[实用新型]可控制变量的精密牛顿摆实验装置

说明书

本实用新型公开了一种可控制变量的精密牛顿摆实验装置包括牛顿摆框架装置，滑块装置，投影装置，基准装置，牛顿摆摆线和牛顿摆摆球等；所述牛顿摆框架装置包括牛顿摆框架支撑梁、滑道，所述牛顿摆框架支撑梁支撑平行对称的两侧滑道，所述每侧滑道上滑动连接滑块装置；所述两侧滑道的外侧均刻有相对应的刻度；所述滑道上有滑道凹槽和滑道螺丝紧固槽分别与滑块滑道填充或螺纹相匹配。与现有技术相比，可以在一个确定的精度范围内保证静止摆球间恰好接触且无挤压；可以在一个可变化且确定的精度范围内调节并保证摆球对心碰撞；可以更换摆球以及摆线的规格、材质，更适用于实验用途和大学物理相关课程展示用途。

技术领域

本实用新型涉及一种实验装置，具体是一种可控制变量的精密牛顿摆实验装置。

背景技术

在大学物理课程中，牛顿摆器材作为理想模型证明了能量守恒定律。但是市面上现有的牛顿摆器材实际工作时间往往只有不到半分钟。

实际的牛顿摆工作过程中，下列几点现象不可避免：1、摆动过程中，牛顿摆的阻尼系数带来的能量损耗；2、摆球碰撞时，非完全弹性牛顿摆摆球的粘弹性耗散系数带来的能量损耗；3、摆球碰撞时，非完全刚性牛顿摆的摆绳拉伸带来的能量损耗。上述几点现象可以测量和计算。理论上以及实验上，钢球材质摆球、鱼线材质摆绳，组成的牛顿摆，可以工作一分钟以上。

市面上现有的牛顿摆器材存在以下主要缺点： 1、无法在一定精度范围内保证静止摆球间恰好接触且无挤压；2、无法在一定精度范围内调节并保证摆球对心碰撞；3、无法更换摆球以及摆线的规格、材质等。上述几点缺点造成了牛顿摆的实际摆动时间与理论计算的摆动时间有很大差距。

因此市面上现有的牛顿摆器材运动机械能损耗大且无法控制变量，不适用于实验用途和大学物理相关课程展示用途。

实用新型内容

为了克服市面上现有的牛顿摆器材的上述缺点，本发明提出了一种可控制变量的精密牛顿摆实验装置。

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：可控制变量的精密牛顿摆实验装置包括牛顿摆框架装置（1），滑块装置（2），牛顿摆摆线（5）和牛顿摆摆球（6）；所述牛顿摆框架装置（1）包括牛顿摆框架支撑梁（11）、滑道（12），所述牛顿摆框架支撑梁（11）支撑平行对称的两侧滑道（12），所述每侧滑道（12）上滑动连接滑块装置（2）；所述两侧滑道（12）的外侧均刻有相对应的刻度，对于刻度，要求刻度线完全一致，要求两侧刻度的起点在两侧滑道的同一位置；要求俯视装置时，刻度数字从小到大方向一致；

进一步地，所述滑道（12）上有滑道凹槽（1201）和滑道螺丝紧固槽（1202）分别与滑块滑道填充（24）或螺纹（2804）相匹配，滑道螺丝紧固槽边缘（1202）与滑块滑道填充（24）的深度之和应比螺纹（2804）的长度略大。

进一步地，所述滑块装置（2）包括滑块外侧挡板（2101）、滑块内侧挡板（2102）、调节对心挡板（2103）；所述滑块外侧挡板（2101）和所述滑块内侧挡板（2102）之间滑块挡板连结梁（2201）和滑块挡板连结杆（2203），所述滑块挡板连结梁（2201）上有连结梁螺丝孔（2202）与滑块滑道填充（24）的螺丝孔相对应并通过滑块螺丝（28）贯穿连接；所述滑块外侧挡板（2101）和所述滑块内侧挡板（2102）相应位置有刻度尺方向基准孔（2301），调节对心挡板（2103）上有挡板摆线穿孔（2302）；滑块滑道填充（24）连接在滑块挡板连结杆（2203）上；所述滑块外侧挡板（2101）上有刻度线（25）；所述滑块内侧挡板（2102）上设有第一对心调节旋钮（2601）、第二对心调节旋钮A（2602）、第二对心调节旋钮B（2603），旋转第一对心调节旋钮（2601）带动调节对心挡板（2103）的牛顿摆摆线端点上下移动，旋转第二对心调节旋钮A（2602）和第二对心调节旋钮B（2603）带动调节对心挡板2103的牛顿摆摆线端点前进或后退；

滑块螺丝（28）由螺丝杆（2801）、螺丝杆摆线穿孔（2802）、摆线缠绕道（2803）、螺纹（2804）组成。