[发明专利]一种具有记录装置的高中生钟摆实验研究设备

说明书

本发明公开了一种具有记录装置的高中生钟摆实验研究设备，包括钟摆结构以及影像采集装置，钟摆结构由龙门架组件和摆球组件构成；龙门架组件包括底板、两根立柱以及横梁，底板呈水平板状结构，立柱呈竖直设置，且立柱采用锁紧螺栓固定在底板的上表面左右两侧；本发明利用高速相机在一定的定时范围内，高速的拍摄若干张图片，此时所拍摄的图片正好是钢摆球在投影板上的投影效果，而高速相机的拍摄范围可以通过固定板的前后位置来进行调节；同时通过将图片收集处理可以获得投影轨迹，以及任意时间点钢摆球的投影位置，以投影板作为笛卡尔坐标系，可以很快速的获取钟摆过程中的实际实验数据，整体相应的实验准确度更高。

技术领域

本发明涉及物理设备领域，尤其是涉及一种具有记录装置的高中生钟摆实验研究设备。

背景技术

摆动的钟摆是靠重力势能和动能相互转化来摆动的，简单的说，如果你把钟摆拉高，由于重力影响它会往下摆，而到达最低位置后它具有一个速度，它会继续冲过最低位置，而摆至最高位置就往回摆是因为重力使它减速直到0，然后向回摆，如此往复。

一般来说，摆的重量是确定的，调节摆的引用长度即可调整摆的振动周期。摆的引用长度减短，时钟变快；反之则变慢。对精密摆钟，也有用附加重物法来微调摆的振动周期。摆钟放置在不同的地理位置(不同的地球纬度和海拔高度)中，摆锤的重力加速度会发生变化从而影响其振动周期。摆钟放置在不同温度和气压的环境中，也会引起振动周期的变化。温度变化会引起摆的各部分尺寸包括摆的引用长度的变化。一般是温度升高，摆胀长而钟变慢；反之则摆缩短而钟变快。因此，精密摆钟常用不同的线胀系数的材料制成温度补偿管，以补偿温度影响。气压的变化会引起空气阻力和空气密度的变化，从而引起振动周期的变化。因此，精密的摆钟常将摆安装在恒压的壳体中，以消除气压影响。

对于物理实验来说，钟摆实验是最为基础的实验，但是目前传统的钟摆实验仅可以进行区分对比，实际实验数据的获取较难。

发明内容

本发明为克服上述情况不足，旨在提供一种能解决上述问题的技术方案。

一种具有记录装置的高中生钟摆实验研究设备，包括钟摆结构以及影像采集装置，钟摆结构由龙门架组件和摆球组件构成；

龙门架组件包括底板、两根立柱以及横梁，底板呈水平板状结构，立柱呈竖直设置，且立柱采用锁紧螺栓固定在底板的上表面左右两侧；横梁设置在立柱之间的位置，且横梁呈左右水平设置，横梁的左右两端焊接固定在相邻立柱的顶部位置；

摆球组件由钢摆球、吊绳以及吊环构成，吊环呈圆环状结构，且吊环的外表面上一体成型有向外凸出的螺杆部；横梁的底面中心位置开设有固定螺孔，吊环通过螺杆部螺纹旋入至固定螺孔内；吊绳采用尼龙丝线构成，吊绳的上端绑接固定在吊环上，钢摆球上开设有一贯通式的穿线孔，吊绳的下端穿过穿线孔并与钢摆球之间绑接固定；此时钢摆球自然状态下被吊绳所吊起，通过向钢摆球施加一定作用力使得钢摆球实现自由摆动，从而实现钟摆实验，通过改变吊绳的长度以及钢摆球的质量来对钟摆实验的相应变量的改变；

影像采集装置包括用于图像采集的高速相机以及辅助采像的遮光照明组件；