一种三线摆实验仪制造技术

本实用新型专利技术涉及一种三线摆实验仪，包括底板，底板上安装立杆，立杆顶部安装支架，支架下端中心固定安装有上旋转圆盘，上旋转圆盘的下端面连接三线摆头，三线摆头的下端连接下旋转圆盘；支架下端安装指针，下旋转圆盘的圆周边上安装圆周角度刻度条，指针与刻度条相互平行；三线摆实验仪还包括两套光电门，均由聚光灯泡和光敏管组成，分别为检偏光电门和计时光电门，检偏光电门和计时光电门均分别连接至数字毫秒计，数字毫秒计镶嵌安装在底板上。这种三线摆实验仪，增加三线摆长、控制下圆盘的摆幅，减小因近似而产生的误差，保证下圆盘为定轴摆动，限制因测量产生的误差，测量精度得以提高、操作更稳定方便、外观得到较大改善。

【技术实现步骤摘要】
一种三线摆实验仪
本技术属于实验仪器
，具体涉及一种三线摆实验仪。
技术介绍
转动惯量是理论力学中一个基本的物理量，其值取决于物体的形状、质量分布以及所选转轴的位置。对于几何形状简单、质量分布均匀的刚体，可以直接用公式计算出它相对于某一确定转轴的转动惯量，但对于外形复杂和质量分布不均匀的物体，只能通过实验方法来精确测定其转动惯量。因此，实验方法来测量刚体转动惯量显得更为重要。三摆线法是测量物体转动惯量的重要方法，具有图像清晰、操作简便易行、适合各种形状等优点。一直以来，三线摆测量物体转动惯量实验是理工科物理实验中最常见的实验项目。为满足振动系统线性要求，实验过程中须使摆角小于5度，然而由于教学仪器精度较低，学生在实验过程中易出现摆角偏大的情况。已有文献中对这一问题产生的误差研究甚少，少数文献只是理论估计误差大小，没有给出详细验证分析。实验中产生测量误差最大的两个原因，是摆动周期的测定和推导公式中假设上下圆盘中心轴在摆动过程中不动不能满足；周期测定采用机械秒表或电子秒表时，启、停计时误差很大。三线摆法存在因实验装置和人工操作引起实验误差的弊端，严重影响测量结果的准确性。
技术实现思路
本技术的目的是解决现有的三线摆法存在因实验装置和人工操作引起实验误差的弊端，严重影响测量结果的准确性的技术问题。为此，本技术提供了一种三线摆实验仪，包括底板，底板上安装有立杆，立杆顶部安装支架，所述的立杆有三个，在底板上均匀分布，支架下端中心通过螺栓固定安装有上旋转圆盘，上旋转圆盘的下端面连接有三线摆头，三线摆头的下端连接有下旋转圆盘；所述的支架下端安装一个固定的指针，下旋转圆盘的圆周边上安装一个圆周角度刻度条，支架下端的指针与下旋转圆盘上的刻度条相互平行；所述的三线摆实验仪还包括两套光电门，均由聚光灯泡和光敏管组成，分别为检偏光电门和计时光电门，检偏光电门和计时光电门均分别连接至数字毫秒计，数字毫秒计镶嵌安装在底板上。所述的检偏光电门包括聚光灯泡和光敏管，聚光灯泡安装在上旋转圆盘下端中心位置，下旋转圆盘中心开有小孔，底板上位于下旋转圆盘中心正下方设置有光敏管，光敏管输出信号接至一个数字毫秒计的控制端；所述的计时光电门也包括聚光灯泡和光敏管，聚光灯泡安装在下旋转圆盘的盘壁上，光敏管安装在下旋转圆盘旁边并与聚光灯泡相对，光敏管的输出信号接至数字毫秒计。所述的上旋转圆盘的盘壁上焊接有三个绕线轴套，三个绕线轴套分别位于三线摆头在上旋转圆盘上的三个连接点的正上方，绕线轴套的内部安装有绕线轴。