[实用新型]方便操作精度高的单摆实验仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及物理实验仪器技术，尤其是一种操作简便，有更高精度的单摆实验仪。

背景技术

利用单摆测重力加速度是一项基本的物理实验，在测量中一些因素将影响到实验结果的准确性。第一、摆长的测量，其测量是否准确直接影响到实验数据的准确性；第二、是否形成圆锥摆；第三、摆角的大小。目前，在许多实验仪器中摆线悬挂点不太确定，且在做一些实验的过程中要多次改变摆长，每次都拿下来测摆长很不方便，并且在多次取放摆线和钢球的过程中会导致很多偶然误差。另外摆线的上起点处于竖直平面的上沿，摆动时会使摆线与该竖直平面发生摩擦，从而增大测量误差。其次，许多单摆实验仪器在操作时是通过人手释放摆球的，容易形成圆锥摆，从而影响到数据的准确性。此外实验原理要求摆角要小于5度，而现实测量中摆角的确定存在很大的随意性。

发明内容

本实用新型要达到的目的就是提供一种可以减少测量误差的方便操作精度高的单摆实验仪。

技术方案如下：

一种方便操作精度高的单摆实验仪，包括铁架台、摆长确定装置、摆角确定装置、摆线、摆线悬挂装置、摆球以及摆球释放装置，在铁架台竖直杆上部制作有米尺，摆长确定装置内端与铁架台竖直杆套接的套筒制有明槽，且槽边安装有游标，构成摆长数据读取机构；在铁架台竖直杆下部安装有一个电磁铁摆球释放装置。

所述的摆角确定装置是一个在摆长确定装置的下底面上与摆线相近的位置固定有与该下底面垂直的半圆角度盘，且半圆角度盘测量角度的起点与摆长确定装置对应摆线的起点在同一水平面上，且两个起点间的连线与摆长确定装置上可移动滑块用来夹紧摆线的边缘平行。

铁架台竖直杆上的米尺刻度在摆长确定装置的套筒明槽位置内可以被看见。

摆球释放装置由与竖直杆连接的带长臂的套筒，长臂外端固接的长形平台，平台上安装的电磁铁构成。

摆长确定装置的中部有一个方形腔，方形腔的一个侧壁制作有横截面呈梯形的梯形台，另一侧壁开有矩形槽，矩形槽中安装有可滑移的与前述梯形台对应的滑块，两梯形体的上底面间形成让摆线穿过的狭长间隙槽；滑块与前述梯形台的下表面在同一平面上；螺杆垂直穿过开有矩形槽的侧壁中部与可移动滑块螺接。

其中铁架台的竖直杆上制作的米尺，要求不影响其他部件在竖直杆上上下移动；

摆线悬挂装置通过水平杆内端的筒形套和紧固螺杆，固定在铁架台的上部，水平杆外端悬挂摆线；

摆长确定装置通过其连杆顶端的开有明槽的筒形套和紧固螺杆，固定在铁架台的中上部。

摆球释放装置通过其连杆顶端的筒形套和紧固螺杆，固定在铁架台的下部，连杆外端的平台上固定电磁铁，通过调节摆球释放装置可使电磁铁的中心与摆球开始从最高点释放时的摆球球心在一个水平面上，且通过调节，可以使释放后摆线在与半圆刻度盘平行的平面内摆动。

这样制成的单摆实验仪，结构简单直观，学生做单摆实验时操作简便易行，测量数据相对现有仪器更准确。

本实用新型的实施例

参见图1、图2，本实用新型是一种方便操作精度高的单摆实验仪。

1.800米长米尺16固定在铁架台的竖直杆上，并且不影响其他部件沿竖直杆上下移动。

摆线悬挂装置2通过其连杆顶端的筒形套和紧固螺杆1，固定在铁架台的上部，其伸出的长杆3用来悬挂摆线。

摆长确定装置6通过与其主体连接为一体的带长臂的套筒4及其上的螺钉17紧固在铁架台12的竖直杆15中上部。摆球11系固在处于摆长确定装置6的内腔下方一端的摆线末端。摆长确定装置下方固定有一个半圆角度盘7，用来测量摆球摆动时的摆角。摆长确定装置6由可移动滑块20、驱动滑块移动的螺杆8、与可移动滑块相对的梯形台18构成。其中安装在滑槽中的滑块20的内底面与螺杆8的里端固接。螺杆与摆长确定装置6之间采用螺纹连接，旋转螺杆8即可带动可移动滑块20在滑槽中相对滑槽移动。

摆球释放装置10通过与其主体连接为一体的带长臂的套筒13及其上的螺钉14紧固在铁架台12的竖直杆15下部。该装置长臂外端固定有一个水平台，水平台上安装有一个电磁铁9，向电磁铁9通电可使电磁铁具有磁性从而将摆球11吸引到电磁铁上，断电之后，摆球即开始摆动，该装置可以避免形成圆锥摆或椭圆摆。

该单摆实验仪具体使用过程如下：按图1将实验装置安装好，调整摆线悬挂装置，使摆线下垂后能与竖直面19接触。然后旋松螺杆14，以将摆球释放装置10移开，再向下移动摆长确定装置，使摆球与梯形台18的下表面相切，并且此时要调整摆线悬挂装置使摆线与竖直面19平行且接触，然后记下通过游标5读出此时竖直杆上米尺对应的刻度(读数方法与游标卡尺类似)，设该读数为x₁；接下来再将摆长测量装置6向上移动至某一位置，设该位置对应的读数为x₂，则摆长即为|x₂-x₁|+摆球半径。然后旋转螺杆8，使竖直面21与竖直面19能够夹紧，从而将摆长固定起来。接下来移动摆球释放装置，使电磁铁的中心与摆球释放时摆球球心处在同一水平面上，并观察摆球释放时摆球球心处在同一水平面上，并观察摆球释放时摆角是否超过5度，如果没超过，再给电磁铁通电，使之能够将摆球吸引到一个位置静止下来，此时可断电，摆球开始摆动，便可进行后续测量。