[发明专利]一种物理实验用单摆演示装置

说明书

技术领域

本发明涉及物理实验设备技术领域，具体为一种物理实验用单摆演示装置。

背景技术

单摆实验装置是一种物理实验设备，通过摆锤的摆动周期来计算重力加速度，现有的单摆演示实验装置，大多是采用传感器测出单摆的运动周期，现有的装置部分还采用模拟输出装置将摆球的运动输出到显示仪器上。单摆的摆角小于10°的条件下振动时，可近似认为是简谐运动。

中国专利CN104867383A公布的专利，包括支架、吊线及单摆，以及单摆下方的弹簧振子，通过弹簧振子的运动模拟单摆运动，但是无法使学生观察到摆球的简谐运动轨迹线；另一中国专利CN104751703A，包括摆架、摆球、红外发射及接收框架、单片机及显示装置，摆球的轨迹可以通过传感器是、传输到显示器上，学生虽然能看到单摆的最终运动轨迹线，但是无法直观的观察单摆简谐运动轨迹形成的过程，另一种中国专利CN201804478U，在配重块上向下设置有一个笔尖，笔尖与纸张接触，增大摩擦力，摆动能量消耗快。

发明内容

本发明的目的在于提供一种物理实验用单摆演示装置，以解决上述背景技术中提出的问题。所述物理实验用单摆演示装置具有能够直观观察到单摆运动轨迹形成的特点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种物理实验用单摆演示装置，包括演示架及设在演示架上的电磁线圈和交流电源，电磁线圈电连接交流电源，所述演示架上方设有横架，横架上设有连接绳，连接绳上连接摆锤；所述摆锤内部为中空，摆锤的上部设有开口，其底部设有方形出口，出口处设有插接口，所述插接口内插接挡板，所述挡板通过铰链连接在演示架上；

所述摆锤下方设有皮带，皮带上铺设白纸；所述皮带连接从动轮及主动轮，所述主动轮设在输出轴上，所述输出轴的一端连接至变频电机，另一端支撑在支撑架上，所述变频电机电连接变频器。

优选的，所述演示架上还设有上凹槽及下凹槽，位于摆锤下方的皮带的上下边缘与上凹槽及下凹槽相对应。

优选的，所述摆锤底部出口设有插接口的一侧高于另一侧。

优选的，所述皮带的宽度大于主动轮的宽度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：摆锤内部设为中空，下方设有方形出口，摆锤内部可以装有颜料、墨水或细沙；未运动时被通电的电磁线圈磁吸在演示架上，底部出口同时被插在插接口的挡板密封；断开电磁线圈电源，摆锤摆动，同时挡板脱离摆锤，摆锤内部的颜料、墨水或细沙漏出；

摆锤的下方设有皮带，皮带在变频电机的带动下运转，颜料、墨水或细沙漏出后落在皮带上铺设的白纸上，摆锤不与白纸接触，减少摆锤摆动过程中的能量消耗，使学生能非常直观的观察到单摆运动的简谐运动轨迹线如何形成，理解单摆运动的特点；另外皮带的运转速度可以通过变频器调节，学生可以同时观察到不同的皮带速度下，单摆简谐运动轨迹线的变化；通过测量轨迹线的波长的总长度，计算周期时间，并计算重力加速度。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明左视图；

图3为本发明I处放大；

图4为本发明变频电机设为X HZ时的运动轨迹；

图5为本发明变频电机设为小于X HZ时的运动轨迹。

图中：1演示架、101上凹槽、102下凹槽、2连接绳、3摆锤、31插接口、4变频电机、5变频器、6从动轮、7主动轮、8皮带、9电磁线圈、10交流电源、11横架、12挡板、13铰链、14支撑架。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：