CN207337725U - 一种快速测定重力加速度的实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种快速测定重力加速度的实验装置，包括底座，所述底座的顶部通过支撑柱固定连接有横板，所述横板的顶部设置有电磁铁，且电磁铁的底部固定连接有导磁块，所述导磁块的底部贯穿横板并延伸至横板的底部，导磁块延伸至横板底部的一端吸附有实验块，横板顶部的两侧均固定连接有卷扬机。本实用新型涉及实验设备技术领域，该快速测定重力加速度的实验装置，大大加快了重力加速度的测定时间，很好的避免了每做完一组实验后，都需要教师或学生人工将实验球举起或捡起的情况发生，节约了教师或学生的大量实验时间，提高了教师演示实验的演示效率，有利于学生的快速理解和学习重力加速度的物理性质和意义。

Description

一种快速测定重力加速度的实验装置

技术领域

本实用新型涉及实验设备技术领域，具体为一种快速测定重力加速度的实验装置。

背景技术

重力加速度是一个物体受重力作用的情况下所具有的加速度，也叫自由落体加速度，用g表示，方向竖直向下，其大小由多种方法可测定，在实验教学过程中，大多采用自由落体的方法来测定重力加速度，为了让学生更好的理解重力加速度的物理性质和意义，教师会通过实验装置来给学生们演示测定重力加速度实验。

目前，测定重力加速度的实验装置，大多是通过简单的单摆实验和自由落体实验来测得，然而，这些测定方式测定速度较慢，每做完一组实验后，都需要教师或学生人工将实验球举起或捡起，花费了教师或学生的大量实验时间，降低了教师演示实验的演示效率，不利于学生的快速理解和学习重力加速度的物理性质和意义。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种快速测定重力加速度的实验装置，解决了测定速度较慢，花费了教师或学生的大量实验时间，不利于学生的快速理解和学习重力加速度物理性质和意义的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：一种快速测定重力加速度的实验装置，包括底座，所述底座的顶部通过支撑柱固定连接有横板，所述横板的顶部设置有电磁铁，且电磁铁的底部固定连接有导磁块，所述导磁块的底部贯穿横板并延伸至横板的底部，所述导磁块延伸至横板底部的一端吸附有实验块，所述横板顶部的两侧均固定连接有卷扬机，且卷扬机上环绕有弹性连接绳，所述弹性连接绳远离卷扬机的一端贯穿横板并延伸至横板的底部，所述弹性连接绳延伸至横板底部的一端分别与实验块的两侧固定连接，所述支撑柱上通过紧密螺栓卡接有光电传感器，所述底座的顶部且位于支撑柱的一侧固定连接有控制箱，所述控制箱的内部分别设置有中央处理器和存储器，且控制箱的一侧分别设置有控制开关和数字计时器。

所述光电传感器和控制开关的输出端均与中央处理器的输入端连接，且中央处理器的输出端分别与电磁铁、卷扬机和数字计时器的输入端连接，所述数字计时器的输出端与实验室计算机的输入端连接，所述中央处理器与存储器实现双向连接。

优选的，所述光电传感器的型号为E3JK-5M3，且中央处理器的型号为ARM9，所述存储器的型号为XBOX360。

优选的，所述中央处理器的输入端与电源模块的输出端电性连接，且电源模块的输出端分别与光电传感器和控制开关的输入端电性连接。

优选的，所述光电传感器包括第一光电传感器和第二光电传感器，所述第一光电传感器的一侧和第二光电传感器的一侧从上至下均通过紧密螺栓依次卡接于支撑柱上，所述第一光电传感器和第二光电传感器的输出端均与中央处理器的输入端连接。

