本發(fā)明涉及一種物理實(shí)驗(yàn)裝置,尤其涉及自由落體運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試裝置。
背景技術(shù):
測(cè)量重力加速度(g,常用值9.81m/s2)是中學(xué)物理中的一個(gè)基本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,現(xiàn)在的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中使用的儀器大多是用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在系著下落重物的紙帶上進(jìn)行記錄的方法,而且實(shí)驗(yàn)儀器不便于攜帶入課堂,需要學(xué)生進(jìn)入專門的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)試。盡管有很多種方法可以測(cè)量重力加速度,而落體法測(cè)重力加速度是所有方法中最直接而又簡(jiǎn)單的方法。應(yīng)用于中學(xué)物理教學(xué)中的自由落體法測(cè)量重力加速度的關(guān)鍵技術(shù)是便于攜帶,操作簡(jiǎn)單,測(cè)試準(zhǔn)確。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
針對(duì)上述問題,本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是公開一種便于攜帶、操作簡(jiǎn)便,并能實(shí)現(xiàn)高精確度快速測(cè)量自由落體運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)儀。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種便攜式自由落體運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀,它包括底座、調(diào)節(jié)螺釘、海綿墊、保護(hù)套管、玻璃管、小鋼球、密封塞、通氣管、密封閥門、拉桿、永久磁鐵、上光電門、中光電門、下光電門、底座螺紋孔;所述的底座通過底座螺紋孔與三個(gè)調(diào)節(jié)螺釘連接;所述的底座上固定有保護(hù)套管,所述的保護(hù)套管內(nèi)底部凹槽放置有海綿墊;所述的保護(hù)套管內(nèi)螺紋連接玻璃管;所述的玻璃管外表面有長(zhǎng)度刻度標(biāo)尺,所述的玻璃管上端有密封塞;所述的密封塞固定有通氣管;所述的通氣管上端有密封閥門;所述的密封塞用螺紋連接拉桿;所述的密封塞上部放置有永久磁鐵;所述的玻璃管外有上光電門、中光電門、下光電門。
優(yōu)選的,所述底座為正三角形鋼板,所述保護(hù)套管與底座固定為一體,并且保護(hù)套管有內(nèi)螺紋。
優(yōu)選的,所述玻璃管外表面有長(zhǎng)度刻度標(biāo)尺,玻璃管下部有外螺紋與保護(hù)套管連接在一起。
優(yōu)選的,所述永久磁鐵為圓環(huán)狀。
優(yōu)選的,所述密封塞下部中間為半圓形凹槽,凹槽深度為實(shí)驗(yàn)用小鋼球直徑的三分之一到二分之一。
優(yōu)選的,所述密封塞可以通過推拉拉桿在玻璃管內(nèi)的整個(gè)長(zhǎng)度范圍內(nèi)上下移動(dòng),拉桿長(zhǎng)度略大于玻璃管長(zhǎng)度,拉桿與密封塞通過螺紋連接。
可選的,所述通氣管上端的密封閥門打開,玻璃管內(nèi)保持實(shí)驗(yàn)所在地的正常氣壓;關(guān)閉密封閥門,并拉動(dòng)拉桿讓密封塞從玻璃管底部移動(dòng)到上端,可把玻璃管內(nèi)簡(jiǎn)單快速地抽為接近真空。
可選的,所述通氣管可與外部氣泵等設(shè)備連接,可以將玻璃管內(nèi)抽取高真空度或充氣為高氣壓。
可選的,本發(fā)明光電門可選上、中、下三個(gè)光電門,或只選兩個(gè)光電門。
本發(fā)明的有益效果為:該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,便于攜帶,操作簡(jiǎn)便,玻璃管內(nèi)易于快速實(shí)現(xiàn)較高的真空度,該裝置可實(shí)現(xiàn)正常氣壓下與較高真空度下的自由落體重力加速度高精度測(cè)量實(shí)驗(yàn),通過連接外部氣泵等設(shè)備可實(shí)現(xiàn)多種氣壓下的自由落體運(yùn)動(dòng)高精度測(cè)量。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的一種便攜式的自由落體運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明的拿掉永久磁鐵后小鋼球的自由落體示意圖。
圖3為本發(fā)明的自由落體運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)完畢后實(shí)驗(yàn)儀收起方式示意圖。
圖4為本發(fā)明的底座及保護(hù)套管與底座螺紋孔示意圖。
圖5為圓環(huán)狀永久磁鐵示意圖。
