[实用新型]单摆法重力加速度测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种物理实验装置，尤其涉及到一种单摆法重力加速度测量装置。

背景技术

单摆是高中物理教学内容，其简化公式显示单摆周期与摆长和重力加速度有关，所以使用单摆法测量重力加速度也是一项重要的学习内容，当前的单摆装置只是一个支架上设有单摆，不管摆绳长度的调整还是摆动周期的测量都是需要人工来进行，而人的感觉往往存在误差，进而导致计算得出的重力加速度偏离正确数值。

发明内容

本实用新型的目的就是为了克服上述问题，提供了一种单摆法重力加速度测量装置。

本实用新型的单摆法重力加速度测量装置，是由底座、支撑杆和单摆构成，底座内集成有处理器、上表面设有触控面板；支撑杆垂直固定在底座上、其顶端横向设有电机；电机的动力输出轴与单摆的摆绳缠绕配合，摆绳的下方固定有铁制的摆球；摆球和底座间设有磁场发生器，磁场发生器位于摆球下方设有反射式光电开关；处理器分别与触控面板、电机、磁场发生器和反射式光电开关电路联接。

作为本实用新型的进一步改进，支撑杆顶端横向设有电机仓，电机固定于电机仓内。

作为本实用新型的进一步改进，电机的输出轴与摩擦轮固定，在摩擦轮的下方设有狭长槽孔，摆绳与摩擦轮缠绕后从狭长槽孔通过。

作为本实用新型的进一步改进，支撑杆上有长度计量刻度。

作为本实用新型的进一步改进，电机仓下方设有角度计量器。

作为本实用新型的进一步改进，触控面板为液晶触摸屏。

本实用新型的单摆法重力加速度测量装置，既能够测量地球重力加速度也能够测量利用磁场叠加产生的模拟重力加速度，并且能够根据公式来设计多组对照实验，让学生更加理解单摆法重力加速度的测量方法，印象更加深刻，其自动化程度高、原理简单，便于大规模推广。

附图说明

图1为本实用新型的单摆法重力加速度测量装置的结构图；

图2为本实用新型的单摆法重力加速度测量装置的模块图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的单摆法重力加速度测量装置，作进一步说明：

本实用新型的单摆法重力加速度测量装置，是由底座1、支撑杆2和单摆构成。

在底座1内集成有处理器4，其上表面还嵌有触控面板5，控制面板5为触摸显示屏，主要用于对装置启动、关闭、设置参数以及显示实验过程中得到测量值；支撑杆2垂直固定在底座1上，顶端横向设有电机仓11，电机6固定于电机仓11内，电机6的动力输出轴与与一个摩擦轮12固定，摩擦轮12与单摆的摆绳7缠绕，且摆绳7在与摩擦轮12缠绕后从狭长槽孔13通过，该狭长槽孔13设于摩擦轮12的下方，用于限制摆绳7的长度以及摆动范围，防止摆绳7在摆动的时摆动过大或绕摩擦轮12摆动，使得在一个周期内摆绳7的长度不断变化，影响测得结果的精确度；摆绳7的下方固定有铁制的摆球8，铁制的摆球8具有不同重量，可根据实验需要来进行更换。

在摆球8和底座1间设有磁场发生器9，且磁场发生器9位于摆球8下方设有反射式光电开关10，反射式光电开关10应该设于摆绳7垂直于地面时，摆球8的下方，为了让反射和接收更加灵敏，摆球8可以漆成黑白相间样式。

如图2所示，本装置装置中，处理器4分别与触控面板5、电机6、磁场发生器9和反射式光电开关10电路联接。

支撑杆2上有长度计量刻度15，用于测量摆绳7的长度，其零度起始与狭长槽孔13下方位于一条直线上，电机仓11下方设有角度计量器14，用于计量单摆摆角，还可安装电子水平仪3用以调节本装置的水平。

本实用新型的单摆法重力加速度测量装置，其具体使用方法如下：

将本装置水平放置后开启，首先在无磁场叠加的情况下测量地球的重力加速度，可以利用触控面板5控制电机6来调整摆绳7的长度，还可以更换不同重量的摆球8，两者结合测量不同起始摆角的单摆周期，由于反射式光电开关10的位置，所以当摆球8经过反射式光电开关10两次时，为二分之一周期，反射式光电开关10发出信号，处理器4进行计数并计算周期显示于控制面板5上，经过一段时间的周期计量后根据公式得到计算重力加速度。

当开启磁场发生器9时，可以利用触控面板5通过调整电流大小来控制磁场的强度，由于摆球8为铁制，其除了受到拉力、重力外还受到磁场的引力（与空气摩擦力忽略不计），此时重复上述实验，可以计算出在磁场叠加的情况下产生的模拟重力。