[發(fā)明專利]一種磁性擺單擺綜合實(shí)驗(yàn)儀

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010252326.5
• 申請(qǐng)日: 2010-08-06
• 公開（公告）號(hào): CN101908293A
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李克;徐陽(yáng);李鵬;彭秀華;謝雄
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 李克;徐陽(yáng);李鵬;彭秀華;李志昌
• 主分類號(hào): G09B23/18
• 分類號(hào): G09B23/18
• 代理公司: 荊州市亞德專利事務(wù)所 42216
• 代理人: 陳德斌

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種磁性擺單擺綜合實(shí)驗(yàn)儀，屬基礎(chǔ)物理教學(xué)與研究?jī)x器領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

擺是一種實(shí)驗(yàn)儀器，按種類分為單擺，磁性擺等，可用來(lái)展現(xiàn)種種力學(xué)現(xiàn)象乃至電磁學(xué)現(xiàn)象。單擺實(shí)驗(yàn)，即用單擺系統(tǒng)精確研究該力學(xué)系統(tǒng)所包含的力學(xué)線性與非線性運(yùn)動(dòng)行為、或測(cè)量本地重力加速度的實(shí)驗(yàn)；目前雖有不少能完成此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的儀器，但總的來(lái)說(shuō)儀器的設(shè)計(jì)制作較粗糙，體現(xiàn)在擺的立柱鉛直調(diào)整不科學(xué)、單擺擺長(zhǎng)的改變使用及測(cè)量不方便、單擺在一個(gè)平面內(nèi)擺動(dòng)不好控制，單擺角度盤設(shè)計(jì)也難以精確讀數(shù)，因此導(dǎo)致單擺實(shí)驗(yàn)的許多實(shí)驗(yàn)內(nèi)容測(cè)量精度較低。磁性擺實(shí)驗(yàn)，即用磁性擺和導(dǎo)體相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生渦電流的種種物理效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，目前的研究都僅僅停留在演示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象上，用磁性擺系統(tǒng)分析運(yùn)動(dòng)磁體與非磁性導(dǎo)體間的阻力效應(yīng)，對(duì)磁阻尼力大小的計(jì)算一直未能找到現(xiàn)實(shí)可行的方法，因此導(dǎo)致在物理教學(xué)和科研中，不能對(duì)渦電流產(chǎn)生的磁阻尼力有更深層次的認(rèn)識(shí)，無(wú)法滿足物理教學(xué)與科研的需要。另一方面，現(xiàn)有的單擺實(shí)驗(yàn)儀和磁性擺實(shí)驗(yàn)儀是各自獨(dú)立的兩臺(tái)實(shí)驗(yàn)儀，單擺實(shí)驗(yàn)和磁性擺實(shí)驗(yàn)要分別由不同的實(shí)驗(yàn)儀來(lái)完成，使得實(shí)驗(yàn)儀器占用空間多，實(shí)驗(yàn)投入成本高。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的在于：提供一種將單擺與磁性擺的實(shí)驗(yàn)儀相結(jié)合，在一套儀器上即可完成單擺和磁性擺兩種實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)時(shí)，通過激光準(zhǔn)直裝置和校準(zhǔn)板調(diào)整擺線、擺桿的立柱鉛直度，保證擺在一個(gè)平面內(nèi)擺動(dòng)，并通過智能測(cè)量裝置采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而做到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更科學(xué)、更準(zhǔn)確。以解決現(xiàn)有單擺實(shí)驗(yàn)和磁性擺實(shí)驗(yàn)分別由不同的實(shí)驗(yàn)儀來(lái)完成，儀器占用空間多，實(shí)驗(yàn)投入成本高，實(shí)驗(yàn)測(cè)量精度低，無(wú)法滿足基礎(chǔ)物理教學(xué)與研究問題的磁性擺單擺綜合實(shí)驗(yàn)儀。

