一種單擺周期測量演示裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種單擺周期測量演示裝置，包括底座、位于底座上的支架、位于支架上端固定的擺繩和固定在所述擺繩尾端的重力球，其特征在于：擺繩與支架之間設置有一個集線盤，擺繩的首端纏繞在所述集線盤上；底座分為上下兩層，底座上層的中心部位從上到下分別設置有與支架底端固定連接的導壓板、壓電陶瓷片、壓電陶瓷支架；底座下層內分別設置有安裝在底座中并通過導線依次相連的電壓放大器、A/D轉換器和中央控制器。本實用新型能夠使單擺周期測量精度較現有技術更加準確，提高物理教學實驗的效果。
【專利說明】
一種單擺周期測量演示裝置【
技術領域
】
[0001]本實用新型涉及物理教具的技術領域，特別是單擺周期測量演示裝置的技術領域。
【【背景技術】】
[0002]物理教學實驗中，單擺周期測量實驗是在重力和重力加速度理論學習中的一個常用的輔助實驗，在測量過程中，傳統的測量單擺擺動周期的方法是采用計時器在單擺到達一個設定的位置(如垂直中心)時開始計時，在這一過程中記錄單擺的擺動次數，計時停止時，通過計算可以得到單擺的擺動周期。這種采用計時器人工計時方式的單擺周期測量實驗，需要實驗人員主觀的操作能力決定實驗精度，必然帶來主觀測量誤差。
[0003]中國專利(申請號:201320011100.5)提供了一種單擺周期測量儀，包括底座、支架和通過擺線懸掛在支架上的鐵球，所述底座為箱體，底座設有電源、霍爾開關元件、磁鐵、計時器和開關，霍爾開關元件固定在底座的頂面于靜止時鐵球的正下方，磁鐵固定在霍爾開關元件的正下方，電源、霍爾開關元件、計時器和開關通過導線相電連接。
[0004]這種測量裝置通過穿過霍爾元件的磁感線的變化來統計單擺的擺動，較傳統的測量方式，擺脫了認為測量的主觀誤差，但是由于磁感線歸向具有一定的滯后性，而磁鐵與鐵球相互作用時間較短，所以測量過程中容易引起霍爾元件的丟步現象，此外，由于采用磁性作為信號觸發，容易受到外界干擾，所以上述專利文獻提供的單擺周期測量儀在使用過程中仍然具有一定的局限性，需要對單擺周期測量演示裝置進行進一步的改進。
【【實用新型內容】】
[0005]本實用新型的目的就是解決現有技術中的問題，提出一種單擺周期測量演示裝置，能夠使單擺周期測量精度較現有技術更加準確，提高物理教學實驗的效果。
[0006]為實現上述目的，本實用新型提出了一種單擺周期測量演示裝置，包括底座、位于底座上的支架、位于支架上端固定的擺繩和固定在所述擺繩尾端的重力球，其特征在于:所述擺繩與支架之間設置有一個集線盤，所述集線盤固定在所述支架的上部，所述擺繩的首端纏繞在所述集線盤上;所述底座分為上下兩層，底座上層的中心部位從上到下分別設置有與支架底端固定連接的導壓板、位于導壓板下方的壓電陶瓷片、支撐壓電陶瓷片左右兩端的壓電陶瓷支架;所述底座下層內分別設置有安裝在底座中并通過導線依次相連的電壓放大器、A/D轉換器和中央控制器，所述電壓放大器還與所述壓電陶瓷片通過導線連接;所述底座外部設置有顯不屏。
[0007]作為優選，所述集線盤上設置有一個限位釘，所述限位釘插入到所述集線盤上對可擺動的擺繩頂端進行完全約束。
[0008]本實用新型的有益效果:本實用新型通過將支架底部設置壓電陶瓷片，通過壓電陶瓷片受力產生壓電效應的原理對單擺的重力球擺動進行統計，具有現有技術中所提的磁性觸發所不能及的穩定性和高精度，同時，采用這種信號出發方式使得重力球距離底座的最近距離沒有了限制，通過集線盤對擺繩的長短進行調節，可以測量多種擺繩長度下，單擺的擺動周期，更具靈活性和實用性。
[0009]本實用新型的特征及優點將通過實施例結合附圖進行詳細說明。
【【附圖說明】】
[0010]圖1是本實用新型一種單擺周期測量演示裝置的結構原理示意圖。
