重力加速度测试仪制造技术

本发明专利技术公开了重力加速度测试仪，包括长方形磁铁、绝缘连通器、稳恒直流电源以及双刀双掷开关，绝缘连通器包括两个对称设置的液体通道，所述液体通道在绝缘连通器的底部连通，液体通道沿竖直方向设置，绝缘连通器的底端的两侧设置电极，长方形磁铁设置在绝缘连通器的下部；液体通道中设置有液体电阻；通过调节稳恒直流电源，改变电流大小或者通过改变磁铁数目改变磁感应强度从而改变连通器两端的液面高度差，高度差就反映了重力差，进行计算即可得到实验当地的重力加速度，双刀双掷开关能切换纯铜片电极的极性，反向镀铜，使液面由左高右低变为左低右高或者由左低右高变为左高右低，采用电流的对称测量法消除热电和热磁副效应，测量结果更准确。

Gravitational acceleration tester

【技术实现步骤摘要】
重力加速度测试仪
本专利技术属于物理教学实验装置领域，具体涉及一种重力加速度测试仪。
技术介绍
重力加速度(Gravitationalacceleration)是物理学中一个十分重要的物理量，它是指一个物体受重力作用的情况下所具有的加速度。也叫自由落体加速度，用g表示，方向竖直向下。由于受地球自转的影响，同一纬度，不同海拔高度地区的重力加速度稍有差异；同一海拔高度、不同纬度地区的重力加速度也不是完全一致的。因此重力加速度的测定对理论、生产和科学研究均具有重要意义。目前高中物理实验中测量重力加速度常用的方法有单摆法，打点计时器法、斜槽法等。在“用单摆测定重力加速度”的实验中,安装实验装置后，测得单摆的摆长为L，然后让小球在竖直平面内小角度摆动。当小球某次经过最低点时开始计时，在完成N次全振动时停止计时，测得时间为t。单摆的周期为根据摆长周期可得但是单摆实验不可避免的会出现两个问题：摆长的测量中，受摆球质心难以确定的影响，获得准确的摆长值较为困难；测周期时，由于是人工操作秒表开始或停止计时，会出现超前或滞后计时的情况，存在较大的计时误差。在阻力很小的情况下，物体只受重力的作用从静止开始下落的运动，是一种自由落体运动,其加速度即为重力加速度。打点计时器和斜槽法都是利用测出物体下落的位移与时间，则可利用匀变速直线运动的规律求出重力加速度，但是摩擦力、空气阻力会给测量结果带来误差并且操作复杂，数据处理繁杂。近年来，基于现有的研究方案与成果，结合DIS系统提出一种测量重力加速度的方法，现在市面上有用某仪器公司生产的实验仪器做此实验的，但是摩擦力仍有较大的影响，且不太适合让高中学生来自己动手做，原因是该实验过程太依赖于传感器、计算机这些电子设备，它们就像一个黑匣子，学生即使不太能理解整个实验的原理也能将实验做完，这不利于学生探究高中物理实验的本质，并且用挡光片的平均速度代替瞬时速度也会影响测量的结果。所以目前急需一个仪器来测量重力加速度：它必须操作简单、易实现，且具有创新性，还能够让学生比较容易掌握其中的原理和物理知识。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种重力加速度测试仪，结合高中化学和物理学科相关知识从创新性的非静力学角度出发研制的一款可以简单、直观、准确的测量重力加速度的新型仪器。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：电流垂直于外磁场通过液体电阻时，导电液体在电磁场中受到安培力，那么载流子会发生偏转，使溶液整体向受力方向移动，在垂直于电流和磁场的方向产生一附加压强，从而在连通器的两侧产生液面差；当液面差稳定时液体压力和安培力平衡，这时读出左侧刻度为h1和右侧刻度h2得到高度差h＝|h1-h2|,即产生重力差。重力差G＝mg＝ps＝ρghad与安培力F＝BIa相等时液面差保持稳定，通过这一关系可以定量的计算出当地的重力加速度大小与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：(1)通过调节稳恒直流电源，改变电流大小或者通过改变磁铁数目改变磁感应强度从而改变连通器两端的液面高度差，高度差就反映了重力差，根据公式进行计算即可得到实验当地的重力加速度，双刀双掷开关能切换纯铜片电极的极性，反向镀铜，使液面由左高右低变为左低右高或者由左低右高变为左高右低，采用电流的对称测量法消除各种热电和热磁副效应，测量结果更准确；记录每次产生的高度差，带入计算公式，进行计算，得到当地的重力加速度，测量结果更准确；(2)本专利技术是结合初高中化学和物理学科相关知识创新性的从非静力学角度出发研制的一款可以简单、直观、准确测量重力加速度的新型仪器；减小了传统时间、距离测量仪器的测量误差，用结合连通器以及电磁原理使液体电阻在连通器内产生高度差来反映重力，克服了传统仪器中摩擦力的影响；(3)本专利技术所涉及的原理简单，涉及知识面广泛，本仪器的原理涉及到初高中电磁学、力学、连通器以及电化学的相关知识，简单明了，符合普通高中生普遍的认识水平，且具有一定的探究性；(4)本专利技术利于培养学生的科学素养和创新能力，把创新实验和物理教学有机融合有利于激发学生的学习兴趣，培养学生的发散思维和调动学生的创新热情；然后，可操作性强，易于老师演示以及中学生自己动手操作，经过多次验证，其误差在0.6％左右，大大提高了测量重力加速度的精度，测量结果与公认标准非常的接近；(5)相比于数字化实验本专利技术仪器更体现物理思维，学生从实验过程中掌握、运用了物理知识；本仪器对测量手段处理也进行了创新。进一步的，本专利技术采用硫酸铜作为液体电阻，同时采用纯铜作为电极，在发生电化学反应时不产生气体，而且结合双刀双掷开关能使两个电极反向镀铜，延长电极使用率，硫酸铜溶液为蓝色，液面变化更明显，观察液面更加清楚。进一步的，绝缘连通器采用无色亚克力板制作，便于观察液体的变化。进一步的，液体通道上设置放大透镜，绝缘连通器两侧上部液体通道的间距小于下部液体通道的间距，对比更加明显，有利于清楚而且快速观察液面所在的刻度。进一步的，绝缘连通器的底部设置有支架和底座，支架设置在底座上方，双刀双掷开关以及稳恒直流电源均设置在底座上；底座采用多孔平台，装置的组件可以实现模块化安装，有利于提高实验平台的使用率，节省成本，而且能进一步提高学生对装置的认识。附图说明图1为本专利技术结构主视示意图。图2为本专利技术侧视图。附图中，1-恒流源电压电流读数显示屏，2-电流粗调旋钮，3-电流微调旋钮，4-电源开关，5-负极接口，6-接地端，7-正极接口，8-导线，9-固定按钮，10-长方形磁铁，11-支架,12-铜片,13-双刀双掷开关，14-硫酸铜溶液，15-绝缘连通器，16-放大透镜，17-木架，19-电压微调旋钮，18-电压粗调旋钮。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。以下给出本专利技术仪器的具体实施详例，需要说明的是本专利技术仪器并不局限于以下具体实例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本专利技术的保护范围。如图1所示，重力加速度测试仪，包括长方形磁铁10、绝缘连通器15、稳恒直流电源1以及双刀双掷开关13，绝缘连通器15包括两个对称设置的液体通道，所述液体通道在绝缘连通器15的下部连通，液体通道上部沿竖直方向设置，液体通道底部水平设置，绝缘连通器15的底部水平段内设置有两个电极，两个电极分别设置所述水平段的顶面和底面；液体通道中设置有液体电阻；绝缘连通器15的下部设置有两块长方形磁铁10，长方形磁铁10的磁场方向垂直于液体通道中液体的流动方，向双刀双掷开关13正接线柱和负接线柱分别通过导线8与稳恒直流电源1正负极连接，绝缘连通器15的两个电极连接双刀双掷开关8的正接线柱和负接线柱。稳恒直流电源1上设置有电流粗调旋钮2、电流微调旋钮3、电源开关4、负极接口5、接地6以及正极接口7；液体电阻采用硫酸铜溶液，密度为ρ＝1.096g/cm3，电极采用纯度不低于99.9％的纯铜片；绝缘连通器15采用无色亚克力板制作；绝缘连通器15的两侧均设置有刻度，刻度的最小本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.重力加速度测试仪，其特征在于，包括长方形磁铁(10)、绝缘连通器(15)、稳恒直流电源(1)以及双刀双掷开关(13)，绝缘连通器(15)包括两个对称设置的液体通道，所述液体通道在绝缘连通器(15)的下部连通，液体通道上部沿竖直方向设置，液体通道底部水平设置，绝缘连通器(15)的底部水平段内设置有两个电极，两个电极分别设置所述水平段的顶面和底面；液体通道中设置有液体电阻；绝缘连通器(15)的下部设置有两块长方形磁铁(10)，长方形磁铁(10)的磁场方向垂直于液体通道中液体的流动方向，双刀双掷开关(13)正接线柱和负接线柱分别通过导线(8)与稳恒直流电源(1)正负极连接，绝缘连通器(15)的两个电极连接双刀双掷开关(8)的正接线柱和负接线柱。/n