圖中:1底座、2調(diào)節(jié)螺釘、3海綿墊、4保護(hù)套管、5玻璃管、6小鋼球、7密封塞、8通氣管、9密封閥門、10拉桿、11永久磁鐵、12上光電門、13中光電門、14下光電門、15底座螺紋孔。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明了,下面將結(jié)合具體實(shí)施例并參照附圖,對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)描述;顯然,這些描述只是示例性的,而非要限制本發(fā)明的范圍;此外,在以下說明中,省略了對(duì)公知結(jié)構(gòu)和技術(shù)的描述,以避免不必要的混淆本發(fā)明的概念。
圖1為本發(fā)明的一種便攜式的自由落體運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀結(jié)構(gòu)示意圖。本申請(qǐng)的測(cè)量裝置包括底座1、調(diào)節(jié)螺釘2、海綿墊3、保護(hù)套管4、玻璃管5、小鋼球6、密封塞7、通氣管8、密封閥門9、拉桿10、永久磁鐵11、上光電門12、中光電門13、下光電門14、底座螺紋孔15;所述的底座1通過底座螺紋孔15與三個(gè)調(diào)節(jié)螺釘2連接;所述的底座1上固定有保護(hù)套管4,所述的保護(hù)套管4內(nèi)放置有海綿墊3;所述的保護(hù)套管4內(nèi)螺紋連接玻璃管5;所述的玻璃管5外表面有長(zhǎng)度刻度標(biāo)尺,所述的玻璃管5上端有密封塞7;所述的密封塞7固定有通氣管8;所述的通氣管8上端有密封閥門9;所述的密封塞用螺紋連接拉桿10;所述的密封塞7上部放置永久磁鐵11;所述的玻璃管5外安裝有上光電門12、中光電門13、下光電門14。
進(jìn)一步的,所述底座1為正三角形鋼板并有三個(gè)螺紋孔,所述保護(hù)套管4與底座1固定為一體,并且保護(hù)套管4有內(nèi)螺紋。
進(jìn)一步的,所述玻璃管5外表面有長(zhǎng)度刻度標(biāo)尺,玻璃管5下部有外螺紋與保護(hù)套管4連接在一起。
進(jìn)一步的,所述永久磁鐵11為圓環(huán)狀。
進(jìn)一步的,所述密封塞7下部中間為半圓形凹槽,凹槽深度為實(shí)驗(yàn)用小鋼球6直徑的三分之一到二分之一。
進(jìn)一步的,所述密封塞7可以通過推拉拉桿10在玻璃管5內(nèi)的整個(gè)長(zhǎng)度范圍內(nèi)上下移動(dòng),拉桿10的長(zhǎng)度略大于玻璃管5的長(zhǎng)度,拉桿10與密封塞7通過螺紋連接。
進(jìn)一步的,所述通氣管8上端的密封閥門9打開,玻璃管5內(nèi)保持實(shí)驗(yàn)所在地的正常氣壓,可實(shí)現(xiàn)正常氣壓下的自由落體運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn);關(guān)閉密封閥門9,并拉動(dòng)拉桿10讓密封塞7從玻璃管5的底部移動(dòng)到上端,可把玻璃管5內(nèi)簡(jiǎn)單快速地抽為接近真空,可實(shí)現(xiàn)接近真空的自由落體運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)。
進(jìn)一步的,所述通氣管8可與外部氣泵等設(shè)備連接,可以將玻璃管5內(nèi)抽取高真空度或充氣為高氣壓,實(shí)現(xiàn)多種氣壓下的自由落體運(yùn)動(dòng)高精度測(cè)量。
進(jìn)一步的,本發(fā)明光電門可選上光電門12、中光電門13、下光電門14三個(gè)光電門,或只選兩個(gè)光電門。
圖2為本具體實(shí)施方式的工作原理圖。底座1上固定有保護(hù)套管4;保護(hù)套管4內(nèi)的底部凹槽內(nèi)放置有海綿墊3作為小鋼球6掉落的緩沖墊;將小鋼球6放在海綿墊3上;保護(hù)套管4通過螺紋連接外表面有長(zhǎng)度刻度標(biāo)尺的玻璃管5;將永久磁鐵11放置于密封塞7的上面,自下而上拉動(dòng)拉桿10將密封塞7移動(dòng)到玻璃管5的上端,由于永久磁鐵11的磁性可把小鋼球6懸掛在密封塞7的下端凹槽內(nèi)一起提升到玻璃管5的上端;可選的,在拉動(dòng)密封塞7的過程中根據(jù)通氣管8的密封閥門9打開與否可將玻璃管5內(nèi)保持實(shí)驗(yàn)所在地的正常氣壓或接近真空;實(shí)驗(yàn)裝置恢復(fù)正立后調(diào)節(jié)底座上的調(diào)節(jié)螺釘2使得玻璃管5為垂直;快速拿走永久磁鐵11,小鋼球6因失磁而自由掉落;設(shè)計(jì)精準(zhǔn)小鋼球6靜止時(shí)其所在的上光電門12到中光電門13的距離,以及中光電門13到下光電門14的距離,記錄小鋼球6經(jīng)過三個(gè)光電門的時(shí)間,通過對(duì)小鋼球6在不同位置的光電門處的速度、光電門之間的距離和通過不同光電門所用的時(shí)間即可將自由落體的原理呈現(xiàn)出來。
本發(fā)明便于攜帶,操作簡(jiǎn)單,一般學(xué)生稍加指導(dǎo)均可在短時(shí)間內(nèi)完成多種氣壓下自由落體運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)任務(wù)。
應(yīng)當(dāng)理解的是,本發(fā)明的上述具體實(shí)施方式僅僅用于示例性說明或解釋本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn),而不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。因此,在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。此外,本發(fā)明所附權(quán)利要求旨在涵蓋落入所附權(quán)利要求范圍和邊界、或者這種范圍和邊界的等同形式內(nèi)的全部變化和修改例。