多用剛體轉動實驗儀的製作方法
2023-04-27 23:50:36
專利名稱：多用剛體轉動實驗儀的製作方法
技術領域：
多用剛體轉動實驗儀屬教學儀器，主要供高等學校《普通物理》和《物理實驗》課程作演示實驗和學生分組實驗。
目前，國內外研究剛體轉動和測定剛體轉動慣量的教學儀器，主要是三種即扭擺、三線擺和剛體轉動實驗儀。用扭擺、三線擺測園盤、園環的轉動慣量的原理是依據剛體作角諧振動的周期與剛體的轉動慣量有關，而角諧振動的內容，在《普通物理》課程中一般不講，在學生分組進行實驗時，必須花較多時間補講相關知識，學生難於接受，剛體轉動實驗儀，能演示講解轉動定律等基本知識，測定塔輪系的轉動慣量，但不能測定園盤、園環等有典型意義的剛體的轉動慣量。而且用停表計時，測量精度不高，因而都存在一些不足之處。
本實用新型的目的在於提供一種集扭擺、三線擺、剛體轉動實驗儀之功能於一體，測量原理簡易、測試結果精確的能進行多項剛體轉動實驗的演示和分組實驗儀器。
本實用新型的基本結構如附圖
所示，在三角形的底座(1)上，通過滾珠軸承安裝一個有幾個不同半徑r的塔輪(2)，在塔輪上方備有能安裝水平橫杆的對稱螺孔(3)，軸頂備有能安裝園盤的豎直螺孔(4)和固定螺釘(5)，在底座(1)的右方安裝有滑輪支架(6)和滑輪(7)，用鎖緊螺釘(8)固定和調節升降，滑輪支架的豎直杆由兩段連接而成，有間距為5cm的刻度線，可拆裝。在此豎直杆上，安裝有光電門架(9)和(10)。光電門架上有一觀察孔，其中心與光電門(11)的中心。固定螺釘(12)的軸線在同一水平線上，通過觀察孔，以確定光電門的正確位置，在塔輪上繞一細線(13)，通過滑輪(7)與砝碼桶(14)相連，砝碼桶下落時，通過細線對剛體系施加外力T，滑輪支架可升降，以保證當細線繞塔輪的不同半徑時，都可以保持與OO』垂直。在底座左方有兩個底座調平螺釘(15)，用目測法觀察細線(13)的豎直部分，從正面和右側觀察，如果豎直細線恰能對正光電門中心，則說明底座已經調平。在塔輪下方有制動簧片(16)，平時制動簧片與塔輪下方接觸，砝碼桶掛在任何位置，塔輪都不會轉動，按下制動簧片(16)，砝碼才能帶動塔輪轉動。塔輪安裝在三角形底座(1)上，用鎖緊螺母(17)鎖定，可拆裝。
本儀器還有下列配件，以便開出多種實驗1、有刻度的水平橫杆兩根、刻度間距為2cm。
2、圓柱形重物四個，兩個為低碳鋼材料，兩個為鋁材，體積相同，質量不同。
3、園盤一個。
4、園環一個。
5、實心園柱體兩個。
6、潤滑油一瓶。
本儀器的光電門由一個紅外發光管5GL和一個光敏三極體3DV5組成與J0201－I型數字計時器連接計時，實驗時還需使用遊標卡尺、天平和砝碼。
本實用新型的特點是(1)採用先進的光電計時技術和用圖線處理數據的方法進行實驗，計時準確，消除了由於摩擦力矩產生的系統誤差，測量精度較高；(2)、依據剛體轉動定理和由m－1／t2圖線的斜率測園盤、園環和任意形體對定軸轉動慣量，取代了理論較深奧，與《普通物理》教材脫節的用扭擺、三線擺測轉動慣量的方法，避免了對實驗原理的煩瑣講解，能加深學生對重點知識的理解和掌握；(3)、功能齊全，一物多用本儀器可以演示講解剛體轉動定理；剛體轉動慣量大小與剛體質量、質量分布、轉軸位置的關係；驗證平行軸定理、本儀器可供學生分組實驗；測定塔輪系統、園盤、園環、和任意形體的轉動慣量。
權利要求1.多用剛體轉動實驗儀，它的基本結構是在三角形底座(1)上安裝有塔輪(2)和滑輪支架(6)；塔輪主軸用手輪式螺母(11)鎖定；滑輪支架用鎖緊螺釘(8)固定和調節升降；塔輪內安裝有滾珠軸承；塔輪上方有一對水平螺孔(3)，頂部有豎直螺孔(4)和固定螺釘(5)；滑輪支架前方有滑輪(7)；滑輪支架的豎直杆，由兩段連接而成，有間距為5cm的刻度線；在此豎直杆上安裝有兩個光電門架(9)和(10)，光電門架上裝有光電門(11)、固定螺釘(12)和觀察孔，此三者中心在同一水平線上；塔輪上繞有細線(13)，跨過滑輪與砝碼桶(14)相連；底座下方有一固定螺釘和兩個調平螺釘(15)；塔輪下方有制動簧片(16)，平時制動簧片與塔輪下方接觸，按下制動簧片、砝碼能通過細線帶動塔輪轉動；其特徵在於，在塔輪頂部有豎直螺孔和固定螺釘。
2.如權利要求1所述的多用剛體轉動實驗儀，其特徵在於滑輪支架的豎直杆上，安裝有兩個與數字記時器連接的光電門架和光電門。
3.如權利要求1所述的多用剛體轉動實驗儀，其特徵地於滑輪支架的豎直杆上有刻度線，光電門架上有能確定光電門位置的觀察孔。
4.如權利要求1所述的多用剛體轉動實驗儀，其特徵在於塔輪和滑輪支架安裝在同一底座上。
5.如權利要求1所述的多用剛體轉動實驗儀，其特徵在於塔輪下方安裝有制動簧片。
6.如權利要求1所述的多用剛體轉動實驗儀，期特徵在於塔輪下方的鎖緊螺母、滑輪支架上的鎖緊螺釘都用手輪式。
專利摘要多用剛體轉動實驗儀是一種高等學校進行《普通物理》教學和開設《物理實驗》課程用的演示和學生分組實驗儀器，主要由三角形底座、塔輪、滑輪支架、滑輪、光電門、調平螺釘、制動簧片等組成。實驗時用細線纏繞在塔輪上，細線另一端跨過滑輪與砝碼桶連接，光電門的引出線與數字計時器連接。本儀器還備有水平橫杆、圓柱體重物、圓盤、圓環等附件。本儀器集扭擺、三線擺、剛體轉動實驗儀的功能於一體，一物多用，測量精度高，原理通俗易懂，是一種研究剛體轉動規律和測定轉動慣量的更新換代產品。
文檔編號G09B23/08GK2190812SQ9321843
公開日1995年3月1日 申請日期1993年7月12日 優先權日1993年7月12日
發明者劉璞 申請人:劉璞