一种单摆实验仪的制作方法

本实用新型涉及一种教学仪器，尤其是涉及一种单摆实验仪。

背景技术：

利用单摆测重力加速度是一项基本的物理实验，单摆实验仪中对摆长的测量是一项很关键的工作，其测量是否准确，直接影响到实验数据的准确性。目前现有的单摆实验仪，一般包括底座和竖向设置在底座上的用于安装摆球的支杆，支杆的前端面为平端面，该平端面上竖向设置有刻度线，用于读取摆长，底座一般是固定的，为了精确地测定摆长，实验时要求支杆与实验台的操作面保持绝对垂直，对实验台操作面的要求较高，若实验台上的操作面稍有一些不平整，那么放置在其上的实验仪就会有轻微的倾斜，此时通过刻度线读出的读数就会小于实际的摆长，从而得到不准确的实验数据，影响最终测定结果。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构简单、能够得到较为精准的实验数据的单摆实验仪。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种单摆实验仪，包括底座和摆球，所述的底座上垂直设置有方形支撑立柱，所述的方形支撑立柱的前端面自上而下设置有刻度线，所述的方形支撑立柱上设置有安装座，所述的摆球通过摆线安装在所述的安装座上，所述的底座的底部设置有4个高度调节螺栓，4个所述的高度调节螺栓分别对称设置在所述的底座底部的四个边角处，所述的底座上设置有用于检测所述的底座是否调平的检测机构。

所述的检测机构为一水平气泡仪，所述的底座的顶端面为一光滑平整的水平端面，所述的水平气泡仪设置在所述的底座的顶端面上。检测机构为水平气泡仪，结构简单，检测方便，用于安装水平气泡仪的底座的顶端面为一光滑平整的水平端面，确保调平检测的准确性。

所述的水平气泡仪包括一密闭的透明壳体，所述的透明壳体内填充有液体，所述的液体为机油，所述的透明壳体内还设置有一气泡，所述的透明壳体的上表面的中心设置有一用于断定底座是否调平的判定标识，所述的判定标识为一判定圈。上述水平气泡仪结构简单，操作方便，调平时，当气泡进入到判定圈内，即表示底座已调平，可进行实验操作。

4个所述的高度调节螺栓分为一个固定螺栓和三个转动调节螺栓，所述的固定螺栓固定设置在所述的底座底部的其中一个边角处，三个所述的转动调节螺栓可转动地设置在所述的底座底部的另外三个边角处，所述的底座的另外三个边角处分别设置有竖向的安装孔，所述的安装孔内设置有内螺纹，所述的转动调节螺栓的杆部设置有与所述的内螺纹相配合的外螺纹，所述的转动调节螺栓通过内螺纹与外螺纹的配合可转动地安装在所述的底座底部。4个高度调节螺栓，一个为固定螺栓固定在底座底部，另外3个转动调节螺栓可转动地设置在底座底部，以固定螺栓所在的平面作为基准面，转动3个转动调节螺栓，对底座进行水平调节，结构简单，操作方便。

所述的方形支撑立柱上设置有用于辅助读取精准数据的辅助读数机构。通过在方形支撑立柱上设置辅助读数机构用于辅助读取摆长数据，从而得到较为精准的摆长值，进而得到准确的实验数据。

所述的辅助读数机构包括一可上下调节地设置在所述的方形支撑立柱上的辅助读数平台，所述的辅助读数平台设置在所述的安装座的下方，所述的辅助读数平台上竖向设置有一平面镜，所述的平面镜设置在所述的方形支撑立柱的前端面且所述的平面镜的后端面与所述的方形支撑立柱的前端面相贴，所述的平面镜的前端面设置有一与水平面相平行的第一标线，所述的平面镜的两个侧端面分别设置有与水平面相平行的第二标线，所述的第一标线的两端分别与两个所述的第二标线的前端头相连接，所述的摆球的外表面设置有一基准圆环线，所述的基准圆环线与所述的摆球的质心处于同一水平面上，所述的刻度线的一端位于所述的平面镜的后方。上述辅助读数机构结构简单，操作方便，使用时调节辅助读数平台的高度，使其位于摆球的下方，然后改变摆线的长度，平视观察，当摆球上的基准圆环线、平面镜上的第一标线和刻度线共线时，将摆长固定住，然后通过第二划线记下其所对应的刻度线的读数，该读数减去摆长起始位置的读数即为实际摆长，摆球上的基准圆环线、平面镜上的第一标线和刻度线三线合一，确保得到精确地摆长读数。

所述的辅助读数平台上设置有用于将所述的辅助读数平台位置锁紧固定的第一锁紧旋钮，所述的第一锁紧旋钮设置在所述的辅助读数平台的后端面。通过第一锁紧旋钮固定辅助读数平台在方形支撑立杆上的读数，结构简单，操作方便，需要上下调整时，只需要旋松该第一锁紧旋钮，解除对辅助读数平台的锁紧状态，然后上下调节辅助读数平台至合适位置，旋紧第一锁紧旋钮，将辅助读数平台重新锁紧固定。

