[发明专利]多功能能量守恒综合实验仪

说明书

本发明公开了一种多功能能量守恒综合实验仪。它的底座的上部安装立杆，立杆上端安装吊架，摆线的上端安装在吊架上，摆线的下端与摆锤连接，支架通过支架螺丝可调式安装在立杆上。支架的右半段套合式安装光电门活动支架，光电门活动支架上安装光电门。支架的左半段套合式安装活动框，活动框上安装弹性势能组件及制动螺丝。本发明综合单摆、重力势能、动能、弹性势能、弹性系数、机械能守恒等知识点进行实验教学，开设综合性实验项目，可提高学生对知识的综合应用能力。本发明可用于高校的大学物理综合性实验。

技术领域

本发明涉及一种物理学的实验装置，尤其指一种多功能能量守恒综合实验仪。

背景技术

随着高等教育改革的深入发展，综合设计性实验项目变得越来越重要，各个高校也在逐步增加实验教学中综合设计性实验所占的比例，但是现有技术中综合性设计性实验的仪器不够多，大多数的仪器还是针对单一实验内容的。比如：单摆实验是国内各个高校大学物理实验常做的一个实验项目。在现有技术中，单摆实验仪包含有底座和固定在底座上的立杆，立杆的上端固定有吊架，用一条很细的轻质线绳把铁制的摆球悬挂在吊架上，然后用手将摆球拉开一定小角度，任小球自由往复摆动，这就形成了单摆。然后用秒表或专用的光电门配合周期测定仪来采集周期T，再量出摆线长、摆球直径计算得出摆长L，就可根据公式g=4 *3.14*3.14L/T²计算出重力加速度g。但是它也只能用来做单摆实验，涉及的是单一的知识点，也无法用来做机械能能量守恒的实验内容。现有技术中能做机械能量守恒实验的仪器造价高、需要用庞大的气垫导轨系统，使用不便，更无法用来做单摆实验及动能转化为弹性势能的实验内容。

发明内容

本发明的目的是提供一种既可做单摆实验内容、又可做机械能能量守恒实验内容的多功能能量守恒综合实验仪，它可结合力学中的多个知识点进行综合性实验，并且仪器操作简单方便、成本低。

为了实现上述目的，本发明包含底座1，底座1的底部安装底脚螺丝14，底座1的上部安装立杆2，立杆2上端安装吊架3，吊架3上安装吊架螺丝4，摆线5的上端安装在吊架3上，摆线5的下端与摆锤6连接，支架7通过支架螺丝8可调式安装在立杆2上。支架7的右半段套合式安装光电门活动支架11，光电门活动支架11上安装光电门9，光电门9通过多芯电线与光电计时器12相互电连接。

为了可以做动能转化为弹性势能能量守恒的实验内容，在支架7的左半段套合式安装活动框16，活动框16上安装弹性势能组件17及制动螺丝26。弹性势能组件17最底部的是底板23，底板23的长条边缘两侧各开了一条导轨槽22，位移板20的地脚插入导轨槽22内，位移板20的竖起部分高度不低于推杆18的水平高度。弹性的压簧19的左端头和推杆托25两者都固定在底板23上，压簧19的右端头及推杆18的右端头两者都固定在推动板21上，推动板21的地脚插入导轨槽22内，推杆18穿过压簧19及穿过推杆托25的竖起部分的圆孔中。底板23上带有位移刻度24，以方便读取压簧19的压缩距离。

为了方便读取摆锤上升的高度，支架7的右端头竖直安装高度尺15。

由于本发明在现有技术中的单摆实验仪中增加了光电门9、光电门活动支架11、光电计时器12等构成的摆锤6测速系统，实验时可以测量摆锤到达最低端的最高速度，从而计算出摆锤到达最低端的最大动能，再通过高度尺15测出摆锤6最高位置，算出摆锤6静止时的势能，进而验证势能到动能转化的机械能守恒；又因为增加了弹性势能组件17及相应的构件，还可以测量摆锤6的重力势能-动能最后转化成弹簧的弹性势能的实验内容；当然，还可做通常的单摆实验内容。这就使得该仪器即可做重力势能-动能-弹性势能之间转化的能量守恒实验，又可作单摆实验，实验的综合性强，涉及了多个知识点。本发明可综合单摆、重力势能、机械动能、弹性势能、弹性系数、机械能守恒等知识点进行教学，可提高学生对知识的综合应用能力。并且本发明只是在普通单摆实验仪基础上增加了成本和体积都很低的弹性势能组件17等，性价比很高，体积小，使用操作很方便和简单。做能量守恒实验内容时，比现有技术的气垫导轨实验方法更方便且增加了弹性势能实验内容，解决了现有技术中缺少动能向弹性势能转化能量守恒的实验内容问题。