[發(fā)明專利]新型阿特伍德實(shí)驗(yàn)儀

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610044169.6
• 申請(qǐng)日: 2016-01-22
• 公開（公告）號(hào): CN105654817B
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 常熟理工學(xué)院
• 主分類號(hào): G09B23/08
• 分類號(hào): G09B23/08;G09B23/10
• 代理公司: 常熟市常新專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)32113
• 代理人: 何艷,王曉霞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于物理儀器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型阿特伍德實(shí)驗(yàn)儀。

背景技術(shù)

阿特伍德機(jī)是一種用于測(cè)量加速度及驗(yàn)證運(yùn)動(dòng)定律的機(jī)械，此機(jī)械目前經(jīng)常出現(xiàn)在學(xué)校教學(xué)中，用于解釋物理學(xué)的原理，尤其是力學(xué)；又由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能研究的物理問題單一，故應(yīng)用該裝置時(shí)大多采用自組形式，而沒有正規(guī)產(chǎn)品。阿特伍德機(jī)的基本結(jié)構(gòu)是跨過定滑輪的輕繩兩端懸掛兩個(gè)質(zhì)量相等的物塊，當(dāng)在一物塊上附加另一小物塊時(shí)，該物塊即由靜止開始加速滑落，經(jīng)一段距離后附加物塊自動(dòng)脫落，系統(tǒng)勻速運(yùn)動(dòng)，測(cè)得此運(yùn)動(dòng)速度即可求得重力加速度。就目前而言，阿特伍德機(jī)僅能用于研究初速度為零的這種比較特殊的直線運(yùn)動(dòng)問題，如純的勻速直線問題和純的加速問題，但不能研究勻速和加速可以相互轉(zhuǎn)換的直線運(yùn)動(dòng)問題，這就限制了很多可以用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證和研究的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開發(fā)。

鑒于上述已有技術(shù)，本申請(qǐng)人作了有益的設(shè)計(jì)，下面將要介紹的技術(shù)方案便是在這種背景下產(chǎn)生的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種新型阿特伍德實(shí)驗(yàn)儀，能用于研究勻速和加速相互轉(zhuǎn)換的直線運(yùn)動(dòng)問題，大大擴(kuò)展可以通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證和研究的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

本發(fā)明的目的是這樣來達(dá)到的，一種新型阿特伍德實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于：包括底板，在底板的長(zhǎng)度方向以間隔狀態(tài)且平行面對(duì)面固定有一對(duì)左立柱和一對(duì)右立柱；定滑輪組件，所述的定滑輪組件設(shè)置在一對(duì)左立柱和一對(duì)右立柱的高度方向的上方；輕繩，所述的輕繩跨設(shè)在定滑輪組件上；第一物塊，所述的第一物塊與輕繩的一端連接，且位置對(duì)應(yīng)于一對(duì)左立柱的中間，第一物塊在高度方向的頂部且沿長(zhǎng)度方向開設(shè)第一上砝碼容納槽，而在高度方向的底部且沿寬度方向開設(shè)第一下砝碼容納槽；第二物塊，所述的第二物塊與輕繩的另一端連接，且位置對(duì)應(yīng)于一對(duì)右立柱的中間，第二物塊在高度方向的頂部且沿長(zhǎng)度方向開設(shè)第二上砝碼容納槽，而在高度方向的底部且沿寬度方向開設(shè)第二下砝碼容納槽；第一砝碼機(jī)構(gòu)，所述的第一砝碼機(jī)構(gòu)包括第一砝碼調(diào)節(jié)單元和第一條形砝碼，所述的第一砝碼調(diào)節(jié)單元控制第一條形砝碼，使其嵌入第一物塊的第一下砝碼容納槽或從第一下砝碼容納槽中分離；第二砝碼機(jī)構(gòu)，所述的第二砝碼機(jī)構(gòu)包括第二砝碼調(diào)節(jié)單元和第二條形砝碼，所述的第二砝碼調(diào)節(jié)單元控制第二條形砝碼，使其嵌入第一物塊的第一上砝碼容納槽；第三砝碼機(jī)構(gòu)，所述的第三砝碼機(jī)構(gòu)包括第三砝碼調(diào)節(jié)單元和第三條形砝碼，第三砝碼調(diào)節(jié)單元控制第三條形砝碼，使其嵌入第二物塊的第二下砝碼容納槽或從第二下砝碼容納槽中分離；第四砝碼機(jī)構(gòu)，所述的第四砝碼機(jī)構(gòu)包括第四砝碼調(diào)節(jié)單元和第四條形砝碼，第四砝碼調(diào)節(jié)單元控制第四條形砝碼，使其從第二上砝碼容納槽中分離。

在本發(fā)明的一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述的第一砝碼調(diào)節(jié)單元包括第一電磁鐵、第二電磁鐵、第三電磁鐵、第一霍爾傳感器、第二霍爾傳感器以及永久磁鐵，所述的第一物塊具有型腔，所述的第一電磁鐵設(shè)置在該型腔的底部，所述的第二電磁鐵設(shè)置在型腔內(nèi)且與靠近其中一左立柱的一內(nèi)側(cè)壁固定安裝，所述的第一霍爾傳感器設(shè)置在型腔內(nèi)且與靠近另一左立柱的另一內(nèi)側(cè)壁固定安裝，所述的第三電磁鐵有一對(duì)，面對(duì)面以朝向第一物塊的狀態(tài)設(shè)置在一對(duì)左立柱的高度方向的下方，且位置對(duì)應(yīng)于第一物塊的第一下砝碼容納槽，第一條形砝碼的長(zhǎng)度尺寸大于一對(duì)第三電磁鐵之間的間距而小于一對(duì)左立柱之間的間距，一對(duì)第三電磁鐵用于對(duì)第一條形砝碼進(jìn)行吸附固定；所述的第二霍爾傳感器設(shè)置在靠近第二電磁鐵一側(cè)的左立柱上且位于該側(cè)第三電磁鐵的上方；所述的永久磁鐵設(shè)置在靠近第一霍爾傳感器一側(cè)的左立柱上且位于該側(cè)第三電磁鐵的上方。

在本發(fā)明的另一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述的第二砝碼調(diào)節(jié)單元包括口字形托架，所述的托架固定在一對(duì)左立柱的高度方向的上方，托架的寬度方向的一對(duì)側(cè)邊上且對(duì)應(yīng)第一物塊的第一上砝碼容納槽的位置，以彼此面對(duì)面的狀態(tài)各設(shè)有一用于支撐第二條形砝碼的支撐耳，第二條形砝碼的長(zhǎng)度尺寸大于一對(duì)支撐耳之間的間距而小于托架的該對(duì)側(cè)邊之間的間距。

在本發(fā)明的又一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述的底板上還設(shè)有啟動(dòng)裝置，所述的啟動(dòng)裝置固定在第一物塊的高度方向的底部。

在本發(fā)明的再一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述的啟動(dòng)裝置為彈簧，所述的一對(duì)左立柱在高度方向的底部設(shè)有一可上下調(diào)節(jié)高度的隔板，所述的隔板在中央位置開設(shè)通孔，所述的彈簧的一端與底板固定，彈簧的另一端構(gòu)成為自由端，該自由端向上穿過通孔后朝向第一物塊延伸。

在本發(fā)明的還有一個(gè)具體的實(shí)施例中，還包括計(jì)時(shí)計(jì)程裝置，用于測(cè)量第一物塊或第二物塊所發(fā)生位移的大小或所對(duì)應(yīng)的時(shí)間。