优选的，所述支撑柱的正面且位于光电传感器的内部设置有刻度尺，所述横板的顶部且位于电磁铁的顶部设置有防护罩。

(三)有益效果

本实用新型提供了一种快速测定重力加速度的实验装置。具备以下有益效果：

(1)、该快速测定重力加速度的实验装置，通过在横板的顶部设置有电磁铁，再通过在导磁块的底部吸附有实验块，可实现使用者通过控制开关控制实验块的自由落体，通过在横板顶部的两侧均设置有卷扬机，再通过在实验块的两侧分别固定连接有弹性连接绳，可实现在实验块完全通过光电传感器之后，将实验块拉起，可大大节省使用者人工捡起实验块的时间，这样大大加快了重力加速度的测定时间，很好的避免了每做完一组实验后，都需要教师或学生人工将实验球举起或捡起的情况发生，节约了教师或学生的大量实验时间，提高了教师演示实验的演示效率，有利于学生的快速理解和学习重力加速度的物理性质和意义。

(2)、该快速测定重力加速度的实验装置，通过在支撑柱的正面且位于光电传感器的内部固定连接有刻度尺，可方便使用者根据具体实验要求调节第一光电传感器和第二光电传感器之间的距离，从而实现了改变测量高度来进行多次测量，大大降低了实验的误差，使实验测定的更加精确，保证了实验结果的准确性。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型工作原理框图。

图中：1底座、2支撑柱、3横板、4电磁铁、5导磁块、6实验块、7卷扬机、8弹性连接绳、9光电传感器、901第一光电传感器、902第二光电传感器、10控制箱、11中央处理器、12存储器、13控制开关、14数字计时器、15实验室计算机、16电源模块、17刻度尺、18防护罩。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-2，本实用新型提供一种技术方案：一种快速测定重力加速度的实验装置，包括底座1，底座1的顶部通过支撑柱2固定连接有横板3，横板3的顶部设置有电磁铁4，且电磁铁4的底部固定连接有导磁块5，横板3的顶部且位于电磁铁4的顶部设置有防护罩18，防护罩18可防止电磁铁4受到外界的碰撞而损坏，导磁块5的底部贯穿横板3并延伸至横板3的底部，导磁块5延伸至横板3底部的一端吸附有实验块6，横板3顶部的两侧均固定连接有卷扬机7，且卷扬机7上环绕有弹性连接绳8，弹性连接绳8远离卷扬机7的一端贯穿横板3并延伸至横板3的底部，弹性连接绳8延伸至横板3底部的一端分别与实验块6的两侧固定连接，支撑柱2上通过紧密螺栓卡接有光电传感器9，光电传感器9的型号为E3JK-5M3，光电传感器9包括第一光电传感器901和第二光电传感器902，第一光电传感器901的一侧和第二光电传感器902的一侧从上至下均通过紧密螺栓依次卡接于支撑柱2上，第一光电传感器901和第二光电传感器902的输出端均与中央处理器11的输入端连接，第一光电传感器901和第二光电传感器902的型号均为E3JK-5M3，该型号的光电传感器9感应灵敏，检测效果好，支撑柱2的正面且位于光电传感器9的内部设置有刻度尺17，刻度尺17上刻有刻度，可方便人们读取刻度值，底座1的顶部且位于支撑柱2的一侧固定连接有控制箱10，控制箱10的内部分别设置有中央处理器11和存储器12，中央处理器11的型号为ARM9，该型号的中央处理器11控制效果好，存储器12的型号为XBOX360，存储器12可对中央处理器11中处理的数据进行储存，且控制箱10的一侧分别设置有控制开关13和数字计时器14，中央处理器11的输入端与电源模块16的输出端电性连接，且电源模块16的输出端分别与光电传感器9和控制开关13的输入端电性连接。

光电传感器9和控制开关13的输出端均与中央处理器11的输入端连接，且中央处理器11的输出端分别与电磁铁4、卷扬机7和数字计时器14的输入端连接，数字计时器14的输出端与实验室计算机15的输入端连接，中央处理器11与存储器12实现双向连接。

