一种便携式的自由落体运动实验仪的制作方法

本发明涉及一种物理实验装置，尤其涉及自由落体运动的实验测试装置。

背景技术：

测量重力加速度(g，常用值9.81m/s²)是中学物理中的一个基本实验项目，现在的物理实验教学中使用的仪器大多是用打点计时器在系着下落重物的纸带上进行记录的方法，而且实验仪器不便于携带入课堂，需要学生进入专门的实验室进行测试。尽管有很多种方法可以测量重力加速度，而落体法测重力加速度是所有方法中最直接而又简单的方法。应用于中学物理教学中的自由落体法测量重力加速度的关键技术是便于携带，操作简单，测试准确。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明要解决的技术问题是公开一种便于携带、操作简便，并能实现高精确度快速测量自由落体运动的实验仪。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种便携式自由落体运动实验仪，它包括底座、调节螺钉、海绵垫、保护套管、玻璃管、小钢球、密封塞、通气管、密封阀门、拉杆、永久磁铁、上光电门、中光电门、下光电门、底座螺纹孔；所述的底座通过底座螺纹孔与三个调节螺钉连接；所述的底座上固定有保护套管，所述的保护套管内底部凹槽放置有海绵垫；所述的保护套管内螺纹连接玻璃管；所述的玻璃管外表面有长度刻度标尺，所述的玻璃管上端有密封塞；所述的密封塞固定有通气管；所述的通气管上端有密封阀门；所述的密封塞用螺纹连接拉杆；所述的密封塞上部放置有永久磁铁；所述的玻璃管外有上光电门、中光电门、下光电门。

优选的，所述底座为正三角形钢板，所述保护套管与底座固定为一体，并且保护套管有内螺纹。

优选的，所述玻璃管外表面有长度刻度标尺，玻璃管下部有外螺纹与保护套管连接在一起。

优选的，所述永久磁铁为圆环状。

优选的，所述密封塞下部中间为半圆形凹槽，凹槽深度为实验用小钢球直径的三分之一到二分之一。

优选的，所述密封塞可以通过推拉拉杆在玻璃管内的整个长度范围内上下移动，拉杆长度略大于玻璃管长度，拉杆与密封塞通过螺纹连接。

可选的，所述通气管上端的密封阀门打开，玻璃管内保持实验所在地的正常气压；关闭密封阀门，并拉动拉杆让密封塞从玻璃管底部移动到上端，可把玻璃管内简单快速地抽为接近真空。

可选的，所述通气管可与外部气泵等设备连接，可以将玻璃管内抽取高真空度或充气为高气压。

可选的，本发明光电门可选上、中、下三个光电门，或只选两个光电门。

本发明的有益效果为：该装置结构简单，便于携带，操作简便，玻璃管内易于快速实现较高的真空度，该装置可实现正常气压下与较高真空度下的自由落体重力加速度高精度测量实验，通过连接外部气泵等设备可实现多种气压下的自由落体运动高精度测量。

附图说明

图1为本发明的一种便携式的自由落体运动实验仪结构示意图。

图2为本发明的拿掉永久磁铁后小钢球的自由落体示意图。

图3为本发明的自由落体运动实验完毕后实验仪收起方式示意图。

图4为本发明的底座及保护套管与底座螺纹孔示意图。

图5为圆环状永久磁铁示意图。

图中：1底座、2调节螺钉、3海绵垫、4保护套管、5玻璃管、6小钢球、7密封塞、8通气管、9密封阀门、10拉杆、11永久磁铁、12上光电门、13中光电门、14下光电门、15底座螺纹孔。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面将结合具体实施例并参照附图，对本发明进一步详细描述；显然，这些描述只是示例性的，而非要限制本发明的范围；此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明的概念。

图1为本发明的一种便携式的自由落体运动实验仪结构示意图。本申请的测量装置包括底座1、调节螺钉2、海绵垫3、保护套管4、玻璃管5、小钢球6、密封塞7、通气管8、密封阀门9、拉杆10、永久磁铁11、上光电门12、中光电门13、下光电门14、底座螺纹孔15；所述的底座1通过底座螺纹孔15与三个调节螺钉2连接；所述的底座1上固定有保护套管4，所述的保护套管4内放置有海绵垫3；所述的保护套管4内螺纹连接玻璃管5；所述的玻璃管5外表面有长度刻度标尺，所述的玻璃管5上端有密封塞7；所述的密封塞7固定有通气管8；所述的通气管8上端有密封阀门9；所述的密封塞用螺纹连接拉杆10；所述的密封塞7上部放置永久磁铁11；所述的玻璃管5外安装有上光电门12、中光电门13、下光电门14。

进一步的，所述底座1为正三角形钢板并有三个螺纹孔，所述保护套管4与底座1固定为一体，并且保护套管4有内螺纹。

进一步的，所述玻璃管5外表面有长度刻度标尺，玻璃管5下部有外螺纹与保护套管4连接在一起。

进一步的，所述永久磁铁11为圆环状。

进一步的，所述密封塞7下部中间为半圆形凹槽，凹槽深度为实验用小钢球6直径的三分之一到二分之一。

进一步的，所述密封塞7可以通过推拉拉杆10在玻璃管5内的整个长度范围内上下移动，拉杆10的长度略大于玻璃管5的长度，拉杆10与密封塞7通过螺纹连接。

进一步的，所述通气管8上端的密封阀门9打开，玻璃管5内保持实验所在地的正常气压，可实现正常气压下的自由落体运动实验；关闭密封阀门9，并拉动拉杆10让密封塞7从玻璃管5的底部移动到上端，可把玻璃管5内简单快速地抽为接近真空，可实现接近真空的自由落体运动实验。

进一步的，所述通气管8可与外部气泵等设备连接，可以将玻璃管5内抽取高真空度或充气为高气压，实现多种气压下的自由落体运动高精度测量。

进一步的，本发明光电门可选上光电门12、中光电门13、下光电门14三个光电门，或只选两个光电门。

图2为本具体实施方式的工作原理图。底座1上固定有保护套管4；保护套管4内的底部凹槽内放置有海绵垫3作为小钢球6掉落的缓冲垫；将小钢球6放在海绵垫3上；保护套管4通过螺纹连接外表面有长度刻度标尺的玻璃管5；将永久磁铁11放置于密封塞7的上面，自下而上拉动拉杆10将密封塞7移动到玻璃管5的上端，由于永久磁铁11的磁性可把小钢球6悬挂在密封塞7的下端凹槽内一起提升到玻璃管5的上端；可选的，在拉动密封塞7的过程中根据通气管8的密封阀门9打开与否可将玻璃管5内保持实验所在地的正常气压或接近真空；实验装置恢复正立后调节底座上的调节螺钉2使得玻璃管5为垂直；快速拿走永久磁铁11，小钢球6因失磁而自由掉落；设计精准小钢球6静止时其所在的上光电门12到中光电门13的距离，以及中光电门13到下光电门14的距离，记录小钢球6经过三个光电门的时间，通过对小钢球6在不同位置的光电门处的速度、光电门之间的距离和通过不同光电门所用的时间即可将自由落体的原理呈现出来。

本发明便于携带，操作简单，一般学生稍加指导均可在短时间内完成多种气压下自由落体运动的实验任务。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。