专利名称：调频式伽尔顿板实验仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种调频式伽尔顿板实验仪，具体是一种调频式气体分子速率分布律实验仪。
背景技术：
当气体达到平衡状态时，气体分子的运动并没有停息，而是处于无规则运动状态， 即热运动状态。在这种状态下，就某一个分子来说，它向哪个方向运动、运动的速度有多大、 某时刻处在什么位置都是偶然的。但对大量的分子而言，在平衡状态下的温度、压强、密度却是均勻分布的。这就是说在大量的偶然事件中，蕴含着某种规律。大量分子的行为，是牛顿力学的决定性和统计力学的概率性的统一。“伽尔顿板实验”是表明在大量的偶然事件中必存在必然事件的统计规律的实验。 通过这个实验学生很容易理解多粒子系统的统计规律。统计规律是自然界中的重要规律之一，对统计规律的研究具有重大的意义。因而，“伽尔顿板实验”备受人们的关注，近些年来， 人们对“伽尔顿板实验”进行了多方面的研究。据资料显示，目前国内对“伽尔顿板实验”的理论研究和仪器改进可归结为二项式分布研究“伽尔顿板实验”的分布曲线；计算机模拟 “伽尔顿板实验”；双向翻转式“伽尔顿板”。但就仪器本身没有革新性的改进。在理论上，一个小球从上方下落的过程中，与钉子相碰撞后，由于动力学效应，落到仪器底部哪个格子内是随机的，大量的小球从上方下落，却呈现较为确定的规律性。也不难想象，如果不加钉子和格子，让一个小球从上方下落，小球到达仪器底部停在哪个位置也是随即的。大量的小球下落也会呈现出一定的规律性。但不加钉子与格子所显示的规律性说服力不如加上钉子与格子所显示的规律性强。这是因为加上钉子与格子后，小球在下落过程中由于与钉子的碰撞其运动轨迹的随机性增强了，落到某一个格子后，其位置就相应确定了。传统的伽尔顿板实验仪”存在如下不足。一直被实验室延用的“伽尔顿板实验仪” 如
图1所示。不难看出
图1中三角区的钉子与小球的碰撞几率远小于中间区域钉子与小球的碰撞几率。在小球下落的过程中，由于动力学效应，小球与两三角形区域内的钉子碰撞的几率远远小于与中间钉子的碰撞几率。这样
图1 “伽尔顿板实验仪”实验结果的准确性就大大减弱了。全封闭式双伽尔顿板如图2所示，是改进后的“伽尔顿板实验仪”，与
图1相比较， 只是将“伽尔顿板实验仪”做成了对称式，中间增加了交叉式隔板，隔板的中间开了个小孔。 它的实验原理与
图1相比无任何差别。
发明内容为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型提供一种调频式伽尔顿板实验仪，克服小球下落时所受到的动力学约束，增加小球与钉子的碰撞几率，使实验结果更精确，所得理论更加严谨。本实用新型是以如下技术方案实现的、一种调频式伽尔顿板实验仪，包括壳体，在壳体上安装一漏斗；壳体内横向安装有多个可以左右振动的导板；相邻的导板上均勻错位安装有钉子，钉子水平垂直安装在导板上；在导板的一侧安装有挡板，钉子对应的挡板上开有狭缝；在导板另一侧安装有用于驱动导板左右振动的凸轮组；凸轮组的底端连接一调速电机；靠近壳体的底端横向安装有向一侧翻转的底板，底板上均勻竖直安装有多个隔板， 隔板的下方安装一滚珠导板，滚珠导板一端对应的壳体上开有滚珠出口 ；壳体内还安装有驱动电路板。本实用新型的有益效果是增强了实验的严谨性和实验结果的精确性，对提高教学质量大有好处。
以下结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。
图1是伽尔顿板实验原理图；图2是全封闭式双伽尔顿板结构示意图；图3是本实用新型结构示意图；图4是本实用新型局部结构示意图；图5是导板安装结构示意图。图中1、壳体，2、隔板，3、挡板，31、狭缝，4、导板，5、钉子，6、漏斗，61、漏斗上口，
62、漏斗下口，7、凸轮组，8、调速电机，9、驱动电路板，10、底板，11、滚珠出口，12、滚珠导板， 13、弹簧，14、挡块。
具体实施方式
如
图1所示，伽尔顿板实验仪在壳体1的侧面上安装有钉子5，在壳体1的底部安装有隔板2 ；三角区的钉子与小球的碰撞几率远小于中间区域钉子与小球的碰撞几率。在小球下落的过程中，由于动力学效应，小球与两三角形区域内的钉子碰撞的几率远远小于与中间钉子的碰撞几率。如图2所示，全封闭式双伽尔顿板只是将
图1中的伽尔顿板实验仪做成了对称式， 中间增加了交叉式隔板，隔板的中间开了个小孔。它的实验原理与
