[发明专利]一种多功能单摆教学试验仪

说明书

技术领域

本发明属于教学教具技术领域，具体涉及一种多功能单摆教学试验仪。

背景技术

单摆实验需要测量单摆简谐运动的周期和摆长，通过物理学公式计算当地的重力加速度。传统的单摆实验仪仅有摆长的测量相对容易，而周期的测量步骤既复杂又不易操作。传统的单摆实验仪在周期时，由于仪器不具备专门的周期测量仪，需要通过累计简谐运动的周期数所用时间，利用公式计算周期的近似值。

传统的单摆实验仪只能完成简单的验证性实验，很难进行拓展实验内容，培养学生创新能力。

传统的单摆实验仪的操作难度系数大，一旦出错就只能重新开始实验。试验期间，实验者必须全神贯注，观察实验现象并正确记录实验数据。

传统的单摆实验仪在累计摆球运动周期时，容易数错，很难与计时器完全同步，造成数据误差极大，拉大实验结果与实际结果的差距。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种多功能单摆教学试验仪，易于拓展，降低操作者难度，提高精确度，降低误差，以解决现有技术中存在的问题。

本发明采取的技术方案为：一种多功能单摆教学试验仪，包括单摆球、单摆线和走纸机构，单摆球固定连接在单摆线下端，单摆线采用柔性轻质细管，上端连接到纵向管，纵向管连接到墨盒，墨盒安装在立柱上，立柱下端固定连接在底座上，底座上安装有横向的走纸机构。

优选的，上述单摆线顶端采用Y型结构连接到两对称的纵向管。

优选的，上述走纸机构包括走纸板和驱动机构，走纸板通过滑块导轨副连接到底座上，驱动机构连接在走纸板底部。

优选的，上述驱动机构包括丝杠丝母副和驱动电机，丝杠丝母副的丝母固定连接在丝母座上，与丝母相配合的丝杠两端通过轴承座固定连接到底座上，丝杠一端伸出轴承座后连接有驱动电机，驱动电机固定连接在底座上。

优选的，上述底座上设置有纵向V型集墨槽，集墨槽位于单摆球纵向摆动正下方，集墨槽一端封闭，另一端通过排液管连接到收集墨水盒。

优选的，上述一种多功能单摆教学试验仪，还包括单摆线摆长控制杆，摆长控制杆可上下移动地连接到立柱上，摆长控制杆设置有穿入单摆线的多个竖直通孔。

优选的，上述底座上设置有暖风烘干器，暖风烘干器架设在走纸机构上，能够正对走纸板吹风。

优选的，上述暖风烘干器包括电阻加热丝和暖风扇，电阻加热丝安装在加热腔中，加热腔底部设置有暖风扇，暖风扇连通透气腔，透气腔底部设置有透气孔。

优选的，上述暖气烘干器朝向单摆线一侧设置有挡风板。

优选的，上述挡风板上设置有可移动的量角器。

与现有技术相比，本发明的效果如下：

（1）本发明通过走纸机构使放置了白纸的载纸板移动，等墨汁经过单摆线和单摆球流到移动的纸上，绘出清晰可见的图像，实现单摆全过程无遗漏的记录，利用刻度尺量出图像长度，与载纸板运动的固定速度进行计算所记录的时间，再数出图像中的周期数，与得出的时间算出一个周期的时间，使得出数据更准确；

（2）本发明中的仪器底座设置了V型集墨槽，使其上方低落的墨滴掉下，使其与倾斜的接触面形成较的大角度，减少墨滴溅起的可能性，同时回收已经利用过的墨汁，实现循环使用，既经济又环保；

（3）本发明通过在试验仪上安装暖风干燥器，对已载有墨汁的白纸进行烘烤，使墨滴在纸上迅速风干，形成清晰可见的图形，避免造成图像被弄花而影响实验，在靠近单摆的一边设置挡风板，避免暖风干燥器产生的风对摆球的运动造成影响的同时，允许载纸板顺利通过且不漏风到摆球运动的一边；

（4）本发明可同时进行多个单摆实验，可比较相同条件和不同条件的单摆运动情况，利用可调控摆杆调节某一根摆线长度，实现一次实验完成多个实验的任务，易于实现实验扩展；

（5）本发明可在实验开始后，只管等待结果，免累计单摆运动次数和同步计时的工作，免安装计时器和计数器；

（6）本发明利用简单形象的机械解释实验原理，取代了技术含量更高的电子计时和计数设备，在教学领域中使学生更容易理解。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的右视结构示意图；

图3是本实用新的驱动电机连接结构示意图；

图4是本发明的暖气加热器结构示意图；

图5是本发明的摆高控制装置结构示意图；

图6是本发明的原理结构示意图；

图7是周期试验单摆曲线图；

图8是滚动轴承连接处结构示意图。

具体实施方式