CN201638426U - 封闭式可控单摆实验仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种单摆物理实验仪器，尤其涉及一种封闭式可控单摆实验仪。本实用新型主要是针对现有单摆实验仪功能单一，演示效果不明显等缺点，发明了一种能验证机械能守恒定律和研究空气阻力对单摆周期影响的封闭式可控单摆实验仪。本实用新型的主要方案为：由底盘、设置于底盘下的支脚、底盘中间的杆和杆上的支撑杆组成，杆与支撑杆通过螺丝连接，支撑杆外部设置有有机玻璃罩，玻璃罩上设置有轨道，轨道上设置有磁铁，玻璃罩顶部设置有气压表，支撑杆顶端连有摆线，摆线下端为摆球，支撑杆中间设置有大齿轮和小齿轮和摇动手柄，杆与支撑杆的连接处设置有激光发射器，激光发射器上方设置有光敏管，光敏管上方设置有角度板。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种单摆物理实验仪器，尤其涉及一种封闭式可控单摆实验仪。
背景技术
机械能守恒定律是物理学中的一个重要定律，前人用各种方法验证了这一定律。但由于这一理论抽象，对于中学生来说不是很好理解，所以在这一定律的讲解上存在一定的困难，迫切需要一种能从实验上很好演示这一定律的仪器。
另外，单摆是大学物理中的一个基础实验，有很多人从理论和实验上对单摆实验进行了研究，利用单摆可以较精确的测定当地的重力加速度。但是，受单摆实验环境的制约，在有空气流动的情况下，实验往往不能成功，结果也不是很理想。
空气阻力会对单摆运动造成一定影响，目前在理论上已经有相关叙述，但相关实验的操作至今还未出现，从某种程度上来说，缺乏实验的验证。
发明内容
本实用新型的目的是为了研究空气阻力对单摆运动周期的影响和演示机械能守恒定律，让学生更好的理解其原理和本质，发明了一种封闭式可控单摆实验仪。
本实用新型主要通过以下技术手段解决。
封闭式可控单摆实验仪，由底盘、设置于底盘下的支脚、设置于底盘中间的杆和设置于杆上的支撑杆组成，杆与支撑杆通过螺丝连接，支撑杆外部设置有有机玻璃罩，有机玻璃罩上设置有轨道，轨道上设置有磁铁，有机玻璃顶部设置有气压表，支撑杆上部连有摆线，摆线下端为摆球，支撑杆中间设置有大齿轮和小齿轮和摇动手柄，杆与支撑杆的连接处设置有激光发射器，激光发射器上方设置有光敏管，光敏管上方设置有角度板。
作为优选，整个有机玻璃装置，主要由六大块有机玻璃拼成，玻璃与玻璃之间用化学剂腐蚀后凝固而成，整个装置用自制铁架台吊起来，并用齿轮来运作有机玻璃罩，保证了装置的安全，而且使实验更加直观，方便实验者的操作。
作为优选，摆绳和内空螺帽组合在一起，解决了在真空罩内改变单摆摆长的问题，方便实用。
作为优选，设置磁铁和滑动轨道，保证小球的准确释放。
作为优选，通过激光装置改进原有的光电门，即解决了用原有光电门光强不够的问题，又用上了激光聚光性好的特点，使测量数据更为精确。
作为优选，通过粘在有机玻璃罩上的大齿轮的运作，解决了在研究单摆实验中改变摆角的问题。
作为优选，通过抽气阀门和真空泵的结合，改变单摆环境中的压强。
综上所述，本实用新型和现有技术相比具有如下优点：
本实用新型结构简单，功能齐全。一、验证机械能守恒定律，固定单摆摆长和摆角，随着有机玻璃罩内部压强的下降，小球摆动的次数越来越多，衰减越来越缓慢，动能与势能之间的转化中能量损失就越小，如果有机玻璃罩内压强达到极限真空时，小球将永远保持摆动状态，这就验证了机械能守恒定律。二、研究空气阻力对单摆周期的影响，通过真空泵改变单摆周围环境的压强然后测量不同压强下单摆周期，通过同一角度单摆在不同压强下所测周期对比，可知，单摆实验时，空气这一阻力对单摆周期的影响很小。三、野外测重力加速度，单摆置于密闭容器中，可不受外界气流的影响，很好的解决了野外测重力加速度时因为外部环境的变化对测量的影响，整套仪器可方便搬动，测量精度高，有向野外考察队伍推广的潜力。
附图说明
图1是本实用新型的立体结构示意图；
图中标号为：1、气压表，2、有机玻璃罩，3、大齿轮，4、轨道，5、磁铁，6、螺丝，7、杆，8、底盘，9、支脚，10、支撑杆，11、小齿轮，12、摆线，13、摇动手柄，14、角度板，15、摆球，16、光敏管，17、激光发射器。
具体实施方式
下面通过实施例，结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明：
实施例1：
如图1所示，一种封闭式可控单摆实验仪，由底盘8、设置于底盘下的支脚9、设置于底盘中间的杆7和设置于杆上的支撑杆10组成，杆与支撑杆通过螺丝6连接，支撑杆外部设置有机玻璃罩2，有机玻璃罩上设置有轨道4，轨道上设置有磁铁5，有机玻璃顶部设置有气压表1，支撑杆顶端通过内空螺帽连有摆线12，摆线下端为摆球15，支撑杆中间设置有大齿轮3和小齿轮11和摇动手柄13，杆与支撑杆的连接处设置有激光发射器17，激光发射器上方设置有光敏管16，光敏管上方设置有角度板14。
本实用新型适用于学生做实验用，也适用于演示实验。通过粘在有机玻璃罩上的齿轮之间的运作，来改变摆球的摆角通。过摆绳和内空螺帽，来调节摆长的长度。通过抽气阀门和真空泵，来改变有机玻璃罩内的压强。
Claims (7)
1.一种封闭式可控单摆实验仪，其特征在于，该实验仪由底盘(8)、设置于底盘下的支脚(9)、设置于底盘中间的杆(7)和设置于杆上的支撑杆(10)组成，支撑杆与底座通过杆(7)连接，杆与支撑杆通过螺丝(6)连接，支撑杆外部设置有机玻璃罩(1)。
2.根据权利要求1所述的封闭式可控单摆实验仪，其特征在于，所述的有机玻璃罩为下部大上部小的圆柱形，并由六块有机玻璃组成。
3.根据权利要求1或2所述的封闭式可控单摆实验仪，其特征在于，所述的有机玻璃罩上设置有轨道(4)，轨道(4)上设置有磁铁(5)。
4.根据权利要求1或2所述的封闭式可控单摆实验仪，其特征在于，所述的有机玻璃罩顶部还设置气压表(1)。
5.根据权利要求1所述的封闭式可控单摆实验仪，其特征在于，所述的支撑杆顶端连有摆线(12)，摆线下端为摆球(15)。
6.根据权利要求1所述的封闭式可控单摆实验仪，其特征在于，所述的杆与支撑杆的连接处设置有激光发射器(17)，激光发射器上方设置有光敏管(16)，光敏管上方设置有角度板(14)。
7.根据权利要求1所述的封闭式可控单摆实验仪，其特征在于，所述的支撑杆的中间设置有大齿轮(3)和小齿轮(11)和摇动手柄(13)。
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