专利名称：可控双单摆实验仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种双单摆物理实验仪器，尤其涉及一种可控双单摆实验仪。
背景技术：
传统用单摆模型测周期，是通过手释放摆球来实现的，这样做很难使小球、棉线处 于竖直平面内，小球与竖直平面间将会产生一个夹角，使小球偏离竖直平面摆动而形成圆
锥摆。圆锥摆的周期为T =其中θ为摆线与竖直方向的夹角，1为摆长，而在
计算时，以1代替Ic0s θ，所以得到的T变大，将会使计算得到的g值偏大。另外，很有可能因圆锥摆使小球撞上光电门而造成实验失败，并且实验时是通过 人手来释放小球，很难做到每次实验都让小球保持在同一角度释放，这给实验引入了不确定度。传统的单摆实验仪器，功能单一，演示效果不明显，因为没有明显的对比实验，学 生不能很好地对单摆公式进行理解。
发明内容本实用新型的目的是为了解决圆锥摆现象，手释放时所带来的摆角的不确定度， 发明了 一种可控双单摆实验仪本实用新型主要通过以下技术手段解决。可控双单摆实验仪，由底座、设置于底座上的竖直杆和设置于竖直杆上的水平横 杆组成，底座下方设置有脚，竖直杆中下部设置有载物台，竖直杆与载物台通过螺丝相连， 所述的底座上方设置有水平导轨，导轨上方设置有可升降装置，可升降装置上设置有电磁 铁11，水平横杆上设置有夹线旋钮，夹线旋钮上悬挂有摆绳，摆绳下端挂有摆球，竖直杆中 部设置有角度刻度板3，角度刻度板下方设置有光电门。作为优选，底座上方设置有水平导轨，导轨上方设置有可升降装置，可升降装置上 设有电磁铁，通过“三点确定一个平面”的原理，保证了摆球始终在竖直平面内摆动，解决了 圆锥摆的现象。这种设计可使摆球在不同角度、不同高度释放，并可重复测量处于同一角 度、同一高度释放摆球的摆动周期，从而解决了用手释放时摆角的不确定性。作为优选，将两个摆球悬挂于水平横杆上，通过一个电源同时控制两个电磁铁，可 保证两个小球同时释放，从而也可很好的解决用手释放时所带来的不确定度。作为优选，导轨上方设置有可升降装置，可控制摆球的释放高度。综上所述，本实用新型与现有技术相比，具有以下明显的优点和进步a、通过电磁 铁组的合理应用，可以确保对比实验中单摆的同时释放，消除了用手释放的不确定性；b、实 验对比效果好，现象明显，探究摆角θ与周期T的关系；摆球质量m与周期T的关系；摆长 L与周期T的关系；重力加速度不同其他情况完全相同时周期T的情况c、可通过碰撞法验 证机械能守恒定律。
图1是本实用新型的正视图；图2是本实用新型的右视图；图中标号为1.水平横杆 2.竖直杆 3.角度刻度板 4.光电门 5.载物平 台6.水平导轨7.底座8.夹线旋钮9.摆绳10.摆球11.电磁铁12.可升降装 置 13.水平滑块14.脚。
具体实施方式
下面通过实施例，结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明实施例1 如图1所示，可控双单摆实验仪包括水平横杆1，竖直杆2，载物台5，底座7和脚 14，底座7上方设置有水平导轨6，导轨上方设置有可升降装置13，可升降装置13上设置有 电磁铁11，水平横杆1上设置有夹线旋钮8，夹线旋钮8上悬挂有摆绳9，摆绳下端挂有摆球 1，竖直杆2中部设置有角度刻度板3，角度刻度板下方设置有光电门4。使用该实验仪在相同摆球和摆长L下，探究不同摆角θ与周期T的关系在摆长相同的情况下，以角度板为标准，通过调节底部轨道上的电磁铁滑块将两 块电磁铁分别固定在指定的9工和θ2处，使两个摆球的起始摆角不相同。将电磁铁组接在 学生电源上(6V)，合上电磁铁通电开关，让两个摆球在磁力的作用下被分别吸在Q1* θ2 处。待小球处于稳定状态后，断开电磁铁通电开关，两小球同时开始摆动，通过观察两 摆球并对比角度板，可以定性探求不同摆角θ与周期T的关系。