所述的辅助读数平台上设置有一感应凹槽，所述的感应凹槽位于所述的摆球的正下方，所述的感应凹槽内设置有传感器。上述位于摆球正下方的内置传感器的感应凹槽用于监测摆球在传感器所在铅锤面内的摆动，然后由设置在底座上的计时器测出摆球的摆动周期。

所述的安装座包括安装平台，所述的安装平台可上下调节地设置在所述的方形支撑立柱上，所述的安装平台上设置有两个安装臂，两个所述的安装臂左右相对而设，两个所述的安装臂之间可转动地设置有一转轴，所述的摆线的上端头绕设在所述的转轴上，所述的安装平台上设置有一上下贯通的过线孔，所述的摆球的质心设置在所述的过线孔的中心轴线上，所述的摆线的下端头穿过所述的过线孔固定在所述的摆球上，所述的转轴的两端分别伸出两个所述的安装臂，所述的转轴的一端设置有用于带动所述的转轴转动的操作旋钮，所述的转轴的另一端设置有用于将所述的转轴位置锁定的第二锁紧旋钮。两个安装臂用于安装绕设摆线的转轴，操作旋钮便于带动转轴转动，第二锁紧旋钮用于锁紧转轴，使其无法发生转动，从而固定摆长；过线孔对摆线的左右摆动起限位作用。

所述的安装平台上设置有用于将所述的安装平台位置锁紧固定的第三锁紧旋钮，所述的第三锁紧旋钮设置在所述的安装平台的后端面。通过第三锁紧旋钮固定安装平台在方形支撑立杆上的位置，结构简单，操作方便，需要上下调整时，只需要旋松该第三锁紧旋钮，解除对安装平台的锁紧状态，然后上下调节安装平台至合适位置，旋紧第三锁紧旋钮，将安装平台重新锁紧固定。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：在底座的底部设置4个高度调节螺栓，4个高度调节螺栓分别对称设置在底座底部的四个边角处，通过转动高度调节螺栓用于对底座进行调平处理，通过设置在底座上的检测机构用于判定调平是否完成，从而使得该单摆实验仪在实验台操作面并不严格水平的情况下能自我调平，结构简单，能够得到较为精准的摆长数据，进而求得较为精确地当地重力加速度。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为图1中A处的放大结构示意图；

图3为图1中B处的放大结构示意图；

图4为本实用新型的后部结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1至图4所示，一种单摆实验仪，包括底座1和摆球4，底座1上垂直设置有方形支撑立柱2，方形支撑立柱2的前端面自上而下设置有刻度线3，方形支撑立柱2上设置有安装座，摆球4通过摆线5安装在安装座上，底座1的底部设置有4个高度调节螺栓，4个高度调节螺栓分别对称设置在底座1底部的四个边角处，底座1上设置有用于检测底座1是否调平的检测机构。

在此具体实施例中，检测机构为一水平气泡仪6，底座1的顶端面11为一光滑平整的水平端面，水平气泡仪6设置在底座1的顶端面11上。检测机构为水平气泡仪6，结构简单，检测方便，用于安装水平气泡仪6 的底座1的顶端面11为一光滑平整的水平端面，确保调平检测的准确性。

在此具体实施例中，水平气泡仪6包括一密闭的透明壳体61，透明壳体61内填充有液体，液体为机油，透明壳体61内还设置有一气泡（图中未显示），透明壳体61的上表面的中心设置有一用于断定底座是否调平的判定标识，判定标识为一判定圈62。上述水平气泡仪6结构简单，操作方便，调平时，当气泡进入到判定圈62内，即表示底座1已调平，可进行实验操作。

在此具体实施例中，4个所述的高度调节螺栓分为一个固定螺栓G1和三个转动调节螺栓G2，固定螺栓G1固定设置在底座1底部的其中一个边角处，三个转动调节螺栓G2可转动地设置在底座1底部的另外三个边角处，底座1的另外三个边角处分别设置有竖向的安装孔（图中未显示），安装孔内设置有内螺纹，转动调节螺栓G2的杆部设置有与内螺纹相配合的外螺纹，转动调节螺栓G2通过内螺纹与外螺纹的配合可转动地安装在底座1底部。4个高度调节螺栓，一个为固定螺栓G1固定在底座1底部，另外3个转动调节螺栓G2可转动地设置在底座1底部，以固定螺栓G1所在的平面作为基准面，转动3个转动调节螺栓G2，对底座1进行水平调节，结构简单，操作方便。

在此具体实施例中，方形支撑立柱2上设置有用于辅助读取精准数据的辅助读数机构。通过在方形支撑立柱2上设置辅助读数机构用于辅助读取摆长数据，从而得到较为精准的摆长值，进而得到准确的实验数据。