【技术特征摘要】
1.重力加速度测试仪，其特征在于，包括长方形磁铁(10)、绝缘连通器(15)、稳恒直流电源(1)以及双刀双掷开关(13)，绝缘连通器(15)包括两个对称设置的液体通道，所述液体通道在绝缘连通器(15)的下部连通，液体通道上部沿竖直方向设置，液体通道底部水平设置，绝缘连通器(15)的底部水平段内设置有两个电极，两个电极分别设置所述水平段的顶面和底面；液体通道中设置有液体电阻；绝缘连通器(15)的下部设置有两块长方形磁铁(10)，长方形磁铁(10)的磁场方向垂直于液体通道中液体的流动方向，双刀双掷开关(13)正接线柱和负接线柱分别通过导线(8)与稳恒直流电源(1)正负极连接，绝缘连通器(15)的两个电极连接双刀双掷开关(8)的正接线柱和负接线柱。


2.根据权利要求1所述的重力加速度测试仪，其特征在于，液体电阻采用硫酸铜溶液，密度为ρ＝1.096g/cm3，电极采用纯度不低于99.9％的纯铜片。


3.根据权利要求1所述的重力加速度测试仪...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢江波，李晋晋，贺宏利，孔维福，岳辉吉，杨元勋，
申请(专利权)人：陕西师范大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61