粘贴在透明塑料水槽的内底面上，并用导线和数字示波器相连，量角器固定在支架横杆下方，支架横杆垂直固定在支架竖杆上，支架竖杆垂直固定在支架底盘胶木面板上，圆形气泡水准仪安装在支架底盘胶木面板面上，4个底盘水平调节螺钉对称安装在支架底盘胶木面板面下的四角。其特征是：摆锤悬置于注有液体介质的透明塑料水槽中，透明塑料水槽的内正面粘贴标尺，软磁性材料平板置于支架底盘胶木面板面下，正对单摆，扁圆柱形磁铁吸附在软磁性材料平板下底面的中央。摆锤由线圈、塑料托、铁芯套管组成，液体介质是淡盐水。

由于采用上述技术方案，本发明所具有的优点和积极效果是：能实时描绘、记录、比较“单摆”运动或阻尼振动中摆锤的振动情况，测量振动周期，定性说明单摆周期与摆长和重力场强的关系，并能在同一幅视图内比较两个不同振动的实时图线，形象描绘出“单摆”运动中的位移和与此相应的速度、加速度等图线。结构简单，操作演示方便。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的主体结构示意图。

图2是本发明的图1中5的局部结构放大示意图。

图中1.支架竖杆  2.支架横杆  3.量角器  4.摆线  5.摆锤6.透明塑料水槽  7.标尺  8.铜质平面电极板  9.导线  10.液体介质11.支架底盘胶木面板  12.底盘水平调节螺钉  13.电位探针  14.软磁性材料平板  15.扁圆柱形磁铁  16.单摆平衡位置电位电极  17.圆形气泡水准仪  18.铜质平面电极板  19.导线  20.导线  21.细漆包线22.线圈  23.塑料托  24.铁心套管

具体实施方式

在图1中，由支架竖杆、支架横杆、量角器、细漆包线摆线、透明塑料水槽、标尺、铜质平面电极板、导线、支架底盘胶木面板、底盘水平调节螺钉、电位探针、软磁性材料平板、扁圆柱形磁铁、单摆平衡位置电位电极、圆形气泡水准仪、细漆包线、线圈、塑料托、铁芯套管、液体介质组成，两根等长细漆包线摆线(4)绕接在支架横杆(2)上，其一端和稳流电源输出端相连，另一端和摆锤(5)相连，铜质平面电极板(8、18)分别粘贴在透明塑料水槽(6)的两内侧端面，并用导线(9、19)和直流稳压电源输出端相连，电位探针(13)从塑料托(23)的中轴线穿过，并粘连在塑料托(23)上，摆锤(5)下端的电位探针(13)只是中下端浸没在液体介质(10)中，电位探针(13)的上端用细漆包线(21)与数字示波器相连，单摆平衡位置电位电极(16)粘贴在透明塑料水槽(6)的内底面上，并用导线(20)和数字示波器相连，量角器(3)固定在支架横杆(2)下方，支架横杆(2)垂直固定在支架竖杆(1)上，支架竖杆(1)垂直固定在支架底盘胶木面板(11)上，圆形气泡水准仪(17)安装在支架底盘胶木面板(11)面上，4个底盘水平调节螺钉(12)对称安装在支架底盘胶木面板(11)面下的四角。其特征是：摆锤(5)悬置于注有液体介质(10)的透明塑料水槽(6)中，透明塑料水槽(6)的内正面粘贴标尺(7)，软磁性材料平板(14)置于支架底盘胶木面板(11)面下，正对单摆，扁圆柱形磁铁(15)吸附在软磁性材料平板(14)下底面的中央。

在图2中，摆锤(5)由线圈(22)、塑料托(23)、铁芯套管(24)组成，线圈(22)绕在铁芯套管(24)上，铁芯套管(24)固定在塑料托(23)上组成摆锤(5)，电位探针(13)从塑料托(23)的中轴线穿过，并粘连在塑料托(23)上，电位探针(13)的上端用细漆包线(21)与数字示波器相连，两根等长细漆包线摆线(4)栓接在塑料托(23)上，并与线圈(22)相连。