[0011]圖中:1_支架、2-集線盤、3-擺繩、4-重力球、5-導壓板、6-底座、7-壓電陶瓷片、8-壓電陶瓷支架、9-電壓放大器、10-A/D轉換器、11-中央控制器、12-顯示屏、13-限位釘。
【【具體實施方式】】
[0012]參閱圖1，本實用新型一種單擺周期測量演示裝置，包括底座6、位于底座6上的支架1、位于支架I上端固定的擺繩3和固定在所述擺繩3尾端的重力球4，其特征在于:所述擺繩3與支架I之間設置有一個集線盤2，所述集線盤2固定在所述支架I的上部，所述擺繩3的首端纏繞在所述集線盤2上;所述底座6分為上下兩層，底座6上層的中心部位從上到下分別設置有與支架I底端固定連接的導壓板5、位于導壓板5下方的壓電陶瓷片7、支撐壓電陶瓷片7左右兩端的壓電陶瓷支架8;所述底座6下層內分別設置有安裝在底座6中并通過導線依次相連的電壓放大器9、A/D轉換器10和中央控制器11，所述電壓放大器9還與所述壓電陶瓷片7通過導線連接;所述底座6外部設置有顯示屏12。
[0013]所述集線盤2上設置有一個限位釘13，所述限位釘13插入到所述集線盤2上對可擺動的擺繩3頂端進行完全約束。
[0014]本實用新型工作過程:
[0015]本實用新型一種單擺周期測量演示裝置在工作過程中，首先通過增加或減少集線盤2上的纏繞圈數來調節擺繩3的長度，然后使重力球4在設定的高度開始擺動，當重力球4擺動下行的過程中，支架I的底部所承受的壓力將會越來越大，這部分壓力通過導壓板5傳遞到壓電陶瓷片7上，使得壓電陶瓷片7受壓變形，由于壓電陶瓷片7具有壓電效應，變形的壓電陶瓷片7產生了電荷，通過電壓放大器9放大后，由A/D轉換器10將模擬信號轉為數字信號并發送到中央控制器11中，由中央控制器11根據設定的信號閾值來檢測判定重力球4是否到達最低點，從而對其計數和計時，并由此計算出擺動周期，相關參數值均通過顯示屏12進行展示。
[0016]本實用新型，通過將支架底部設置壓電陶瓷片，通過壓電陶瓷片受力產生壓電效應的原理對單擺的重力球擺動進行統計，具有現有技術中所提的磁性觸發所不能及的穩定性和高精度，同時，采用這種信號出發方式使得重力球距離底座的最近距離沒有了限制，通過集線盤對擺繩的長短進行調節，可以測量多種擺繩長度下，單擺的擺動周期，更具靈活性和實用性。
[0017]上述實施例是對本實用新型的說明，不是對本實用新型的限定，任何對本實用新型簡單變換后的方案均屬于本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種單擺周期測量演示裝置，包括底座(6)、位于底座(6)上的支架(1)、位于支架(I)上端固定的擺繩(3)和固定在所述擺繩(3)尾端的重力球(4)，其特征在于:所述擺繩(3)與支架(I)之間設置有一個集線盤(2)，所述集線盤(2)固定在所述支架(I)的上部，所述擺繩(3)的首端纏繞在所述集線盤(2)上;所述底座(6)分為上下兩層，底座(6)上層的中心部位從上到下分別設置有與支架(I)底端固定連接的導壓板(5)、位于導壓板(5)下方的壓電陶瓷片(7)、支撐壓電陶瓷片(7)左右兩端的壓電陶瓷支架(8);所述底座(6)下層內分別設置有安裝在底座(6)中并通過導線依次相連的電壓放大器(9)、A/D轉換器(10)和中央控制器(11)，所述電壓放大器(9)還與所述壓電陶瓷片(7)通過導線連接;所述底座(6)外部設置有顯示屏(12)。2.如權利要求1所述的單擺周期測量演示裝置，其特征在于:所述集線盤(2)上設置有一個限位釘(13)，所述限位釘(13)插入到所述集線盤(2)上對可擺動的擺繩(3)頂端進行完全約束。
【文檔編號】G09B23/10GK205451618SQ201620127080
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年2月15日
【發明人】李軼超
【申請人】李軼超