專利名稱：：重力加速度測量演示儀的制作方法
技術領域：
：本實用新型涉及一種重力加速度測量演示儀。
背景技術：
：現(xiàn)有的重力加速度測量和演示裝置，由于數(shù)據(jù)采集與結(jié)果的顯示不在同一個裝置上；因此使得操作過程復雜，不便于重力加速度的測量和演示。上述裝置還存在著用于顯示實驗結(jié)果數(shù)據(jù)的顯示窗偏小的缺陷，因此不便于大家觀察，導致演示效果不明顯。
實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術問題是提供一種能實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和顯示一體化的重力加速度測量演示儀。為了解決上述技術問題，本實用新型提供一種重力加速度測量演示儀，包括底座組件和重垂線組件，在底座組件上豎直地設有刻度尺，在刻度尺上設有至少一個光電計時器，在刻度尺的頂部設有電磁鐵；刻度尺上還設有用于控制電磁鐵和光電計時器的控制盒。作為本實用新型的重力加速度測量演示儀的改進光電計時器包括與刻度尺相連的盒體，在盒體上分別設有落球光電傳感窗口、數(shù)碼顯示窗口和電源及控制信號輸入插座，電源及控制信號輸入插座與位于盒體內(nèi)的計時和數(shù)碼顯示電路相連。作為本實用新型的重力加速度測量演示儀的進一步改進計時和數(shù)碼顯示電路由依次相連的落球光電傳感電路、單片機電路和顯示電路組成，電源及控制信號輸入插座與單片機電路相連。作為本實用新型的重力加速度測量演示儀的進一步改進控制盒包括固定在刻度尺上的盒體，在盒體上分別設有啟動光電傳感窗口和電源及控制信號輸出端，在盒體內(nèi)設有相連的電源和主控電路；主控電路分別與電源及控制信號輸出端和電磁鐵相連；電源及控制信號輸出端與電源及控制信號輸入插座相連。作為本實用新型的重力加速度測量演示儀的進一步改進主控電路包括依次相連的啟動光電傳感電路、落球控制信號電路和電磁鐵控制電路；落球控制信號電路與電源及控制信號輸出端相連，電磁鐵控制電路與電磁鐵相連。作為本實用新型的重力加速度測量演示儀的進一步改進底座組件包括底座，在底座上設有刻度尺基座，刻度尺與刻度尺基座相連，在刻度尺基座設有與電源相連的帶有電源開關的交流電源插座，在底座上還分別安裝有水平調(diào)整螺旋和落球通道，落球通道的進口端的中心與電磁鐵的中心位于同一垂直線上。本實用新型的重力加速度測量演示儀，能將重力加速度測量和演示中的數(shù)據(jù)采集和顯示實現(xiàn)一體化，使數(shù)據(jù)顯示直觀明了；因此具有自動化程度和測量精度高、同步性強、一次操作能測出多個數(shù)據(jù)、使用方便等優(yōu)點。本實用新型的重力加速度測量演示儀特別適合學校和科研單位的使用，是一種具有廣泛推廣價值的實驗演示裝置。以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式作進一步詳細說明。圖1是本實用新型的重力加速度測量演示儀的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中的光電計時器3的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖1中的控制盒5的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖2中的計時和數(shù)碼顯示電路34的具體電路圖；圖5是圖3中的主控電路55的具體電路圖。具體實施方式實施例l、一種重力加速度測量演示儀，由電磁鐵l、重垂線組件2、3個光電計時器3、刻度尺4、控制盒5和底座組件6組成。底座組件6包括底座61，刻度尺基座62固定設置在底座61上。在刻度尺基座62上設有帶有電源開關的交流電源插座63，在底座61上還分別設有水平調(diào)整螺旋64和落球通道65?？潭瘸?固定地豎直設置在刻度尺基座62上，為了便于攜帶，刻度尺4可設計成可折疊的上下兩截式的形狀。在刻度尺4的頂部設有電磁鐵1;電磁鐵l的中心與落球通道65的進口端651的中心位于同一垂直線上。在刻度尺4上設有3個光電計時器3，這3個光電計時器3分別位于刻度尺4的不同高度位置處。每個光電計時器3包括盒體31，在盒體31上挖有落球光電傳感窗口32和數(shù)碼顯示窗口33，在盒體31上還設有電源及控制信號輸入插座35;在盒體31內(nèi)設有計時和數(shù)碼顯示電路34。