在此具体实施例中，辅助读数机构包括一可上下调节地设置在方形支撑立柱2上的辅助读数平台7，辅助读数平台7设置在安装座的下方，辅助读数平台7上竖向设置有一平面镜71，平面镜71设置在方形支撑立柱2的前端面且平面镜71的后端面与方形支撑立柱2的前端面相贴，平面镜71的前端面设置有一与水平面相平行的第一标线711，平面镜71的两个侧端面分别设置有与水平面相平行的第二标线712，第一标线711的两端分别与两个第二标线712的前端头相连接，摆球4的外表面设置有一基准圆环线41，基准圆环线41与摆球4的质心处于同一水平面上，刻度线3的一端位于平面镜71的后方。上述辅助读数机构结构简单，操作方便，使用时调节辅助读数平台7的高度，使其位于摆球4的下方，然后改变摆线5的长度，平视观察，当摆球4上的基准圆环线41、平面镜71上的第一标线711和刻度线3共线时，将摆长固定住，然后通过第二划线712记下其所对应的刻度线3的读数，该读数减去摆长起始位置的读数即为实际摆长，摆球4上的基准圆环线41、平面镜71上的第一标线711和刻度线3三线合一，确保得到精确地摆长读数。

在此具体实施例中，辅助读数平台7上设置有用于将辅助读数平台7位置锁紧固定的第一锁紧旋钮72，第一锁紧旋钮72设置在辅助读数平台7的后端面。通过第一锁紧旋钮72固定辅助读数平台7在方形支撑立杆2上的位置，结构简单，操作方便，需要上下调整时，只需要旋松该第一锁紧旋钮72，解除对辅助读数平台7的锁紧状态，然后上下调节辅助读数平台7至合适位置，旋紧第一锁紧旋钮72，将辅助读数平台7重新锁紧固定。

在此具体实施例中，辅助读数平台7上设置有一感应凹槽73，感应凹槽73位于摆球4的正下方，感应凹槽73内设置有传感器（图中未显示）。上述位于摆球4正下方的内置传感器的感应凹槽73用于监测摆球4在传感器所在铅锤面内的摆动，然后由设置在底座1上的计时器测出摆球4的摆动周期。

在此具体实施例中，安装座包括安装平台8，安装平台8可上下调节地设置在方形支撑立柱2上，安装平台8上设置有两个安装臂81，两个安装臂81左右相对而设，两个安装臂81之间可转动地设置有一转轴82，摆线5的上端头绕设在转轴82上，安装平台8上设置有一上下贯通的过线孔83，摆球4的质心设置在过线孔83的中心轴线上，摆线5的下端头穿过过线孔83固定在摆球4上，转轴82的两端分别伸出两个安装臂81，转轴82的一端设置有用于带动转轴82转动的操作旋钮（图中未显示），转轴82的另一端设置有用于将转轴82位置锁定的第二锁紧旋钮84。两个安装臂81用于安装绕设摆线5的转轴82，操作旋钮便于带动转轴82转动，第二锁紧旋钮84用于锁紧转轴82，使其无法发生转动，从而固定摆长；过线孔83对摆线5的左右摆动起限位作用。

在此具体实施例中，安装平台8上设置有用于将安装平台8位置锁紧固定的第三锁紧旋钮85，第三锁紧旋钮85设置在安装平台8的后端面。通过第三锁紧旋钮85固定安装平台8在方形支撑立杆2上的位置，结构简单，操作方便，需要上下调整时，只需要旋松该第三锁紧旋钮85，解除对安装平台8的锁紧状态，然后上下调节安装平台8至合适位置，旋紧第三锁紧旋钮85，将安装平台8重新锁紧固定。

实验前，通过4个高度调节螺栓对底座1进行调平处理，观察水平气泡仪6中的气泡走向，当气泡进入到判定圈62内，底座1调平完成，可开始进行实验，首先将第三锁紧旋钮85旋松，上下调节安装平台，对摆线5的起始位置进行调整，调整完成后，旋紧第三锁紧旋钮85，将安装平台8的位置固定住，然后旋松第一锁紧旋钮72，将辅助读数平台7的位置调整到靠近摆球4处，同时使平面镜71上的第一划线711与其中一个刻度线3两线合一，然后旋紧第一锁紧旋钮72，将辅助读数平台7的位置固定住，旋松第二锁紧旋钮84，使转轴82处于可转动状态，操作操作旋钮，带动转轴82转动，平视观察，当摆球4上的基准圆环线41、平面镜71上的第一标线711和刻度线3三线合一时，旋紧第二锁紧旋钮84，使转轴82无法转动，将摆长固定住，然后通过第二划线712记下其所对应的刻度线3的读数，该读数减去摆长起始位置的读数即为实际摆长。