所述的下旋转圆盘上的圆周角度刻度条，角度从0到360度刻线标注，精度为0.1度刻线。所述的底板通过地脚调节螺钉固定安装在桌面上。本技术的有益效果：本技术提供的这种三线摆实验仪，增加三线摆长、控制下圆盘的摆幅，减小因近似而产生的误差，保证下圆盘为定轴摆动，限制因测量产生的误差。在同一摆上测量与复杂构件高度相仿、质量相同，且形状规则、质量分布均匀砝码的转动惯量，与理论结果进行比较，对测量结果进行标定、修正。测量精度得以提高、操作更稳定方便、外观得到较大改善。附图说明以下将结合附图对本技术做进一步详细说明。图1是本技术的结构示意图。附图标记说明：1、底板；2、立杆；3、支架；4、上旋转圆盘；5、三线摆头；6、下旋转圆盘；7、数字毫秒计。具体实施方式实施例1：本实施例提供一种三线摆实验仪，如图1所示，包括底板1，底板1上安装有立杆2，立杆2顶部安装支架3，为保障下圆盘摆动过程中的稳定性，将之前的一根支撑杆改为三根立杆2，并要求三根杆之间角度以及安装位置要有利于摆角的调节，立杆2在底板1上均匀分布，支架3下端中心通过螺栓固定安装有上旋转圆盘4，上旋转圆盘4的下端面连接有三线摆头5，三线摆头5的下端连接有下旋转圆盘6；支架3下端安装一个固定的指针，下旋转圆盘6的圆周边上安装一个圆周角度刻度条，支架3下端的指针与下旋转圆盘6上的刻度条相互平行；三线摆实验仪还包括两套光电门，均由聚光灯泡和光敏管组成，分别为检偏光电门和计时光电门，检偏光电门和计时光电门均分别连接至数字毫秒计7，数字毫秒计7镶嵌安装在底板1上。本实施例针对实验过程中易出现摆角偏大的情况的问题，进行系统的实验研究和理论分析，并给出大角度摆动时对测得转动惯量结果的简易修正方法，针对实验中产生测量误差最大的两个原因，该三线摆实验仪采用数字毫秒计7进行计时测量周期，避免启、停误差，同时通过对数字毫秒计和测试装置系统进行改进，通过检偏光电门和计时光电门，实现自动检测上旋转圆盘4和下旋转圆盘6是否同心，一旦检出偏心则立即将计时废除(数字毫秒计自动复零)，从而保证所计时间是两盘在同心状态下的摆动周期值。实施例2：本实施例对三线摆实验仪的两套光电门进一步进行描述，检偏光电门包括聚光灯泡和光敏管，聚光灯泡安装在上旋转圆盘4下端中心位置，下旋转圆盘6中心开有小孔，底板1上位于下旋转圆盘6中心正下方设置有光敏管，光敏管输出信号接至一个数字毫秒计7的控制端，检偏光电门用于检验上旋转圆盘4和下旋转圆盘6是否同心，当上旋转圆盘4和下旋转圆盘6同心时，聚光灯发出的光恰好照至光敏管上，光敏管的输出信号接至数字毫秒计7的控制端，上旋转圆盘4和下旋转圆盘6偏心时，该信号迫使数字毫秒计7自动复零，最中测得的时间和周期是两盘在同心状态下的摆动周期值。计时光电门也包括聚光灯泡和光敏管，聚光灯泡安装在下旋转圆盘6的盘壁上，光敏管安装在下旋转圆盘6旁边并与聚光灯泡相对，光敏管的输出信号接至数字毫秒计7。下旋转圆盘6在偏摆过程中，聚光灯泡和光敏管每次对接则计数一次。实施例3：在上述两个实施例的基础上，进一步地，上旋转圆盘4的盘壁上焊接有三个绕线轴套，三个绕线轴套分别位于三线摆头5在上旋转圆盘4上的三个连接点的正上方，绕线轴套的内部安装有绕线轴。