該計時和數(shù)碼顯示電路34由依次相連的落球光電傳感電路341、單片機電路342和顯示電路343組成。落球光電傳感電路341對應于落球光電傳感窗口32，即光線能透過落球光電傳感窗口32由落球光電傳感電路341作接收。顯示電路343對應于數(shù)碼顯示窗口33，即顯示電路343顯示的數(shù)據(jù)能透過數(shù)碼顯示窗口33作顯示，便于使用者觀察數(shù)據(jù)。單片機電路342與電源及控制信號輸入插座35相連。計時和數(shù)碼顯示電路34具體可采用如圖4所示的電路圖。由于在刻度尺4上沿著刻度尺4的高度方向開有一條0.5厘米寬的細槽，因此盒體31可沿著此細槽上下滑動用來調(diào)節(jié)所需高度；當移動到所需高度時，可利用螺栓將盒體31固定在刻度尺4上。在刻度尺4上還設有控制盒5。控制盒5包括固定在刻度尺4上的盒體51，在盒體51上挖有啟動光電傳感窗口52，在盒體51上還設有電源及控制信號輸出端53;在盒體51內(nèi)設有電源54和主控電路55，此電源54的一端與帶有電源開關的交流電源插座63相連、另一端與主控電路55相連。電源54負責將220伏交流電壓轉(zhuǎn)換成低壓直流電供主控電路55使用。主控電路55包括依次相連的啟動光電傳感電路551、落球控制信號電路552和電磁鐵控制電路553，因此電源54分別對啟動光電傳感電路551、落球控制信號電路552和電磁鐵控制電路553提供低壓直流電源。啟動光電傳感電路551與啟動光電傳感窗口52相對應，即光線能透過啟動光電傳感窗口52由啟動光電傳感電路551作接收。落球控制信號電路552與電源及控制信號輸出端53相連，電磁鐵控制電路553與電磁鐵1相連。主控電路55具體可采用如圖5所示的電路圖。電源及控制信號輸出端53與電源及控制信號輸入插座35相連。重垂線組件2由依次相連的鐵質(zhì)吸環(huán)21、垂線22和重垂23組成。本實用新型的重力加速度測量演示儀，具體工作過程如下1、將交流電源插座63外接交流電源，再打開電源開關，電源54負責將輸入的220伏交流電轉(zhuǎn)換成低壓直流電供主控電路55使用；主控電路55中的電磁鐵控制電路553輸出有效，使電磁鐵l通電，電磁鐵l就具有磁性。接著將鐵質(zhì)吸環(huán)21吸附在電磁鐵l的中心上，將重垂23放入落球通道65的進口端651。通過水平調(diào)整螺旋64，使底座組件6處于水平狀態(tài)，即使刻度尺4處于垂直狀態(tài)；此時光電計時器3的落球光電傳感窗口32正好對準垂線22。上述調(diào)整工作完成后，去除重垂線組件2。2、調(diào)節(jié)3個光電計時器3，使其分別位于刻度尺4的不同高度位置處。將小球吸在電磁鐵l上，然后用一根直徑為0.3毫米左右的白色細棒，迅速地在控制盒5的啟動光電傳感窗口52遮擋一下(細棒距離啟動光電傳感窗口52應小于2厘米)。這時，如圖5所示，由于啟動光電傳感電路551是由紅外發(fā)射管L3和紅外接收管L4組成的紅外反射接收電路；因此當有障礙物遮擋時，L3發(fā)出的光線被L4接收，L4就輸出信號通過落球控制信號電路552傳遞至電磁鐵控制電路553，電磁鐵控制電路553使電磁鐵1失電，這樣小球就自由下落。與此同時，落球控制信號電路552將信號依次通過電源及控制信號輸出端53、電源及控制信號輸入插座35傳遞給單片機電路342，通知單片機電路342開始計時。如圖4所示，由于落球光電傳感電路34I是由紅外發(fā)射管L1和紅外接收管L2組成的紅外反射接收電路，當有障礙物遮擋時，L1發(fā)出的光線被L2接收。因此當小球下落經(jīng)過落球光電傳感窗口32時，落球光電傳感電路341將信號傳遞給單片機電路342,通知單片機電路342計時結(jié)束。單片機電路342就將計算所得的時間通過顯示電路343在數(shù)碼顯示窗口33處作顯示。小球的位移(即小球相對于每個光電計時器3的距離)可從刻度尺4上讀出。在本實用新型的重力加速度測量演示儀中共設有3個光電計時器3，從小球開始下落時，每個光電計時器3內(nèi)的單片機電路342均同時開始計時。小球最終從進口端651落入落球通道65，再從落球通道65的出口端滑出供人們收集。3、當需要重復使用本實用新型的重力加速度測量演示儀時，首先用物體(實驗者的手也可以)遮擋一下各個光電計時器3的落球光電傳感窗口32，使得落球光電傳感電路341將信號傳遞給單片機電路342對顯示電路343做"清0"處理。