[发明专利]一种竖直抽拉式三维调节定量验证锥体上滚条件实验仪

说明书

技术领域

本发明专利涉及实验仪，尤其涉及一种竖直抽拉式三维调节定量验证锥体上滚条件实验仪。

背景技术

锥体上滚实验仪是大、中学校用来验证机械能守恒定律的一种演示性实验仪器。资料显示，全国大、中学校物理实验室的锥体上轨实验仪遍布采用底座上固定两个关于中心线为对称的固定导轨，采用一个固定尺寸的双圆锥体只能做演示性实验。这种演示形式仅满足锥体上滚条件无数种状态的某一种状态。该装置只能通过演示双圆锥体上轨过程演示给学生看，尽管也是通过双圆锥体重心由高到低变化，从锥体上滚所产生的视角效果来演示重力做功，使之重力势能转化为动能来验证机械能守恒定律。但是，从培养学生能力方面远远无法达到预期目标，很难从实验原理和双锥体上滚运动机理角度，从更高、更深层次上理解锥体上滚的本质和内涵，更无法让学生通过动手设计来完成该实验。为此，申请者于2012年1月18日申请到专利号为ZL201120221352.1的“三维可调式锥体上滚设计性实验仪”实用新型专利，在双导轨对称转动一定角度，采用了球体机械转动形式来改变两轨道平面倾角，由于这种球体结构制造工艺相对麻烦，造价也相对较高，又于2013年3月20日申请到专利号为ZL201220433596.0的“模块化全方位可调式定量验证锥体上滚条件实验仪”实用新型专利，为了改变导轨倾角，使竖直主轴降低，而采用了模块化结构，为竖直轴降低高度的准确测量带来困难，精度不高误差大。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种能够准确改变导轨倾角，进一步提高实验精度的竖直抽拉式三维调节定量验证锥体上滚条件实验仪。

为实现上述技术目的，本发明采用了以下技术方案：

竖直抽拉式三维调节定量验证锥体上滚条件实验仪，包括：支撑腿、底座、调平水平泡、始端支撑腿脚、底座中线刻度尺、两导轨初始位置投影线、左导轨末端支撑腿脚、左支撑腿游标尺、右支撑腿脚、右支撑腿游标尺、导轨末端支撑腿滑槽、指示支撑腿位置主尺、左导轨和右导轨；

在底座下面设置支撑腿，在底座上表面设置调平水平泡，在底座左端设置有始端支撑腿脚；始端支撑腿脚上端和左导轨及右导轨的一端活动连接；

左导轨的另一端设置有左支撑腿，右导轨的另一端设置有右支撑腿，左支撑腿脚和右支撑腿脚可分别从B₁和B₂位置沿滑道关于中心线对称向左右两边对称移动；左支撑腿和右支撑腿靠主尺一边分别设置有左游标尺和右游标尺；

在左导轨末端移动空心支撑杆和右导轨末端移动空心支撑杆上端分别设置有左导轨方位螺旋和右导轨方位螺旋，在左导轨方位螺旋和右导轨方位螺旋顶端分别设置有左导轨末端竖直方向移动转动轴和右导轨末端竖直方向移动转动轴；

左导轨末端竖直方向移动转动轴和右导轨末端竖直方向移动转动轴可分别沿左导轨末端竖直方向移动转动轴滑槽和右导轨末端竖直方向移动转动轴滑槽滑动；

在左导轨末端竖直方向移动转动轴和右导轨末端竖直方向移动转动轴位置确定后，由左导轨与右导轨确定的平面可围绕左导轨末端竖直方向移动转动轴和右导轨末端竖直方向移动转动轴组成的转动轴自由移动转动。

作为优选：始端支撑腿脚包括：始端固定空心支撑腿，在空心支撑腿上端设置一可上下移动的始端移动支撑杆，始端移动支撑杆上带有刻度尺，始端移动支撑杆上端设置有左右导轨始端竖直转动轴套，左右导轨始端竖直转动轴套内套设左右导轨始端转动轴，左右导轨始端转动轴可在左右导轨始端竖直转动轴套内自由转动。

作为优选：左支撑腿和右支撑腿分别设置有左支撑腿固定螺丝和右支撑腿固定螺丝，左支撑腿和右支撑腿上端分别设置有左支撑杆上下调节螺旋和右支撑杆上下调节螺旋。

作为优选：共同转动轴与左导轨和右导轨的始端连接，左导轨可围绕共同转动轴上的左导轨始端水平转动轴水平转动，右轨道可围绕共同转动轴上的右导轨始端水平转动轴水平转动。

作为优选：左导轨始端水平转动轴与右导轨始端水平转动轴间距为2cm。

作为优选：左转动轴与右转动轴关于左右导轨竖直转动轴套中心线为对称。

本发明的有益效果是：

1、设计多个模块，可由学生自行组装和调节，全方位培养学生动手、创新能力；

2、轨道末端支撑腿移动距离精度达到了0.1mm，为此而计算出来的轨道间夹角γ精度较高；

3、对称改变左右支撑腿间的夹角，是通过改变左右导轨方位螺旋支撑柱方位来实现，使之无论左右导轨间的夹角为多少，左右导轨方位螺旋支撑柱均能围绕其各自转动轴自由旋转；