CN2684296Y - 磁悬浮动力学实验仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型的磁悬浮动力学实验仪主要包括基板、磁浮滑块、由底板和两块侧板组成的凹槽状导轨，基板的一端与导轨底板的一端铰接，导轨侧板的外表面固定有标尺，标尺的零刻度设在导轨的铰接处，在基板与底板之间置有用于使基板与导轨形成一夹角的块规，导轨底板的内面装置有带状磁钢，磁浮滑块的底部安装有磁钢，在磁浮滑块的两侧对称安装有数对滑轮，磁浮滑块浮置于导轨凹槽内，在其中一块侧板上安装有两个相隔、距离可调的光电门，该两个光电门分别与计时器相连。利用本实验仪，可以验证牛顿第二定律，该磁悬浮斜面演示仪将磁悬浮机理与动力学有机的结合起来，既提高了实验的精度，又拓宽了实验者的知识面，可增加实验者对磁悬浮列车等高新技术的探索之心。

Description

磁悬浮动力学实验仪

                          技术领域

本实用新型涉及动力学教学实验设备。具体涉及利用磁悬浮的动力学实验装置。

                          背景技术

现有的动力学教学实验是在气轨上进行的，世界上有代表性的教学仪器生产厂商——美国Pasco公司，前几年推出了滚珠轴承式、平面导轨的力学系统。两者都与磁悬浮物理思想和技术无关。

                          发明内容

本实用新型的目的是提供一种磁悬浮机理和动力学相结合的磁悬浮动力学实验仪。

本实用新型的磁悬浮动力学实验仪它主要包括基板、磁浮滑块、由底板和两块侧板组成的凹槽状导轨，基板的一端与导轨底板的一端铰接，导轨侧板的外表面固定有标尺，标尺的零刻度设在导轨的铰接处，在基板与底板之间置有用于使基板与导轨形成一夹角的块规，导轨底板的内面装置有带状磁钢，磁浮滑块的底部安装有磁钢，在磁浮滑块的两侧对称安装有数对滑轮，磁浮滑块浮置于导轨凹槽内，在其中一块侧板上安装有两个相隔、距离可调的光电门，该两个光电门分别与计时器相连。

为了使基板与导轨间形成的夹角可调，通常，配置有几种不同高度的块规，块规的高度一般有1cm、2cm、3cm和4cm几种。

本实用新型的磁悬浮动力学实验仪，其磁浮滑块的悬浮是利用磁浮滑块底部磁钢与导轨底板的带状磁钢之间的磁相互作用力实现的。该动力学实验仪采用以转动轴为零刻度的标尺为斜边，在基板和导轨之间放置的块规为直角边，通过改变块规高度和置于不同位置，可以任意选取合理的sinθ值，倾角θ的正弦值即为直角边长与斜边长的比值。而磁浮滑块运动的加速度则由计时器直接读出。利用本动力学实验仪，可以验证牛顿第二定律，即验证：F＝mgsinθ＝ma。

本实用新型的磁悬浮动力学实验仪将磁悬浮机理与动力学有机的结合起来，既提高了实验的精度，又拓宽了实验者的知识面，可增加实验者对磁悬浮列车等高新技术的探索之心。

                          附图说明

图1是磁悬浮斜面演示仪的结构构成示意图；

图2是图1的A-A剖面图。

                        具体实施方式

参照图1、图2，磁悬浮动力学实验仪主要包括基板8、磁浮滑块1、由底板10和两块侧板11组成凹槽状导轨5，基板8的一端与导轨底板10的一端以金属铰链12铰接，使导轨可以金属铰链为转动轴上下转动。在导轨侧板的外表面固定有标尺6，标尺的零刻度设在导轨的铰接处，即为导轨的转动轴处。在基板8与底板10之间置有块规7，使基板与导轨形成一夹角θ，块规7为三角形的直角边，通过改变块规高度和置于不同位置，可以任意选取合理的sinθ值。图例中，在导轨底板的内面嵌置有一定长度的带状磁钢14，在磁浮滑块1的底部安装有磁钢13，这样，在磁浮滑块与导轨底板之间就形成了相应长度区间的磁场。在磁浮滑块1的两侧对称安装有两对滑轮9，磁浮滑块浮置于导轨5内，与导轨磁场间的相互排斥形成非稳定平衡，磁浮滑块静止或者运动时，仅两侧部分的滑轮9与导轨的侧板间存在相应的滚动摩擦，导轨侧板起到制约和导向作用。在其中一块侧板上安装有两个相隔、距离可调的光电门2和4，该两个光电门分别与计时器3相连。光电门和计时器均为市售商品。

应用该磁悬浮动力学实验仪实验时，在基板与导轨(标尺)之间放置块规，基板和导轨之间夹角即为斜面倾角θ，其正弦值sinθ为块规高度h和导轨(标尺)读数L的比值，磁浮滑块从斜面顶端开始下落，则其重力在斜面方向的分量为mgsinθ。两个光电门之间的距离S，当磁浮滑块依次通过第一光电门和第二光电门时，从计时器可以直接读得磁浮滑块的平均速度v1、v2，时间t1、t2，沿斜面下落加速度a，比较mgsinθ和ma的大小，即可验证牛顿第二运动定律。比较mgsinθ·S和 $\frac{1}{2}m{v}_2^2-\frac{1}{2}m{v}_1^2$ 的大小，即可验证动能定理。

Claims (2)

1.磁悬浮动力学实验仪，其特征是它主要包括基板(8)、磁浮滑块(1)、由底板(10)和两块侧板(11)组成的凹槽状导轨(5)，基板(8)的一端与导轨底板(10)的一端铰接，导轨侧板的外表面固定有标尺(6)，标尺的零刻度设在导轨的铰接处，在基板(8)与底板(10)之间置有用于使基板与导轨形成一夹角的块规(7)，导轨底板的内面装置有带状磁钢(14)，磁浮滑块(1)的底部安装有磁钢(13)，在磁浮滑块的两侧对称安装有数对滑轮(9)，磁浮滑块(1)浮置于导轨凹槽内，在其中一块侧板(11)上安装有两个相隔、距离可调的光电门(2)和(4)，该两个光电门分别与计时器(3)相连。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮动力学实验仪，其特征是所说的块规(7)的高度为1cm、2cm、3cm或4cm。

Images