CN203910105U - 单摆实验仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种单摆实验仪，包括转台、升降支架、单摆支架、横梁、摆绳和摆球，所述的单摆实验仪还包括电磁继电器、电磁铁、光电门和铁环；转台中间部位设置升降支架，转台右侧设置电磁继电器，升降支架中部固定连接电磁铁，升降支架与单摆支架通过升降调节旋钮固定连接，单摆支架上部设置横梁悬挂摆绳，单摆支架设置铁环位于横梁下方，摆绳穿过铁环中间，摆绳与摆球活动连接，横梁和铁环中间设置光电门。本实用新型单摆实验仪对重力加速度的测量精度、操作便捷性进行了改进。

Description

单摆实验仪

技术领域

本实用新型涉及教学仪器，具体涉及一种单摆实验仪。

背景技术

在重力加速度是一个重要的地球物理常数，单摆法测重力加速度是最简单的一种，并且容易测得较精确的g 值。单摆实验是在近似简谐振动基础上．通过对摆长与摆球振动周期的测量，计算当地重力加速度。该实验通常采用秒表进行周期测量。由于每次手工按表时间误差在0.02 s 以上，因此采用人工计数方式，测量值不准确，从而造成较大的实验误差，无法保证摆绳偏离平衡位置的最大角度以及难以确保摆球在铅直平面内做圆周摆运动，这将直接导致实验结果的误差偏大，影响了物理教学的质量。

发明内容

     本实用新型的目的获得准确的重力加速度，准确知道摆绳偏离平衡位置的最大角度，提供一种单摆实验仪，本实用新型提供的技术方案为：

一种单摆实验仪，包括转台、升降支架、单摆支架、横梁、摆绳和摆球，所述的单摆实验仪还包括电磁继电器、电磁铁、光电门和铁环；转台中间部位设置升降支架，转台右侧设置电磁继电器，升降支架中部固定连接电磁铁，升降支架与单摆支架通过升降调节旋钮固定连接，单摆支架上部设置横梁悬挂摆绳，单摆支架设置铁环位于横梁下方，摆绳穿过铁环中间，摆绳与摆球活动连接，横梁和铁环中间设置光电门，光电门与数字计时器活动连接。

所述的光电门与数字计时器活动连接。

所述的所述的转台设置电源。

所述的电磁铁电磁铁与电源活动连接。

    本实用新型的有益效果：对测量精度、操作便捷性、以及传统的采用在摆球下方放置磁铁来改变重力加速度的方法进行了改进，使影响单摆周期的各个因素更加清晰即时地显示出来，并利用电磁继电器，电磁铁与转台增加了付科摆的功能，拓展了实验。并安装上模拟地球仪，模拟地球表面，既使学生的注意力能够全部集中在所要研究的问题上，又使得整个仪器变得生动有趣，使学生更有效的探究单摆的运动情况。

附图说明

图1为本实用新型单摆实验仪的机构示意图。

图2为本实用新型连接的电路示意图。

图中零部件名称及序号：

转台1、升降支架2、单摆支架3、电磁继电器4、电磁铁5、摆球6、铁环7、光电门8、横梁9、摆绳10、电源11、电源12、升降调节旋钮13。

具体实施方式

一种单摆实验仪，包括转台1、升降支架2、单摆支架3、横梁9、摆绳10和摆球6，所述的单摆实验仪还包括电磁继电器4、电磁铁5、光电门8和铁环7；转台1中间部位设置升降支架2，转台右侧设置电磁继电器4，升降支架2中部固定连接电磁铁5，升降支架2与单摆支架3通过升降调节旋钮13固定连接，单摆支架3上部设置横梁9悬挂摆绳10，单摆支架3设置铁环7位于横梁9下方，摆绳10穿过铁环7中间，摆绳10与摆球6活动连接，横梁9和铁环7中间设置光电门8，光电门8与数字计时器活10动连接。

