單擺實驗儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種單擺實驗儀，包括轉(zhuǎn)臺、升降支架、單擺支架、橫梁、擺繩和擺球，所述的單擺實驗儀還包括電磁繼電器、電磁鐵、光電門和鐵環(huán)；轉(zhuǎn)臺中間部位設(shè)置升降支架，轉(zhuǎn)臺右側(cè)設(shè)置電磁繼電器，升降支架中部固定連接電磁鐵，升降支架與單擺支架通過升降調(diào)節(jié)旋鈕固定連接，單擺支架上部設(shè)置橫梁懸掛擺繩，單擺支架設(shè)置鐵環(huán)位于橫梁下方，擺繩穿過鐵環(huán)中間，擺繩與擺球活動連接，橫梁和鐵環(huán)中間設(shè)置光電門。本實用新型單擺實驗儀對重力加速度的測量精度、操作便捷性進行了改進。
【專利說明】單擺實驗儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及教學儀器，具體涉及一種單擺實驗儀。

【背景技術(shù)】
[0002] 在重力加速度是一個重要的地球物理常數(shù)，單擺法測重力加速度是最簡單的一 種，并且容易測得較精確的g值。單擺實驗是在近似簡諧振動基礎(chǔ)上.通過對擺長與擺球 振動周期的測量，計算當?shù)刂亓铀俣?。該實驗通常采用秒表進行周期測量。由于每次手 工按表時間誤差在〇. 02S以上，因此采用人工計數(shù)方式，測量值不準確，從而造成較大的實 驗誤差，無法保證擺繩偏離平衡位置的最大角度以及難以確保擺球在鉛直平面內(nèi)做圓周擺 運動，這將直接導致實驗結(jié)果的誤差偏大，影響了物理教學的質(zhì)量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本實用新型的目的獲得準確的重力加速度，準確知道擺繩偏離平衡位置的最大角 度，提供一種單擺實驗儀，本實用新型提供的技術(shù)方案為：
[0004] 一種單擺實驗儀，包括轉(zhuǎn)臺、升降支架、單擺支架、橫梁、擺繩和擺球，所述的單擺 實驗儀還包括電磁繼電器、電磁鐵、光電門和鐵環(huán)；轉(zhuǎn)臺中間部位設(shè)置升降支架，轉(zhuǎn)臺右側(cè) 設(shè)置電磁繼電器，升降支架中部固定連接電磁鐵，升降支架與單擺支架通過升降調(diào)節(jié)旋鈕 固定連接，單擺支架上部設(shè)置橫梁懸掛擺繩，單擺支架設(shè)置鐵環(huán)位于橫梁下方，擺繩穿過鐵 環(huán)中間，擺繩與擺球活動連接，橫梁和鐵環(huán)中間設(shè)置光電門，光電門與數(shù)字計時器活動連 接。
[0005] 所述的光電門與數(shù)字計時器活動連接。
[0006] 所述的所述的轉(zhuǎn)臺設(shè)置電源。
[0007] 所述的電磁鐵電磁鐵與電源活動連接。
[0008] 本實用新型的有益效果：對測量精度、操作便捷性、以及傳統(tǒng)的采用在擺球下方放 置磁鐵來改變重力加速度的方法進行了改進，使影響單擺周期的各個因素更加清晰即時地 顯示出來，并利用電磁繼電器，電磁鐵與轉(zhuǎn)臺增加了付科擺的功能，拓展了實驗。并安裝上 模擬地球儀，模擬地球表面，既使學生的注意力能夠全部集中在所要研究的問題上，又使得 整個儀器變得生動有趣，使學生更有效的探究單擺的運動情況。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 圖1為本實用新型單擺實驗儀的機構(gòu)示意圖。
[0010] 圖2為本實用新型連接的電路示意圖。
[0011] 圖中零部件名稱及序號：
[0012] 轉(zhuǎn)臺1、升降支架2、單擺支架3、電磁繼電器4、電磁鐵5、擺球6、鐵環(huán)7、光電門8、 橫梁9、擺繩10、電源11、電源12、升降調(diào)節(jié)旋鈕13。

【具體實施方式】
[0013] 一種單擺實驗儀，包括轉(zhuǎn)臺1、升降支架2、單擺支架3、橫梁9、擺繩10和擺球6,所 述的單擺實驗儀還包括電磁繼電器4、電磁鐵5、光電門8和鐵環(huán)7 ;轉(zhuǎn)臺1中間部位設(shè)置升 降支架2,轉(zhuǎn)臺右側(cè)設(shè)置電磁繼電器4,升降支架2中部固定連接電磁鐵5,升降支架2與單 擺支架3通過升降調(diào)節(jié)旋鈕13固定連接，單擺支架3上部設(shè)置橫梁9懸掛擺繩10,單擺支 架3設(shè)置鐵環(huán)7位于橫梁9下方，擺繩10穿過鐵環(huán)7中間，擺繩10與擺球6活動連接，橫 梁9和鐵環(huán)7中間設(shè)置光電門8,光電門8與數(shù)字計時器活10動連接。
[0014] 所述的光電門8與數(shù)字計時器活動連接。
[0015] 所述的所述的轉(zhuǎn)臺1設(shè)置電源11。
[0016] 所述的電磁鐵電磁鐵5與電源12活動連接。
[0017] 實施例1
