CN208589181U - 一种可定时计数的单摆、傅科摆演示教具 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可定时计数的单摆、傅科摆演示教具，包括底座、设置于底座上的转盘、固定于转盘上的摆架以及设置于摆架上的单摆装置，单摆装置包括第一减速电机、绕线轴、摆线夹、绕设于摆线夹上的摆线以及摆球，摆线两端分别与绕线轴和摆球连接，第一减速电机与绕线轴连接，摆线悬点设于转盘中心上方，转盘上设有用于驱动转盘旋转的传动装置，摆架或转盘上设有红外传感器及计数器，红外传感器与摆球配合感应摆球摆动次数，计数器与红外感应器连接计算摆球摆动次数。本实用新型可完成单摆、博科摆、摆长自动调整、摆数自动计算等，集多功能一体，可提高实验的精确度和效率。

Description

一种可定时计数的单摆、傅科摆演示教具

技术领域

本实用新型涉及教学仪器技术领域，更具体地说是指一种可定时计数的单摆、傅科摆演示教具。

背景技术

目前，现有的用于教学演示的仪器，一般一个仪器对应一个实验，通过单摆演示器演示单摆探究实验，通过傅科摆演示器模拟演示傅科摆原理，功能单一，携带不方便，且不便于收纳。在单摆演示实验中需多个单摆分别实现探究多因素对单摆周期的影响，且需尺子、量角器等用于手动辅助测量，在傅科摆演示实验中，转盘转动需手动实现，不仅操作繁琐，且精确度不高。

为解决上述问题，授权公告号为CN 203026013 U的中国实用新型专利公开了一种多功能单摆、博科摆演示器，包括有底座、设置于底座上的转盘、固定于转盘上的摆架及设置于摆架上的单摆装置，所述单摆装置包括有摆线夹、绕设于摆线夹上的摆线及摆球，摆线悬点设于转盘中心上方，其特征在于：所述摆线夹侧面还固定有卷尺装置，摆架上靠近摆线悬点处还设置有量角器，所述摆球可拆卸连接于摆线底部，还包括有分别连接驱动转盘匀速转动及摆线升降的减速电机，所述转盘通过传动装置连接于用于驱动其匀速转动的减速电机。该实用新型虽然能够完成单摆及博科摆演示实验，但是在研究摆的摆动快慢主要是通过单位时间内摆动次数的多少来判断，而该演示器在计算摆的快慢时，需要人工按动秒表、口头数数，而人工按动秒表本就存在有反应差看，且口头数数不仅容易数错，而且又容易分散学生对摆的观察，使得实验结果往往存在有误差，导致学生无法清晰认识到“同一个摆摆动快慢与摆长有关，与摆球质量、摆角大小无关”的科学本质。

发明内容

本实用新型提供一种可定时计数的单摆、傅科摆演示教具，以解决现有单摆教学仪无法解决摆的计数问题，导致实验数据不准确或失真，影响学生对摆的直观认知等问题。

本实用新型采用如下技术方案：

一种可定时计数的单摆、傅科摆演示教具，包括底座、设置于底座上的转盘、固定于转盘上的摆架以及设置于摆架上的单摆装置，所述单摆装置包括第一减速电机、绕线轴、摆线夹、绕设于摆线夹上的摆线以及摆球，摆线两端分别与绕线轴和摆球连接，所述第一减速电机与绕线轴连接，摆线悬点设于转盘中心上方，所述转盘上设有用于驱动转盘旋转的传动装置，所述摆架或转盘上设有红外传感器及计数器，所述红外传感器与所述摆球配合感应摆球摆动次数，所述计数器与所述红外感应器连接计算摆球摆动次数。