所述的光电门8与数字计时器活动连接。

所述的所述的转台1设置电源11。

所述的电磁铁电磁铁5与电源12活动连接。

实施例1

将摆球6用钢制摆绳10连接，固定旋钮，与中空铝杆连接做成单摆，再将单摆支架3固定在升降支架2上；在单摆支架3上装上铁环7，在升降支架2上装上电磁铁5，在转台1右侧安装电磁继电器4，在转台1内部安装轴承，防止转台1转动造成导线缠绕，连接导线后引出外接学生电源11，将8V直流电引至转台1连线处，再将摆绳10、铁环7，电源11和电磁继电器4控制常开端相连成为单摆震动能力补充控制电路，将电磁铁5、电源11和电磁继电器4连接，构成振动能量补充电路。摆球6摆到最高点，钢制摆绳10碰上铁环7，使继电器通电4工作，常开端闭合，电磁铁5通电产生磁力，为单摆球补充摆动能量。

实施例2

验证单摆周期与摆长成正比：将实验仪放置在水平桌面上，轻拨摆球6使单摆振动，记录下数字计时器所显示出单摆的振动周期。然后拧松单摆摆绳10紧固旋钮，缩短或加长单摆的摆长，重复实验，根据数字计时器所显示的在不同摆长情况下所测出的周期即可验证出单摆周期与摆长成正比。

验证单摆周期与摆球质量无关：轻拨摆球6使单摆振动，记录下数字计时器所显示出单摆的振动周期。然后用磁铁直接吸附在摆球6两侧改变摆球质量，重复实验，数字计时器显示出单摆的振动周期不变。

验证单摆周期与摆球所受的重力加速度成反比：将磁铁吸附在摆球6底部，用升降支架2上的调节旋钮13调节摆球6与底板上电磁铁5的金属表面的距离，来改变重力加速度。轻拨摆球6使单摆振动，记录下数字计时器所显示出单摆的振动周期，重复试验。根据数字计时器所显示的在不同重力加速度情况下所测出的周期，即可验证出单摆周期与单摆周期与摆球所受的重力加速度成反比。

实施例3

地球自转对单摆的影响：打开学生电源12，轻拨摆球6使单摆振动，调节振动幅度使得钢制摆绳10能轻微触及铁环7，这样即可在每次摆绳触碰钢环时接通能量补充电路，用电磁继电器4控制电磁铁5对单摆的振动能量进行补充，使单摆能长时间摆动， 即可观察到摆的往复振动方向发生偏转（每小时15度），直观地显示出地球的自转对单摆振动的影响。

把单摆放置在转台1上，将转台1缓慢转动，模拟地球自转，带动单摆旋转，就可以在很短的时间内观察到摆的偏转，缩短了实验的时间，提高了实验效率。

将磁针吸附在摆球6下端，用磁性书写板显示出单摆振动发生偏转的运动轨迹。使实验效果更加直观生动。

Claims (4)

1.一种单摆实验仪，包括转台（1）、升降支架（2）、单摆支架（3）、横梁（9）、摆绳（10）和摆球（6），其特征在于，所述的单摆实验仪还包括电磁继电器（4）、电磁铁（5）、光电门（8）和铁环（7）；转台（1）中间部位设置升降支架（2），转台右侧设置电磁继电器（4），升降支架（2）中部固定连接电磁铁（5），升降支架（2）与单摆支架（3）通过升降调节旋钮（13）固定连接，单摆支架（3）上部设置横梁（9）悬挂摆绳（10），单摆支架（3）设置铁环（7）位于横梁（9）下方，摆绳（10）穿过铁环（7）中间，摆绳（10）与摆球（6）活动连接，横梁（9）和铁环（7）中间设置光电门（8）。

2.根据权利要求1所述的单摆实验仪，其特征在于，所述的光电门（8）与数字计时器活动连接。

3.根据权利要求1所述的单摆实验仪，其特征在于，所述的所述的转台（1）设置电源（11）。

4.根据权利要求1所述的单摆实验仪，其特征在于，所述的电磁铁电磁铁（5）与电源（12）活动连接。