使用时，先通过电源模块16分别将光电传感器9、控制开关13和中央处理器11通电，再通过紧密螺栓分别将第一光电传感器901和第二光电传感器902在支撑柱2上调节在合适的位置，可将此时调节的第一光电传感器901和第二光电传感器902之间的距离数值输入实验室计算机15内，然后操作控制开关13，使中央处理器11控制卷扬机7工作，从而使弹性连接绳8伸出与第二光电传感器902位置相适配的长度，再操作控制开关13，使中央处理器11控制电磁铁4断电，失去磁性，实验块6开始自由下落，当实验块6刚好遮住第一光电传感器901时，数字计时器14开始计时，再当实验块6刚好遮住第二光电传感器902时，数字计时器14停止计时，数字计时器14可将记录的时间数值传送至实验室计算机15上，与之前输入的第一光电传感器901和第二光电传感器902之间的距离数值进行公式数值计算，从而可得出此次实验的重力加速度数值，一次实验结束后，使用者可操作控制开关13，使中央处理器11控制卷扬机7将实验块6拉升起来，同时，使用者可操作控制开关13，使中央处理器11控制电磁铁4通电，恢复磁性，将实验块6吸住，从而完成了下一次实验的准备工作，最后实验室计算机15对多次实验的数值进行误差分析，从而完成对重力加速度的测定。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种快速测定重力加速度的实验装置，包括底座(1)，其特征在于：所述底座(1)的顶部通过支撑柱(2)固定连接有横板(3)，所述横板(3)的顶部设置有电磁铁(4)，且电磁铁(4)的底部固定连接有导磁块(5)，所述导磁块(5)的底部贯穿横板(3)并延伸至横板(3)的底部，所述导磁块(5)延伸至横板(3)底部的一端吸附有实验块(6)，所述横板(3)顶部的两侧均固定连接有卷扬机(7)，且卷扬机(7)上环绕有弹性连接绳(8)，所述弹性连接绳(8)远离卷扬机(7)的一端贯穿横板(3)并延伸至横板(3)的底部，所述弹性连接绳(8)延伸至横板(3)底部的一端分别与实验块(6)的两侧固定连接，所述支撑柱(2)上通过紧密螺栓卡接有光电传感器(9)，所述底座(1)的顶部且位于支撑柱(2)的一侧固定连接有控制箱(10)，所述控制箱(10)的内部分别设置有中央处理器(11)和存储器(12)，且控制箱(10)的一侧分别设置有控制开关(13)和数字计时器(14)；

所述光电传感器(9)和控制开关(13)的输出端均与中央处理器(11)的输入端连接，且中央处理器(11)的输出端分别与电磁铁(4)、卷扬机(7)和数字计时器(14)的输入端连接，所述数字计时器(14)的输出端与实验室计算机(15)的输入端连接，所述中央处理器(11)与存储器(12)实现双向连接。

2.根据权利要求1所述的一种快速测定重力加速度的实验装置，其特征在于：所述光电传感器(9)的型号为E3JK-5M3，且中央处理器(11)的型号为ARM9，所述存储器(12)的型号为XBOX360。

3.根据权利要求1所述的一种快速测定重力加速度的实验装置，其特征在于：所述中央处理器(11)的输入端与电源模块(16)的输出端电性连接，且电源模块(16)的输出端分别与光电传感器(9)和控制开关(13)的输入端电性连接。

4.根据权利要求1所述的一种快速测定重力加速度的实验装置，其特征在于：所述光电传感器(9)包括第一光电传感器(901)和第二光电传感器(902)，所述第一光电传感器(901)的一侧和第二光电传感器(902)的一侧从上至下均通过紧密螺栓依次卡接于支撑柱(2)上，所述第一光电传感器(901)和第二光电传感器(902)的输出端均与中央处理器(11)的输入端连接。

5.根据权利要求1所述的一种快速测定重力加速度的实验装置，其特征在于：所述支撑柱(2)的正面且位于光电传感器(9)的内部设置有刻度尺(17)，所述横板(3)的顶部且位于电磁铁(4)的顶部设置有防护罩(18)。