进一步地，所述摆架包括固定于所述转盘边沿的纵向支杆，所述纵向支杆上端水平固定有一横向固定座，所述单摆装置布置于所述横向固定座上。

进一步地，所述纵向支杆上设有一可沿纵向支杆上下移动的横向移动杆，所述红外传感器设置于所述横向移动杆的端部，与所述摆球相配合。

进一步地，所述转盘上设有电动推杆，所述红外传感器设置于电动推杆的端部，与所述摆球相配合。

进一步地，还包括一控制器，所述控制器分别与所述第一减速电机和电动推杆连接。

进一步地，所述底座呈圆盘形，且底座轴心位于所述转盘轴心上，转盘可以沿底座轴心转动，所述传动装置包括固定在转盘上的第二减速电机和连接于第二减速电机中心轴的橡胶圈，所述橡胶圈与底座边缘相切。

进一步地，所述摆线夹侧面还固定有卷尺装置，摆架上靠近摆线悬点处设置有量角器，所述量角器为放大版量角器。

进一步地，所述摆球上设有一螺丝孔，所述摆线端部以及转盘侧壁上分别设置有用于固定摆球的螺丝。

进一步地，所述摆球包括有直径相同的铜球、铁球和铝球。

由上述对本实用新型结构的描述可知，和现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

1、 本实用新型可通过第一减速电机自动调整摆长，通过传动装置驱动转盘旋转模拟地球自转来演示博科摆原理，通过红外传感器和计数器计算单位时间内摆的摆动次数，解决摆的自动计算，提高实验数据准确性，由此为摆的教学提供一种多功能、全面准确、直观的智能化教学仪器。

2、 红外传感器设置于电动推杆上，电动推杆可根据摆长自动调整红外传感器的位置，与便于和摆球相配合，感应摆球的摆动次数，由此，减少手动调整的繁琐，提高测试精确度和测试效率。

3、 本实用新型摆长可由卷尺装置测量；采用放大版量角器，让学生观察更加清晰；实验完成后，摆球可旋进转盘侧壁的螺丝上，不易丢失，方便整理和存放，具有较高的人性化和便利性。

附图说明

图1为本实用新型实施例一结构示意图；

图2为本实用新型实施例二结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图说明本实用新型实施例的具体实施方式。

实施例一

参照图1，一种可定时计数的单摆、傅科摆演示教具，包括底座1、转盘2、摆架3和单摆装置4。底座1呈圆盘形，转盘2设置于底座1上，且转盘2的轴心与底座1的轴心同轴，转盘2上设有一用于驱动转盘2绕底座1轴心旋转的传动装置5。转盘2采用有机玻璃材质制成，其上设有沿圆周均匀分布的刻度标识。

参照图1，摆架3包括固定于转盘2边沿的纵向支杆31，纵向支杆31上端水平固定有一横向固定座32，单摆装置4布置于该横向固定座32上。纵向支杆31可为一升降铝管。

参照图1，单摆装置4包括第一减速电机41、绕线轴42、摆线夹43、绕设与摆线夹43上的摆线44以及摆球45。摆线44两端分别与绕线轴42和摆球45连接，第一减速电机41通过齿轮啮合驱动绕线轴42旋转，由此来控制摆线44的摆长。摆线44悬点设置于转盘2中心上方，摆线夹43侧面还固定有卷尺装置46，该卷尺装置46便于衡量摆长。横向固定座32靠近摆线44悬点处设置有量角器47，该量角器为放大版量角器47。

参照图1，摆球45包括直径相同的铜球、铁球和铝球。摆球45上设有一螺丝孔（图中未画出），摆线44端部和转盘2侧壁上分别设有用于固定摆球45的螺丝48。

参照图1，传动装置5包括固定在转盘2上的第二减速电机51和连接于第二减速电机51中心轴的橡胶圈52，该橡胶圈52与底座1边缘相切，通过第二减速电机51驱动橡胶圈52转动，借由橡胶圈52与底座1边缘产生的摩擦力，从而推动转盘2绕底座1轴心旋转，从而模拟地球自转来演示博科摆原理。