图1相比无任何差别。如图3所示，调频式伽尔顿板实验仪有一壳体1，在壳体1上安装一漏斗6 ；壳体1 内横向安装有多个可以左右振动的导板4 ；相邻的导板上均勻错位安装有钉子5，钉子5水平垂直安装在导板上；在导板的一侧安装有挡板3，钉子5对应的挡板3上开有狭缝31 ；在导板另一侧安装有用于驱动导板左右振动的凸轮组7 ；凸轮组7的底端连接一调速电机；靠近壳体的底端横向安装有向一侧翻转的底板10，底板10上均勻竖直安装有多个隔板2，隔板2的下方安装一滚珠导板12，滚珠导板12—端对应的壳体上开有滚珠出口 11 ；壳体内还安装有驱动电路板9。如图4所示，在导板另一侧安装有4个挡块14，相邻的2个挡块14之间竖直安装一凸轮组7。如图5所示，导板4的两端分别通过弹簧13安装在壳体1上；钉子水平垂直固定在导板4上，导板4的两端与弹簧相连，用凸轮组7驱动。钉子采用普通钢钉，其直径为3mm， 钉子的间距为30mm，钉子行距为30mm。导板与狭缝平行安装，并使钉子5穿过狭缝31。[0021]所述的凸轮组7包括一直径为10mm、长度为^Omm的铝合金圆柱体，在铝合金圆柱体上按钉子排每隔一排切削出进深为Imm的不同外围轮廓的凸轮组，驱动钉子排振动，实现小球与定子碰撞的随机性。本实施例中，所述的壳体的尺寸为320mmX250mmX 550mm。挡板为3mm 4mm厚， 320mm长，550mm高的亚克利板，在320mmX 550mm的板面上每隔20mm开宽度为3. Imm,长为 300mm的狭缝。所述的导板为3mm厚，6mm宽，310mm长的亚克力板。所述的隔板为3mm厚、 IOOmm宽，150mm高的矩形亚克力板。所述的底板为宽为100mm，长为320mm的亚克力板。所述的底板向一侧翻转，在底板的表面上设有3mm的毡，以免钢球落到底部反弹。为了便于取出钢球，底板的底部有一滚珠导板，滚珠导板一端对应的壳体上开有滚珠出口，可让钢球从滚珠出口处滚出。工作过程将钢球从漏斗上口 61放入，钢球从漏斗下口 62落下，用两个交流 220V、90 140r/min调速电机分别驱动凸轮组7，以达到调整钉子排的振动频率，实现小球与钉子碰撞的随机性。当钢球到一定数量时，底板10向一侧翻转，钢球落入滚珠导板12，通过滚珠出口 11滚出。
权利要求1.一种调频式伽尔顿板实验仪，包括壳体(1)，其特征在于在壳体(1)上安装一漏斗 (6)；壳体(1)内横向安装有多个可以左右振动的导板；相邻的导板上均勻错位安装有钉子(5)，钉子( 水平垂直安装在导板上；在导板的一侧安装有挡板(3)，钉子( 对应的挡板(3)上开有狭缝(31)；在导板另一侧安装有用于驱动导板左右振动的凸轮组(7)；凸轮组(7)的底端连接一调速电机；靠近壳体的底端横向安装有向一侧翻转的底板(10)，底板(10)上均勻竖直安装有多个隔板O)，隔板O)的下方安装一滚珠导板(12)，滚珠导板 (12) —端对应的壳体上开有滚珠出口(11)；壳体内还安装有驱动电路板(9)。
2.根据权利要求1所述的调频式伽尔顿板实验仪，其特征在于在导板另一侧安装有4 个挡块(14)，相邻的2个挡块(14)之间竖直安装一凸轮组(7)。
3.根据权利要求1所述的调频式伽尔顿板实验仪，其特征在于导板的两端分别通过弹簧安装在壳体上。
4.根据权利要求1所述的调频式伽尔顿板实验仪，其特征在于在底板(10)的表面上设有3mm厚的毡。
5.根据权利要求1所述的调频式伽尔顿板实验仪，其特征在于所述的凸轮组(7)包括一直径为10mm、长度为^Omm的铝合金圆柱体，在铝合金圆柱体上按钉子排每隔一排切削出进深为Imm的不同外围轮廓的凸轮组。
专利摘要本实用新型公开了一种调频式伽尔顿板实验仪，涉及一种数字式气体分子速率分布律实验仪。该实验仪有一壳体，在壳体上安装一漏斗；壳体内横向安装有多个可以左右振动的导板；相邻的导板上均匀错位安装有钉子，钉子水平垂直安装在导板上；在导板的一侧安装有挡板，钉子对应的挡板上开有狭缝；在导板另一侧安装有用于驱动导板左右振动的凸轮组；凸轮组的底端连接一调速电机；靠近壳体的底端横向安装有向一侧翻转的底板，底板上均匀竖直安装有多个隔板，隔板的下方安装一滚珠导板，滚珠导板一端对应的壳体上开有滚珠出口；壳体内还安装有驱动电路板。优点是增强了实验的严谨性和实验结果的精确性，对提高教学质量大有好处。
文档编号G09B23/12GK202282091SQ20112024357
公开日2012年6月20日 申请日期2011年7月7日 优先权日2011年7月7日
发明者王兆敏, 陈勇 申请人:徐州工程学院