[实用新型]一种单摆演示仪

说明书

为了在探究单摆周期与摆长的关系时更好地控制拉开的角度小于5°，本实用新型提供一种单摆演示仪，涉及一种物理教学实验仪器。该演示仪的摆球运动由原来的手动控制变成了电磁铁控制，使摆球以近似的零初速度释放，摆球的运动时间及来回运动次数由人工测量转为计时器自动测量，摆球摆动角度的大小和摆长的变化由改变控制杆高度来实现，使实验数据更精确，操作更简单。

技术领域

本实用新型涉及一种物理教学实验仪器，尤其涉及一种单摆演示仪。

背景技术

在高中《物理》的“探究单摆周期与摆长的关系”这一实验中，其基本实验过程是将单摆挂在铁架台上，测量改变的摆长，用手拉动摆球至5°范围内水平释放，待摆球运动稳定后开始计时，人工记录单摆通过的30个来回，根据摆球运动的时间和来回次数计算出摆球运动的周期，反复测量得出实验结论。教材上的这个实验在设计、原理、操作和学生的参与性方面都很好，但在实际教学过程中还存在几点不足：1.由于是手动拉开释放摆球，所以很难控制摆球拉开的真实角度小于5°，也难以使摆球以近似的零初速度水平释放。2.由于每次改变单摆摆长都要再次测量摆长长度，容易引起测量误差且操作过程繁杂。3.由于要人工测量时间和数摆球来回运动的次数，很容易出错。在“测量当地重力加速度”这一实验中，其基本过程也是将单摆挂在铁架台上，用手拉动摆球，使摆球的角度小于5°释放，在此实验中依旧存在难以控制摆球摆动角度小于5°和摆球以近似的零初速度水平释放的问题，很难保证摆球做简谐振动，影响实验的精准度。

发明内容

为了克服以上不足，在探究单摆周期与摆长的关系实验中更好地控制拉开的角度小于5°，本实用新型提供一种单摆演示仪，涉及一种物理教学实验仪器。该演示仪的摆球运动由原来的手动控制变成了电磁铁控制，使摆球以近似的零初速度释放，摆球的运动时间及来回运动次数由人工测量转为计时器自动测量，摆球摆动角度的大小和摆长的变化由改变控制杆高度来实现，使实验数据更精确，操作更简单。通过摆长和时间的测量就能快速准确地计算出结果，并能与传统的实验有机结合，更有利于实验探究教学的开展。本实用新型解决其技术问题的主要方案有以下几点。

1.本单摆演示仪主要由提手、支架、摆长刻度伸缩杆、控制杆、调节螺母、摆线、摆球、光电门、计时器、底座、调平螺母、摆角刻度伸缩杆、电磁铁和电磁铁开关等部分组成，其中支架的顶部有一提手，方便携带；支架右侧是摆长刻度伸缩杆，上面是分度值为0.1cm的均匀刻度，摆长刻度的零刻线与摆球自由下垂的球心等高，支架左侧是摆角刻度伸缩杆，上面有与右侧摆长相对应的摆角刻度，电磁铁通过调节螺母安装在摆角刻度伸缩杆上，与摆球位置对应，当摆长改变时，电磁铁可以通过调节螺母上下微调。

2. 演示仪上的光电门、计时器和电磁铁开关都固定在底座上，支架底座质量较大，底座上有摆幅刻度，也是分度值为0.1cm的均匀刻度，摆幅刻度的零刻线与光电门的中心线重合。

3. 演示仪上的控制杆通过调节螺母固定在支架的中部，可以沿支架上下移动，以达到轻松改变摆长和摆角的目的；摆球通过摆线穿过控制杆中心圆孔，固定在支架的顶部，用卡子卡紧，改变卡子的位置就能改变摆线的总长度。

本实用新型的有益效果是：在实验过程中，可以保持摆幅不变，通过直接观看支架上的示数来调节控制杆的高度，从而改变摆球的摆角大小和摆长；可以严格控制摆球的摆角在5°或10°范围内；用电磁铁控制摆球的释放可以使摆球以近似的零初速度水平释放；摆球的运动时间及来回运动次数由人工测量转为计时器自动测量。本实用新型既可以用来探究单摆周期与摆长的关系，又可以测量重力加速度g，还可以根据实际需要改变控制杆高度，改变摆长和摆角，甚至在大角度时将光电门调至速度档，用来探究机械能守恒定律，整个实验过程简单易操作，学生的参与性强，实验数据真实可靠。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明，其中图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式