[發明專利]一種豎直抽拉式三維調節定量驗證錐體上滾條件實驗儀

在審

• 申請號: 201710155649.4
• 申請日: 2017-03-16
• 公開（公告）號: CN106781900A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 張銳波
• 申請（專利權）人: 浙江大學城市學院
• 主分類號: G09B23/10
• 分類號: G09B23/10
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司33101
• 代理人: 張羽振

技術領域

本發明專利涉及實驗儀，尤其涉及一種豎直抽拉式三維調節定量驗證錐體上滾條件實驗儀。

背景技術

錐體上滾實驗儀是大、中學校用來驗證機械能守恒定律的一種演示性實驗儀器。資料顯示，全國大、中學校物理實驗室的錐體上軌實驗儀遍布采用底座上固定兩個關于中心線為對稱的固定導軌，采用一個固定尺寸的雙圓錐體只能做演示性實驗。這種演示形式僅滿足錐體上滾條件無數種狀態的某一種狀態。該裝置只能通過演示雙圓錐體上軌過程演示給學生看，盡管也是通過雙圓錐體重心由高到低變化，從錐體上滾所產生的視角效果來演示重力做功，使之重力勢能轉化為動能來驗證機械能守恒定律。但是，從培養學生能力方面遠遠無法達到預期目標，很難從實驗原理和雙錐體上滾運動機理角度，從更高、更深層次上理解錐體上滾的本質和內涵，更無法讓學生通過動手設計來完成該實驗。為此，申請者于2012年1月18日申請到專利號為ZL201120221352.1的“三維可調式錐體上滾設計性實驗儀”實用新型專利，在雙導軌對稱轉動一定角度，采用了球體機械轉動形式來改變兩軌道平面傾角，由于這種球體結構制造工藝相對麻煩，造價也相對較高，又于2013年3月20日申請到專利號為ZL201220433596.0的“模塊化全方位可調式定量驗證錐體上滾條件實驗儀”實用新型專利，為了改變導軌傾角，使豎直主軸降低，而采用了模塊化結構，為豎直軸降低高度的準確測量帶來困難，精度不高誤差大。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中的不足，提供一種能夠準確改變導軌傾角，進一步提高實驗精度的豎直抽拉式三維調節定量驗證錐體上滾條件實驗儀。

為實現上述技術目的，本發明采用了以下技術方案：

豎直抽拉式三維調節定量驗證錐體上滾條件實驗儀，包括：支撐腿、底座、調平水平泡、始端支撐腿腳、底座中線刻度尺、兩導軌初始位置投影線、左導軌末端支撐腿腳、左支撐腿游標尺、右支撐腿腳、右支撐腿游標尺、導軌末端支撐腿滑槽、指示支撐腿位置主尺、左導軌和右導軌；

在底座下面設置支撐腿，在底座上表面設置調平水平泡，在底座左端設置有始端支撐腿腳；始端支撐腿腳上端和左導軌及右導軌的一端活動連接；

左導軌的另一端設置有左支撐腿，右導軌的另一端設置有右支撐腿，左支撐腿腳和右支撐腿腳可分別從B₁和B₂位置沿滑道關于中心線對稱向左右兩邊對稱移動；左支撐腿和右支撐腿靠主尺一邊分別設置有左游標尺和右游標尺；

在左導軌末端移動空心支撐桿和右導軌末端移動空心支撐桿上端分別設置有左導軌方位螺旋和右導軌方位螺旋，在左導軌方位螺旋和右導軌方位螺旋頂端分別設置有左導軌末端豎直方向移動轉動軸和右導軌末端豎直方向移動轉動軸；

左導軌末端豎直方向移動轉動軸和右導軌末端豎直方向移動轉動軸可分別沿左導軌末端豎直方向移動轉動軸滑槽和右導軌末端豎直方向移動轉動軸滑槽滑動；

在左導軌末端豎直方向移動轉動軸和右導軌末端豎直方向移動轉動軸位置確定后，由左導軌與右導軌確定的平面可圍繞左導軌末端豎直方向移動轉動軸和右導軌末端豎直方向移動轉動軸組成的轉動軸自由移動轉動。

作為優選：始端支撐腿腳包括：始端固定空心支撐腿，在空心支撐腿上端設置一可上下移動的始端移動支撐桿，始端移動支撐桿上帶有刻度尺，始端移動支撐桿上端設置有左右導軌始端豎直轉動軸套，左右導軌始端豎直轉動軸套內套設左右導軌始端轉動軸，左右導軌始端轉動軸可在左右導軌始端豎直轉動軸套內自由轉動。

作為優選：左支撐腿和右支撐腿分別設置有左支撐腿固定螺絲和右支撐腿固定螺絲，左支撐腿和右支撐腿上端分別設置有左支撐桿上下調節螺旋和右支撐桿上下調節螺旋。

作為優選：共同轉動軸與左導軌和右導軌的始端連接，左導軌可圍繞共同轉動軸上的左導軌始端水平轉動軸水平轉動，右軌道可圍繞共同轉動軸上的右導軌始端水平轉動軸水平轉動。

作為優選：左導軌始端水平轉動軸與右導軌始端水平轉動軸間距為2cm。

作為優選：左轉動軸與右轉動軸關于左右導軌豎直轉動軸套中心線為對稱。

本發明的有益效果是：

1、設計多個模塊，可由學生自行組裝和調節，全方位培養學生動手、創新能力；

2、軌道末端支撐腿移動距離精度達到了0.1mm，為此而計算出來的軌道間夾角γ精度較高；

3、對稱改變左右支撐腿間的夾角，是通過改變左右導軌方位螺旋支撐柱方位來實現，使之無論左右導軌間的夾角為多少，左右導軌方位螺旋支撐柱均能圍繞其各自轉動軸自由旋轉；