实验操作时，为了保持平稳，支架底盘胶木面板(11)面积不小于60×35cm²；为了能使得在液体介质(10)中间区域有相对均匀的电场，铜质平面电极板(8、18)的宽要与透明塑料水槽(6)的内侧端面的宽相同，宽的大小不小于20cm；除演示阻尼振动以外，摆锤(5)下端的电位探针(13)只是中下端浸没在液体介质(10)中；在液体介质(10)中间区域有相对均匀的电场情况下，摆锤(5)下端的电位探针(13)在液体介质(10)中测得的电位与透明塑料水槽(6)的内正面粘贴的标尺(7)的刻度值可以相对应；只有在演示单摆振动周期与重力加速度的关系时，与线圈(22)相连的两根等长细漆包线摆线(4)才连接到稳流电源输出端，软磁性材料平板(14)和吸附在其底面中央的扁圆柱形磁铁(15)，才正对单摆放置在支架底盘胶木面板(11)的下面。为了能使得在单摆振动的空间区域内有相对均匀的磁场分布，软磁性材料平板(14)面积约为45×25cm²，用摆锤(5)与软磁性材料平板(14)和扁圆柱形磁铁(15)之间的磁场力的改变，模拟重力场强的变化；用数字示波器显示振动曲线和进行对两个不同振动曲线的对比，数字示波器采集的数据输入计算机进行进一步分析和处理，得到相应的速度和加速度图线；实验中液体介质(10)用淡盐水；增大直流稳压电源的输出电压，调节数字示波器的幅值增益，可在一定程度上减小因液体介质的不稳定性对图线带来的影响。

Claims (3)

1.一种单摆振动实时演示仪，由支架竖杆、支架横杆、量角器、细漆包线摆线、透明塑料水槽、标尺、铜质平面电极板、导线、支架底盘胶木面板、底盘水平调节螺钉、电位探针、软磁性材料平板、扁圆柱形磁铁、单摆平衡位置电位电极、圆形气泡水准仪、细漆包线、线圈、塑料托、铁芯套管、液体介质组成，两根等长细漆包线摆线(4)绕接在支架横杆(2)上，其一端和稳流电源输出端相连，另一端和摆锤(5)相连，铜质平面电极板(8、18)分别粘贴在透明塑料水槽(6)的两内侧端面，并用导线(9、19)和直流稳压电源输出端相连，电位探针(13)从塑料托(23)的中轴线穿过，并粘连在塑料托(23)上，摆锤(5)下端的电位探针(13)只是中下端浸没在液体介质(10)中，电位探针(13)的上端用细漆包线(21)与数字示波器相连，单摆平衡位置电位电极(16)粘贴在透明塑料水槽(6)的内底面上，并用导线(20)和数字示波器相连，量角器(3)固定在支架横杆(2)下方，支架横杆(2)垂直固定在支架竖杆(1)上，支架竖杆(1)垂直固定在支架底盘胶木面板(11)上，圆形气泡水准仪(17)安装在支架底盘胶木面板(11)面上，4个底盘水平调节螺钉(12)对称安装在支架底盘胶木面板(11)面下的四角，其特征是：摆锤(5)悬置于注有液体介质(10)的透明塑料水槽(6)中，透明塑料水槽(6)的内正面粘贴标尺(7)，软磁性材料平板(14)置于支架底盘胶木面板(11)面下，正对单摆，扁圆柱形磁铁(15)吸附在软磁性材料平板(14)下底面的中央。

2.根据权利要求1所述的一种单摆振动实时演示仪，其特征是：摆锤(5)由线圈(22)、塑料托(23)、铁芯套管(24)组成。

3.根据权利要求1所述的一种单摆振动实时演示仪，其特征是：液体介质(10)是淡盐水。

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