本實用新型的重力加速度測量演示儀可用于研究自由下落物體運動的特性和測量當?shù)氐闹亓铀俣鹊膅值。工作原理如下假設第一個光電計時器3所顯示的時間為tl，那么從刻度尺4上讀出的小球的相應位移為S1;同理，第二個光電計時器3所顯示的時間為t2,小球的相應位移為S2;第三個光電計時器3所顯示的時間為t3，小球的相應位移為S3;根據(jù)如下已知的公式，就可以算出g值:使用本實用新型的重力加速度測量演示儀，我們測試了某地的g值，實驗結(jié)果如表1所示。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>通過上述實驗，我們可以得出如下結(jié)論:結(jié)論1:可以驗證在重力加速度一定的情況下，自由下落物體運動速度與時間成正比。結(jié)論2:通過所測得的數(shù)據(jù)得出實驗地點的重力加速度的平均值為9.75(n/m)。最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本實用新型的一個具體實施例。顯然，本實用新型不限于以上實施例，還可以有許多變形。本領域的普通技術人員能從本實用新型公開的內(nèi)容直接導出或聯(lián)想到的所有變形，均應認為是本實用新型的保護范圍。權利要求1、一種重力加速度測量演示儀，包括底座組件(6)和重垂線組件(2)，在底座組件(6)上豎直地設有刻度尺(4)，其特征是在刻度尺(4)上設有至少一個光電計時器(3)，在刻度尺(4)的頂部設有電磁鐵(1)；所述刻度尺(4)上還設有用于控制電磁鐵(1)和光電計時器(3)的控制盒(5)。2、根據(jù)權利要求l所述的重力加速度測量演示儀，其特征是所述光電計時器(3)包括與刻度尺(4)相連的盒體(31),在盒體(31)上分別設有落球光電傳感窗口(32)、數(shù)碼顯示窗口(33)和電源及控制信號輸入插座(35)，所述電源及控制信號輸入插座(35)與位于盒體(31)內(nèi)的計時和數(shù)碼顯示電路(34)相連。3、根據(jù)權利要求2所述的重力加速度測量演示儀，其特征是所述計時和數(shù)碼顯示電路(34)由依次相連的落球光電傳感電路(341)、單片機電路(342)和顯示電路(343)組成，所述電源及控制信號輸入插座(35)與單片機電路(342)相連。4、根據(jù)權利要求3所述的重力加速度測量演示儀，其特征是所述控制盒(5)包括固定在刻度尺(4)上的盒體(51)，在盒體(51)上分別設有啟動光電傳感窗口(52)和電源及控制信號輸出端(53)，在盒體(51)內(nèi)設有相連的電源(54)和主控電路(55);所述主控電路(55)分別與電源及控制信號輸出端(53)和電磁鐵(1)相連；所述電源及控制信號輸出端(53)與電源及控制信號輸入插座(35)相連。5、根據(jù)權利要求4所述的重力加速度測量演示儀，其特征是所述主控電路(55)包括依次相連的啟動光電傳感電路(551)、落球控制信號電路(552)和電磁鐵控制電路(553);落球控制信號電路(552)與電源及控制信號輸出端(53)相連，電磁鐵控制電路(553)與電磁鐵(1)相連。6、根據(jù)權利要求5所述的重力加速度測量演示儀，其特征是所述底座組件(6)包括底座(61)，在底座(61)上設有刻度尺基座(62)，所述刻度尺(4)與刻度尺基座(62)相連，在刻度尺基座(62)上設有與電源(54)相連的帶有電源開關的交流電源插座(63)，在底座(61)上還分別安裝有水平調(diào)整螺旋(64)和落球通道(65)，所述落球通道(65)的進口端(651)的中心與電磁鐵(1)的中心位于同一垂直線上。專利摘要本實用新型公開了一種重力加速度測量演示儀，包括底座組件(6)和重垂線組件(2)，在底座組件(6)上豎直地設有刻度尺(4)，在刻度尺(4)上設有至少一個光電計時器(3)，在刻度尺(4)的頂部設有電磁鐵(1)；所述刻度尺(4)上還設有用于控制電磁鐵(1)和光電計時器(3)的控制盒(5)。使用本實用新型的重力加速度測量演示儀，能實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和顯示的一體化。文檔編號G09B23/10GK201060581SQ20072011033公開日2008年5月14日申請日期2007年6月14日優(yōu)先權日2007年6月14日發(fā)明者勇孫申請人:勇孫