本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的的。

一種磁性擺單擺綜合實(shí)驗(yàn)儀，它由底座、立柱、角度指示裝置、單擺裝置、磁性擺裝置、氣墊導(dǎo)軌、激光準(zhǔn)直裝置、光電檢測(cè)裝置、智能測(cè)量裝置構(gòu)成，其特征在于：智能測(cè)量裝置設(shè)置在底座一側(cè)，底座上面固裝有立柱，立柱前面的底座上通過支腳固裝有氣墊導(dǎo)軌，氣墊導(dǎo)軌上設(shè)置有導(dǎo)體小車，氣墊導(dǎo)軌的兩端分別安裝有激光準(zhǔn)直裝置和校準(zhǔn)板；立柱與氣墊導(dǎo)軌之間通過滑槽安裝有支架，支架上裝有光電檢測(cè)裝置；所述的立柱為一長(zhǎng)方體，立柱頂端安裝有單擺裝置，立柱的中部開有滑槽，滑槽內(nèi)從上至下依次活動(dòng)安裝有磁性擺裝置和角度指示裝置；所述的激光準(zhǔn)直裝置和光電檢測(cè)裝置分別通過導(dǎo)線與智能測(cè)量裝置連接。

所述的單擺裝置由安裝桿、繞線盤、擺線、擺球和擺線緊固件構(gòu)成，安裝桿的一端通過螺紋安裝在立柱頂端的安裝孔內(nèi)，安裝桿的另一端設(shè)置有擺線緊固件，擺線緊固件的一側(cè)設(shè)置有繞線盤；繞線盤上纏繞有擺線，擺線的另一端穿過擺線緊固件后拴系有一擺球。

所述的磁性擺裝置由安裝桿、緊固螺帽、連接件、緊固螺栓、擺錘桿、軸承、擺桿和永磁體擺錘構(gòu)成，安裝桿上設(shè)置有緊固螺帽，安裝桿的一端裝有連接件，連接件上設(shè)置有緊固螺栓；擺錘桿的一端套裝在連接件內(nèi)，擺錘桿的另一端裝有軸承，軸承上焊裝有擺桿，擺桿的另一端裝有永磁體擺錘。

所述的智能測(cè)量裝置由殼體、顯示屏、操控鍵和控制電路板構(gòu)成，殼體的面板上設(shè)置有顯示屏，顯示屏一側(cè)設(shè)置有操控鍵，殼體內(nèi)裝有控制電路板；所述的控制電路板由單片機(jī)、激光準(zhǔn)直模塊、鍵盤電路、晶振電路、光電開關(guān)接口電路構(gòu)成，光電開關(guān)接口電路與單片機(jī)的P3.2端口相連，晶振電路與單片機(jī)的XT2、XT1端口連接。

所述的角度指示裝置由角度指示板和支撐桿構(gòu)成，角度指示板為半圓弧形狀，支撐桿固裝在角度指示板的背面，支撐桿上設(shè)置有緊固螺帽，角度指示板的正面的內(nèi)、外圓弧邊緣制成反光鏡，正面的中部圓弧上制作有刻度線。

所述的氣墊導(dǎo)軌一端設(shè)置有氣嘴；所述的立柱表面設(shè)置有標(biāo)尺，立柱的滑槽下方裝有平面鏡。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果在于：

該磁性擺單擺綜合實(shí)驗(yàn)儀將單擺與磁性擺實(shí)驗(yàn)儀相結(jié)合，在一套儀器上即可完成單擺和磁性擺兩種實(shí)驗(yàn)，不僅提高了儀器的使用效率，而且能更好的培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和動(dòng)手能力。該綜合實(shí)驗(yàn)儀采用激光準(zhǔn)直定位、擺角鏡像讀數(shù)，保證了擺線、擺桿在一個(gè)平面內(nèi)擺動(dòng)，使得測(cè)量結(jié)果更加準(zhǔn)確、科學(xué)。解決了現(xiàn)有單擺實(shí)驗(yàn)和磁性擺實(shí)驗(yàn)要分別由不同的實(shí)驗(yàn)儀來(lái)完成，儀器占用空間多，實(shí)驗(yàn)投入成本高，實(shí)驗(yàn)測(cè)量精度低，無(wú)法滿足物理教學(xué)與研究要求的問題。該綜合實(shí)驗(yàn)儀具有結(jié)構(gòu)合理，可操作性強(qiáng)、制造成本低的特點(diǎn)，特別適用于基礎(chǔ)物理教學(xué)與研究的實(shí)驗(yàn)使用。

附圖說(shuō)明：

圖1為磁性擺單擺綜合實(shí)驗(yàn)儀的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為磁性擺單擺綜合實(shí)驗(yàn)儀的磁性擺裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為磁性擺單擺綜合實(shí)驗(yàn)儀的單擺裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；