绕线轴使得上旋转圆盘4上绕线方便，摆线长度调节更容易。下旋转圆盘6上的圆周角度刻度条，角度从0到360度刻线标注，精度为0.1度刻线。转动下旋转圆盘6时，可观察到指针经过刻度的角度数值，来实现精确控制转动角度小于５度。底板1通过地脚调节螺钉固定安装在桌面上。下旋转圆盘6的上端粘贴有机玻璃盖，有机玻璃盖的表面放置有重力圆柱。本技术中三线摆实验仪的测量结果的计算过程为已知算法，在实施例中不做详细描述，具体可参见三线摆实验仪应用过程。以上例举仅仅是对本技术的举例说明，并不构成对本技术的保护范围的限制，凡是与本技术相同或相似的设计均属于本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三线摆实验仪，包括底板（1），底板（1）上安装有立杆（2），立杆（2）顶部安装支架（3），其特征在于：所述的立杆（2）有三个，在底板（1）上均匀分布，支架（3）下端中心通过螺栓固定安装有上旋转圆盘（4），上旋转圆盘（4）的下端面连接有三线摆头（5），三线摆头（5）的下端连接有下旋转圆盘（6）；所述的支架（3）下端安装一个固定的指针，下旋转圆盘（6）的圆周边上安装一个圆周角度刻度条，支架（3）下端的指针与下旋转圆盘（6）上的刻度条相互平行；所述的三线摆实验仪还包括两套光电门，均由聚光灯泡和光敏管组成，分别为检偏光电门和计时光电门；检偏光电门和计时光电门均分别连接至数字毫秒计（7），数字毫秒计（7）镶嵌安装在底板（1）上；所述的检偏光电门包括聚光灯泡和光敏管，聚光灯泡安装在上旋转圆盘（4）下端中心位置，下旋转圆盘（6）中心开有小孔，底板（1）上位于下旋转圆盘（6）中心正下方设置有光敏管，光敏管输出信号接至数字毫秒计（7）的控制端；所述的计时光电门也包括聚光灯泡和光敏管，聚光灯泡安装在下旋转圆盘（6）的盘壁上，光敏管安装在下旋转圆盘（6）旁边并与聚光灯泡相对，光敏管的输出信号接至数字毫秒计（7）；所述的上旋转圆盘（4）的盘壁上焊接有三个绕线轴套，三个绕线轴套分别位于三线摆头（5）在上旋转圆盘（4）上的三个连接点的正上方，绕线轴套的内部安装有绕线轴。...

【技术特征摘要】
1.一种三线摆实验仪，包括底板（1），底板（1）上安装有立杆（2），立杆（2）顶部安装支架（3），其特征在于：所述的立杆（2）有三个，在底板（1）上均匀分布，支架（3）下端中心通过螺栓固定安装有上旋转圆盘（4），上旋转圆盘（4）的下端面连接有三线摆头（5），三线摆头（5）的下端连接有下旋转圆盘（6）；所述的支架（3）下端安装一个固定的指针，下旋转圆盘（6）的圆周边上安装一个圆周角度刻度条，支架（3）下端的指针与下旋转圆盘（6）上的刻度条相互平行；所述的三线摆实验仪还包括两套光电门，均由聚光灯泡和光敏管组成，分别为检偏光电门和计时光电门；检偏光电门和计时光电门均分别连接至数字毫秒计（7），数字毫秒计（7）镶嵌安装在底板（1）上；所述的检偏光电门包括聚光灯泡和光敏管，聚光灯泡安装在上旋转圆盘（4）...

【专利技术属性】
技术研发人员：朵军，王晓民，刘焕德，余兴昌，
申请(专利权)人：青海大学，
类型：新型
国别省市：青海,63