[0018] 將擺球6用鋼制擺繩10連接，固定旋鈕，與中空鋁桿連接做成單擺，再將單擺支架 3固定在升降支架2上；在單擺支架3上裝上鐵環(huán)7,在升降支架2上裝上電磁鐵5,在轉(zhuǎn)臺 1右側(cè)安裝電磁繼電器4,在轉(zhuǎn)臺1內(nèi)部安裝軸承，防止轉(zhuǎn)臺1轉(zhuǎn)動造成導線纏繞，連接導線 后引出外接學生電源11，將8V直流電引至轉(zhuǎn)臺1連線處，再將擺繩10、鐵環(huán)7,電源11和電 磁繼電器4控制常開端相連成為單擺震動能力補充控制電路，將電磁鐵5、電源11和電磁繼 電器4連接，構(gòu)成振動能量補充電路。擺球6擺到最高點，鋼制擺繩10碰上鐵環(huán)7,使繼電 器通電4工作，常開端閉合，電磁鐵5通電產(chǎn)生磁力，為單擺球補充擺動能量。
[0019] 實施例2
[0020] 驗證單擺周期與擺長成正比：將實驗儀放置在水平桌面上，輕撥擺球6使單擺振 動，記錄下數(shù)字計時器所顯示出單擺的振動周期。然后擰松單擺擺繩10緊固旋鈕，縮短或 加長單擺的擺長，重復實驗，根據(jù)數(shù)字計時器所顯示的在不同擺長情況下所測出的周期即 可驗證出單擺周期與擺長成正比。
[0021] 驗證單擺周期與擺球質(zhì)量無關(guān)：輕撥擺球6使單擺振動，記錄下數(shù)字計時器所顯 示出單擺的振動周期。然后用磁鐵直接吸附在擺球6兩側(cè)改變擺球質(zhì)量，重復實驗，數(shù)字計 時器顯示出單擺的振動周期不變。
[0022] 驗證單擺周期與擺球所受的重力加速度成反比：將磁鐵吸附在擺球6底部，用升 降支架2上的調(diào)節(jié)旋鈕13調(diào)節(jié)擺球6與底板上電磁鐵5的金屬表面的距離，來改變重力加 速度。輕撥擺球6使單擺振動，記錄下數(shù)字計時器所顯示出單擺的振動周期，重復試驗。根 據(jù)數(shù)字計時器所顯示的在不同重力加速度情況下所測出的周期，即可驗證出單擺周期與單 擺周期與擺球所受的重力加速度成反比。
[0023] 實施例3
[0024] 地球自轉(zhuǎn)對單擺的影響：打開學生電源12,輕撥擺球6使單擺振動，調(diào)節(jié)振動幅度 使得鋼制擺繩10能輕微觸及鐵環(huán)7,這樣即可在每次擺繩觸碰鋼環(huán)時接通能量補充電路， 用電磁繼電器4控制電磁鐵5對單擺的振動能量進行補充，使單擺能長時間擺動，即可觀 察到擺的往復振動方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)(每小時15度)，直觀地顯示出地球的自轉(zhuǎn)對單擺振動的影 響。
[0025] 把單擺放置在轉(zhuǎn)臺1上，將轉(zhuǎn)臺1緩慢轉(zhuǎn)動，模擬地球自轉(zhuǎn)，帶動單擺旋轉(zhuǎn)，就可以 在很短的時間內(nèi)觀察到擺的偏轉(zhuǎn)，縮短了實驗的時間，提高了實驗效率。
[0026] 將磁針吸附在擺球6下端，用磁性書寫板顯示出單擺振動發(fā)生偏轉(zhuǎn)的運動軌跡。 使實驗效果更加直觀生動。
【權(quán)利要求】
1. 一種單擺實驗儀，包括轉(zhuǎn)臺（1)、升降支架（2)、單擺支架（3)、橫梁（9)、擺繩（10)和 擺球（6)，其特征在于，所述的單擺實驗儀還包括電磁繼電器（4)、電磁鐵（5)、光電門（8)和 鐵環(huán)（7);轉(zhuǎn)臺（1)中間部位設(shè)置升降支架（2)，轉(zhuǎn)臺右側(cè)設(shè)置電磁繼電器（4)，升降支架（2) 中部固定連接電磁鐵（5 )，升降支架（2 )與單擺支架（3 )通過升降調(diào)節(jié)旋鈕（13 )固定連接， 單擺支架（3 )上部設(shè)置橫梁（9 )懸掛擺繩（10 )，單擺支架（3 )設(shè)置鐵環(huán)（7 )位于橫梁（9 )下 方，擺繩（10 )穿過鐵環(huán)（7 )中間，擺繩（10 )與擺球（6 )活動連接，橫梁（9 )和鐵環(huán)（7 )中間 設(shè)置光電門（8)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單擺實驗儀，其特征在于，所述的光電門（8)與數(shù)字計時器活 動連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單擺實驗儀，其特征在于，所述的所述的轉(zhuǎn)臺（1)設(shè)置電源 (11)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單擺實驗儀，其特征在于，所述的電磁鐵電磁鐵（5)與電源 (12)活動連接。
【文檔編號】G09B23/10GK203910105SQ201420341744
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月25日
【發(fā)明者】宋暉 申請人:南寧市第二中學