[實用新型]單擺法重力加速度測量裝置

有效

• 申請號: 201520529540.9
• 申請日: 2015-07-21
• 公開（公告）號: CN204791681U
• 公開（公告）日: 2015-11-18
• 發明（設計）人: 孫美璇
• 申請（專利權）人: 孫美璇
• 主分類號: G09B23/08
• 分類號: G09B23/08
• 代理公司: 大慶市遠東專利商標事務所 23202
• 代理人: 周英華

技術領域

本實用新型涉及一種物理實驗裝置，尤其涉及到一種單擺法重力加速度測量裝置。

背景技術

單擺是高中物理教學內容，其簡化公式顯示單擺周期與擺長和重力加速度有關，所以使用單擺法測量重力加速度也是一項重要的學習內容，當前的單擺裝置只是一個支架上設有單擺，不管擺繩長度的調整還是擺動周期的測量都是需要人工來進行，而人的感覺往往存在誤差，進而導致計算得出的重力加速度偏離正確數值。

發明內容

本實用新型的目的就是為了克服上述問題，提供了一種單擺法重力加速度測量裝置。

本實用新型的單擺法重力加速度測量裝置，是由底座、支撐桿和單擺構成，底座內集成有處理器、上表面設有觸控面板；支撐桿垂直固定在底座上、其頂端橫向設有電機；電機的動力輸出軸與單擺的擺繩纏繞配合，擺繩的下方固定有鐵制的擺球；擺球和底座間設有磁場發生器，磁場發生器位于擺球下方設有反射式光電開關；處理器分別與觸控面板、電機、磁場發生器和反射式光電開關電路聯接。

作為本實用新型的進一步改進，支撐桿頂端橫向設有電機倉，電機固定于電機倉內。

作為本實用新型的進一步改進，電機的輸出軸與摩擦輪固定，在摩擦輪的下方設有狹長槽孔，擺繩與摩擦輪纏繞后從狹長槽孔通過。

作為本實用新型的進一步改進，支撐桿上有長度計量刻度。

作為本實用新型的進一步改進，電機倉下方設有角度計量器。

作為本實用新型的進一步改進，觸控面板為液晶觸摸屏。

本實用新型的單擺法重力加速度測量裝置，既能夠測量地球重力加速度也能夠測量利用磁場疊加產生的模擬重力加速度，并且能夠根據公式來設計多組對照實驗，讓學生更加理解單擺法重力加速度的測量方法，印象更加深刻，其自動化程度高、原理簡單，便于大規模推廣。

附圖說明

圖1為本實用新型的單擺法重力加速度測量裝置的結構圖；

圖2為本實用新型的單擺法重力加速度測量裝置的模塊圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的單擺法重力加速度測量裝置，作進一步說明：

本實用新型的單擺法重力加速度測量裝置，是由底座1、支撐桿2和單擺構成。

在底座1內集成有處理器4，其上表面還嵌有觸控面板5，控制面板5為觸摸顯示屏，主要用于對裝置啟動、關閉、設置參數以及顯示實驗過程中得到測量值；支撐桿2垂直固定在底座1上，頂端橫向設有電機倉11，電機6固定于電機倉11內，電機6的動力輸出軸與與一個摩擦輪12固定，摩擦輪12與單擺的擺繩7纏繞，且擺繩7在與摩擦輪12纏繞后從狹長槽孔13通過，該狹長槽孔13設于摩擦輪12的下方，用于限制擺繩7的長度以及擺動范圍，防止擺繩7在擺動的時擺動過大或繞摩擦輪12擺動，使得在一個周期內擺繩7的長度不斷變化，影響測得結果的精確度；擺繩7的下方固定有鐵制的擺球8，鐵制的擺球8具有不同重量，可根據實驗需要來進行更換。

在擺球8和底座1間設有磁場發生器9，且磁場發生器9位于擺球8下方設有反射式光電開關10，反射式光電開關10應該設于擺繩7垂直于地面時，擺球8的下方，為了讓反射和接收更加靈敏，擺球8可以漆成黑白相間樣式。

如圖2所示，本裝置裝置中，處理器4分別與觸控面板5、電機6、磁場發生器9和反射式光電開關10電路聯接。

支撐桿2上有長度計量刻度15，用于測量擺繩7的長度，其零度起始與狹長槽孔13下方位于一條直線上，電機倉11下方設有角度計量器14，用于計量單擺擺角，還可安裝電子水平儀3用以調節本裝置的水平。

本實用新型的單擺法重力加速度測量裝置，其具體使用方法如下：

將本裝置水平放置后開啟，首先在無磁場疊加的情況下測量地球的重力加速度，可以利用觸控面板5控制電機6來調整擺繩7的長度，還可以更換不同重量的擺球8，兩者結合測量不同起始擺角的單擺周期，由于反射式光電開關10的位置，所以當擺球8經過反射式光電開關10兩次時，為二分之一周期，反射式光電開關10發出信號，處理器4進行計數并計算周期顯示于控制面板5上，經過一段時間的周期計量后根據公式得到計算重力加速度。

當開啟磁場發生器9時，可以利用觸控面板5通過調整電流大小來控制磁場的強度，由于擺球8為鐵制，其除了受到拉力、重力外還受到磁場的引力（與空氣摩擦力忽略不計），此時重復上述實驗，可以計算出在磁場疊加的情況下產生的模擬重力。