参照图1，摆架3的纵向支杆31上设有一可沿纵向支杆31上下方向移动的横向移动杆6，该横向移动杆6的端部设有一红外传感器7，该红外传感器7与摆球45相配合，用于感应摆球45摆动的次数。摆架3或转盘2上还设有一计数器8，该计数器8与红外传感器7连接，用于计算摆球45摆动的次数。另外，计数器8可为带有时钟模块的计数器8，由此，可实现单位时间内自动计算摆的摆动次数。红外传感器7可选用反射光电开关TCRT5000红外线传感器。

参照图1，本实用新型还包括一控制器（图中未画出）和供电模块（图中未画出），控制器分别与第一减速电机41和第二减速电机51连接，用于控制操作摆长的升降以及转盘2的旋转时间和速度。供电模块用于给控制器、第一减速电机41、第二减速电机51、红外传感器7和计数器8连接供电。

实施例二

参照图2，本实施例与实施例一结构基本相同，在此不做赘述，其不同之处在于：本实施例省去横向移动杆6，转盘2上设有一电动推杆9，红外传感器7设置于电推杆的端部，与摆球45相配合，用于感应摆球45摆动的次数，且电动推杆9与控制器连接。本实施例中，在调整摆长时，电动推杆9可根据第一减速电机41调整的摆长长度，进行自动升降，从而使得红外传感器7始终与摆球45相配合，由此，减少手动调整的繁琐，提高测试精确度。

上述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动，均应属于侵犯本实用新型保护范围的行为。

Claims (9)

1.一种可定时计数的单摆、傅科摆演示教具，包括底座、设置于底座上的转盘、固定于转盘上的摆架以及设置于摆架上的单摆装置，其特征在于：所述单摆装置包括第一减速电机、绕线轴、摆线夹、绕设于摆线夹上的摆线以及摆球，摆线两端分别与绕线轴和摆球连接，所述第一减速电机与绕线轴连接，摆线悬点设于转盘中心上方，所述转盘上设有用于驱动转盘旋转的传动装置，所述摆架或转盘上设有红外传感器及计数器，所述红外传感器与所述摆球配合感应摆球摆动次数，所述计数器与所述红外传感器连接计算摆球摆动次数。

2.根据权利要求 1 所述的一种可定时计数的单摆、傅科摆演示教具，其特征在于：所述摆架包括固定于所述转盘边沿的纵向支杆，所述纵向支杆上端水平固定有一横向固定座，所述单摆装置布置于所述横向固定座上。

3.根据权利要求 2 所述的一种可定时计数的单摆、傅科摆演示教具，其特征在于：所述纵向支杆上设有一可沿纵向支杆上下移动的横向移动杆，所述红外传感器设置于所述横向移动杆的端部，与所述摆球相配合。

4.根据权利要求 1 所述的一种可定时计数的单摆、傅科摆演示教具，其特征在于：所述转盘上设有电动推杆，所述红外传感器设置于电动推杆的端部，与所述摆球相配合。

5.根据权利要求 4 所述的一种可定时计数的单摆、傅科摆演示教具，其特征在于：还包括一控制器，所述控制器分别与所述第一减速电机和电动推杆连接。

6.根据权利要求 1 所述的一种可定时计数的单摆、傅科摆演示教具，其特征在于：所述底座呈圆盘形，且底座轴心位于所述转盘轴心上，转盘可以沿底座轴心转动，所述传动装置包括固定在转盘上的第二减速电机和连接于第二减速电机中心轴的橡胶圈，所述橡胶圈与底座边缘相切。

7.根据权利要求 1 所述的一种可定时计数的单摆、傅科摆演示教具，其特征在于：所述摆线夹侧面还固定有卷尺装置，摆架上靠近摆线悬点处设置有量角器，所述量角器为放大版量角器。

8.根据权利要求 1 所述的一种可定时计数的单摆、傅科摆演示教具，其特征在于：所述摆球上设有一螺丝孔，所述摆线上以及转盘侧壁上分别设置有用于固定摆球的螺丝。

9.根据权利要求 1 所述的一种可定时计数的单摆、傅科摆演示教具，其特征在于：所述摆球包括有直径相同的铜球、铁球和铝球。