专利名称：多用刚体转动实验仪的制作方法
技术领域：
多用刚体转动实验仪属教学仪器，主要供高等学校《普通物理》和《物理实验》课程作演示实验和学生分组实验。
目前，国内外研究刚体转动和测定刚体转动惯量的教学仪器，主要是三种即扭摆、三线摆和刚体转动实验仪。用扭摆、三线摆测园盘、园环的转动惯量的原理是依据刚体作角谐振动的周期与刚体的转动惯量有关，而角谐振动的内容，在《普通物理》课程中一般不讲，在学生分组进行实验时，必须花较多时间补讲相关知识，学生难于接受，刚体转动实验仪，能演示讲解转动定律等基本知识，测定塔轮系的转动惯量，但不能测定园盘、园环等有典型意义的刚体的转动惯量。而且用停表计时，测量精度不高，因而都存在一些不足之处。
本实用新型的目的在于提供一种集扭摆、三线摆、刚体转动实验仪之功能于一体，测量原理简易、测试结果精确的能进行多项刚体转动实验的演示和分组实验仪器。
本实用新型的基本结构如附图
所示，在三角形的底座(1)上，通过滚珠轴承安装一个有几个不同半径r的塔轮(2)，在塔轮上方备有能安装水平横杆的对称螺孔(3)，轴顶备有能安装园盘的竖直螺孔(4)和固定螺钉(5)，在底座(1)的右方安装有滑轮支架(6)和滑轮(7)，用锁紧螺钉(8)固定和调节升降，滑轮支架的竖直杆由两段连接而成，有间距为5cm的刻度线，可拆装。在此竖直杆上，安装有光电门架(9)和(10)。光电门架上有一观察孔，其中心与光电门(11)的中心。固定螺钉(12)的轴线在同一水平线上，通过观察孔，以确定光电门的正确位置，在塔轮上绕一细线(13)，通过滑轮(7)与砝码桶(14)相连，砝码桶下落时，通过细线对刚体系施加外力T，滑轮支架可升降，以保证当细线绕塔轮的不同半径时，都可以保持与OO’垂直。在底座左方有两个底座调平螺钉(15)，用目测法观察细线(13)的竖直部分，从正面和右侧观察，如果竖直细线恰能对正光电门中心，则说明底座已经调平。在塔轮下方有制动簧片(16)，平时制动簧片与塔轮下方接触，砝码桶挂在任何位置，塔轮都不会转动，按下制动簧片(16)，砝码才能带动塔轮转动。塔轮安装在三角形底座(1)上，用锁紧螺母(17)锁定，可拆装。
本仪器还有下列配件，以便开出多种实验1、有刻度的水平横杆两根、刻度间距为2cm。
2、圆柱形重物四个，两个为低碳钢材料，两个为铝材，体积相同，质量不同。
3、园盘一个。
4、园环一个。
5、实心园柱体两个。
6、润滑油一瓶。
本仪器的光电门由一个红外发光管5GL和一个光敏三极管3DV5组成与J0201－I型数字计时器连接计时，实验时还需使用游标卡尺、天平和砝码。
本实用新型的特点是(1)采用先进的光电计时技术和用图线处理数据的方法进行实验，计时准确，消除了由于摩擦力矩产生的系统误差，测量精度较高；(2)、依据刚体转动定理和由m－1／t2图线的斜率测园盘、园环和任意形体对定轴转动惯量，取代了理论较深奥，与《普通物理》教材脱节的用扭摆、三线摆测转动惯量的方法，避免了对实验原理的烦琐讲解，能加深学生对重点知识的理解和掌握；(3)、功能齐全，一物多用本仪器可以演示讲解刚体转动定理；刚体转动惯量大小与刚体质量、质量分布、转轴位置的关系；验证平行轴定理、本仪器可供学生分组实验；测定塔轮系统、园盘、园环、和任意形体的转动惯量。
权利要求1.多用刚体转动实验仪，它的基本结构是在三角形底座(1)上安装有塔轮(2)和滑轮支架(6)；塔轮主轴用手轮式螺母(11)锁定；滑轮支架用锁紧螺钉(8)固定和调节升降；塔轮内安装有滚珠轴承；塔轮上方有一对水平螺孔(3)，顶部有竖直螺孔(4)和固定螺钉(5)；滑轮支架前方有滑轮(7)；滑轮支架的竖直杆，由两段连接而成，有间距为5cm的刻度线；在此竖直杆上安装有两个光电门架(9)和(10)，光电门架上装有光电门(11)、固定螺钉(12)和观察孔，此三者中心在同一水平线上；塔轮上绕有细线(13)，跨过滑轮与砝码桶(14)相连；底座下方有一固定螺钉和两个调平螺钉(15)；塔轮下方有制动簧片(16)，平时制动簧片与塔轮下方接触，按下制动簧片、砝码能通过细线带动塔轮转动；其特征在于，在塔轮顶部有竖直螺孔和固定螺钉。
2.如权利要求1所述的多用刚体转动实验仪，其特征在于滑轮支架的竖直杆上，安装有两个与数字记时器连接的光电门架和光电门。
3.如权利要求1所述的多用刚体转动实验仪，其特征地于滑轮支架的竖直杆上有刻度线，光电门架上有能确定光电门位置的观察孔。
4.如权利要求1所述的多用刚体转动实验仪，其特征在于塔轮和滑轮支架安装在同一底座上。
5.如权利要求1所述的多用刚体转动实验仪，其特征在于塔轮下方安装有制动簧片。
6.如权利要求1所述的多用刚体转动实验仪，期特征在于塔轮下方的锁紧螺母、滑轮支架上的锁紧螺钉都用手轮式。
专利摘要多用刚体转动实验仪是一种高等学校进行《普通物理》教学和开设《物理实验》课程用的演示和学生分组实验仪器，主要由三角形底座、塔轮、滑轮支架、滑轮、光电门、调平螺钉、制动簧片等组成。实验时用细线缠绕在塔轮上，细线另一端跨过滑轮与砝码桶连接，光电门的引出线与数字计时器连接。本仪器还备有水平横杆、圆柱体重物、圆盘、圆环等附件。本仪器集扭摆、三线摆、刚体转动实验仪的功能于一体，一物多用，测量精度高，原理通俗易懂，是一种研究刚体转动规律和测定转动惯量的更新换代产品。
文档编号G09B23/08GK2190812SQ9321843
公开日1995年3月1日 申请日期1993年7月12日 优先权日1993年7月12日
发明者刘璞 申请人:刘璞