实施例2:使用该实验仪在相同摆角θ和摆长L下，探究不同摆球质量m与周期T的关系将两个形状相同材质不同(m不同)的摆球悬挂在相同摆长L的摆线下，以角度板 为标准，通过调节底部轨道上的电磁铁滑块将两块电磁铁分别固定在指定的Q1* θ2处， 使两个摆球的起始摆角不相同。将电磁铁组接在学生电源上(6V)，合上电磁铁通电开关，让 两个摆球在磁力的作用下被分别吸在Q1* θ2处。待小球处于稳定状态后，断开电磁铁通电开关，两小球同时开始摆动，通过观察两 摆球并对比角度板，观察不同质量M摆球与周期T的关系。实施例3 使用该实验仪在相同摆球和摆角θ下，探究不同摆长L与周期T的关系松开装置上端的控制螺丝，通过摆线上的刻度调节好需要的摆长L1和L2,拧紧控 制螺丝以达到固定，以角度板为标准，通过调节底部轨道上的电磁铁滑块将两块电磁铁分 别固定在指定的Q1* θ 2处，使两个摆球的起始摆角不相同。将电磁铁组接在学生电源上 (6V)，合上电磁铁通电开关，让两个摆球在磁力的作用下被分别吸在9工和θ2处。待小球处于稳定状态后，断开电磁铁通电开关，两小球同时开始摆动，通过观察两 摆球并对比角度板，观察不同摆长L与周期T的关系。实施例4 [0030]使用该实验仪在重力加速度不同其他情况完全相同时，研究周期T的情况在其中一个球的正下方放一块强磁铁，另一个不变，以角度板为标准，通过调节底 部轨道上的电磁铁滑块将两块电磁铁分别固定在指定的ejn Θ 2处，使两个摆球的起始摆 角不相同。将电磁铁组接在学生电源上(6V)，合上电磁铁通电开关，让两个摆球在磁力的作 用下被分别吸在θ工和Θ 2处。待小球处于稳定状态后，断开电磁铁通电开关，两小球同时开始摆动，通过观察两 摆球并对比角度板，观察不同重力加速度下周期T的情况。实施例5 碰撞法验证机械能守恒定律将摆球1从Ill高度处由静止释放，让摆球1在其平衡位置处于静止状态的等质量 的摆球2发生对心弹性碰撞，碰撞后摆球1将静止，摆球2则以速度水平抛出，最后落在下 方沙土上。测出摆球2的下落高度h2和水平射程s，设其过平衡位置时的速度为Vtl，则应 有mg Chfh2) = 1/2 (mv02)验证上式成立，即可验证单摆摆动过程和两球对心弹性碰撞过程中的机械能都是 守恒的。
权利要求一种可控双单摆实验仪，其特征在于，该实验仪由底座(7)、设置于底座上的竖直杆(2)和设置于竖直杆上的水平横杆(1)组成，底座下方设置有脚(14)，竖直杆中下部设置有载物台(5)，竖直杆与载物台通过螺丝相连，所述的底座(7)上方设置有水平导轨(6)，导轨上方设置有可升降装置(13)。
2.根据权利要求1所述的可控双单摆实验仪，其特征在于，所述的可升降装置(13)上 设置有电磁铁(11)。
3.根据权利要求1所述的可控双单摆实验仪，其特征在于，所述的水平横杆(1)上设置 有夹线旋钮(8)，夹线旋钮上悬挂有摆绳(9)，摆绳下端为摆球(10)。
4.根据权利要求1所述的可控双单摆实验仪，其特征在于，所述的竖直杆(2)中部设置 有角度刻度板(3)。
5.根据权利要求4所述的可控双单摆实验仪，其特征在于，所述的角度刻度板下方设 置有光电门(4)。
专利摘要本实用新型涉及一种双单摆物理实验仪器，尤其涉及一种可控双单摆实验仪。本实用新型主要是针对现有单摆实验仪功能单一，演示效果不明显等缺点，发明了一种可克服圆锥摆现象，手释放时所带来的摆角的不确定度，并可验证机械能守恒定律的可控双单摆实验仪。本实用新型的主要方案为包括水平横杆，竖直杆，载物台，底座和脚，底座上方设置有水平导轨，导轨上方设置有可升降装置，可升降装置上设置有电磁铁，水平横杆上设置有夹线旋钮，夹线旋钮上悬挂有摆绳，摆绳下端挂有摆球，竖直杆中部设置有角度刻度板，角度刻度板下方设置有光电门。
文档编号G09B23/10GK201638427SQ20102016097
公开日2010年11月17日 申请日期2010年4月13日 优先权日2010年4月13日
发明者周秋艳, 童国平, 许佳其 申请人:浙江师范大学