一种单摆实验装置及轨迹记录装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种单摆实验装置及轨迹记录装置，涉及教学实验用具技术领域，轨迹记录装置包括壳体、安装于壳体内的传送机构、驱动传送机构的驱动机构、以及覆于传送机构表面的显色纸；所述壳体顶部开口露出显色纸；所述显色纸通过接收光发射器发出的特定波长的光而显色。单摆实验装置，包括所述的轨迹记录装置、设于所述壳体一端的挂杆、安装于挂杆上的两条细绳、以及悬挂于两条细绳之间的光发射器；所述光发射器位于所述轨迹记录装置的上方。本实用新型专利技术采用具有传送功能的显色纸，能自动记录连续周期内的单摆轨迹，不需要人工计时计数，误差小，实验精度高，实验操作十分简单；同时可以做到实时显示，能使实验过程实验现象更加高效直观。

【技术实现步骤摘要】
一种单摆实验装置及轨迹记录装置
本技术涉及，尤其涉及一种单摆实验装置及轨迹记录装置。
技术介绍
单摆是一种理想的物理模型，它由理想化的摆球和摆线组成，摆线由质量不计、不可伸缩的细线提供；摆球密度较大，而且球的半径比摆线的长度小得多，这样才可以将摆球看做质点，由摆线和摆球构成单摆。在满足偏角<10°的条件下，单摆的周期t=2π*sqr（l/g）。从公式中可看出，单摆周期与振幅和摆球质量无关．从受力角度分析，单摆的回复力是重力沿圆弧切线方向并且指向平衡位置的分力，偏角越大，回复力越大，加速度越大，在相等时间内走过的弧长也越大，所以周期与振幅、质量无关，只与摆长l和重力加速度g有关。因此，只要能测定出单摆的摆长和对应的振动周期，就可计算出重力加速度g。传统的单摆实验中采用人工计时、计数的方法，操作不方便，而且在精度上存在很大的误差，不能满足现在测量和教学的需要。基于此，本案由此产生。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述缺陷，本技术提供了一种单摆实验装置及轨迹记录装置。为了实现上述目的，本技术采取的技术方案如下：一种轨迹记录装置，包括壳体、安装于壳体内的传送机构、驱动传送机构的驱动机构、以及覆于传送机构表面的显色纸；所述壳体顶部开口露出显色纸；所述显色纸通过接收光发射器发出的特定波长的光而显色。作为优选，所述传送机构采用皮带传送装置，所述显色纸覆于皮带的表面。作为优选，所述驱动机构设有调速电路和转向控制器，通过调速电路控制驱动机构的速度，通过转向控制器控制驱动机构转向。一种单摆实验装置，包括上述的轨迹记录装置，还包括设于所述壳体一端的挂杆、安装于挂杆上的两条细绳、以及悬挂于两条细绳之间的光发射器；所述光发射器位于所述轨迹记录装置的上方。作为优选，所述光发射器包括外壳和设置在外壳内的光电模块；所述外壳上设有软磁材料，所述两条细绳的端部均设有硬磁块，硬磁块可以与光发射器外壳上的软磁材料吸合。作为优选，所述挂杆高度可调节。本技术的工作原理：开始做实验时，摆动光发射器，光发射器带动两条细绳做单摆运动，通过传送机构，在显色纸上留下轨迹。实验完成后可拍照或者直接分析。由于本技术显色纸表面涂有光变效应材料，在波长10至400nm的紫光照射下可变色，光发射器在摆动过程中，发出波长10至400nm的紫光，因此可以在显色纸上留下密集的点，可以显示下落的轨迹。本技术能实现如下技术效果：（1）本技术的显色方式为非接触式，实验结果没有误差，使结果更加精准；同时可以做到实时显示，能使实验过程实验现象更加高效直观；而且实验操作十分简单，采用具有传送功能的显色纸，能自动记录连续周期内的单摆轨迹，不需要人工计时计数，误差小，实验精度高。（2）本技术实验完成后可拍照或者直接分析，可以提高学生实验的体验性。（3）涂有光变效应材料的基材（本技术中的显色纸），在光变显色后，可以持续10-30秒的荧光点，同时留下1-3分钟的紫色轨迹点。荧光点比较明显，方便观察，紫色轨迹点留点时间长，方便后期分析。留下的点会逐渐褪去直至消失，因此材料可以重复使用，无需更换，十分经济。附图说明图1为本实施例一种单摆实验装置的立体结构示意图；图2为本实施例一种轨迹记录装置的内部结构示意图；图3为本实施例控制电机转向和速度的电路模块框图。标注说明：轨迹记录装置1，壳体11，显色纸12，皮带13，滚轮14，电机15，电路板16，挂杆2，细绳3，硬磁块4，光发射器5，软磁材料51，光发射口52。具体实施方式为了使本技术的技术手段及其所能达到的技术效果，能够更清楚更完善的披露，兹提供了以下实施例，并结合附图作如下详细说明：如图1和2所示，本实施例的一种轨迹记录装置1，包括壳体11、安装于壳体11内的传送机构、驱动传送机构的驱动机构、以及覆于传送机构表面的显色纸12；壳体11顶部开口露出显色纸12；显色纸12通过接收光发射器5发出的特定波长的光而显色。采用具有传送功能的显色纸12，能自动记录连续周期内的单摆轨迹，不需要人工计时计数，误差小，实验精度高；而且操作简单。本实施例的显色纸12（显色纸12上涂有光变效应材料）和光发射器5参考本申请人在之前申请的申请号为“201811248279.X”名称为“一种光变效应材料、显色方法、显色装置及应用”专利中的光发射器5和光变效应材料。在本文进行简单描述：光变效应材料主要由以下按重量计的组分组成：60%-90%的UV感光变色粉和10%-40%的荧光粉。光发射器5包括供电单元、主控单元、与主控单元相连的功率控制单元、以及与功率控制单元相连的激光发射单元，主控单元控制功率控制单元向激光发射单元发出发射指令，使激光发射单元发出波长为10-400nm的紫光。显色方法为：将光变效应材料作为涂层均匀涂抹于基材上，光发射器5向涂有涂层的基材（即本实施例中的显色纸12）发出设定波长的光，使基材被照射处显色。UV感光变色粉和荧光粉在波长10至400nm的紫光照射下可变色。光发射器5在运动过程中，发出波长10至400nm的紫光，在涂有光变效应材料的基材（显色纸12）上，留下密集的点，因此可以显示物体运动轨迹。在光变显色后，可以持续10-30秒的荧光点，同时留下1-3分钟的紫色轨迹点。荧光点比较明显，方便观察，紫色轨迹点留点时间长，方便后期分析。留下的点会逐渐褪去直至消失，因此材料可以重复使用，十分经济。实验完成后可拍照或者直接分析，也可以连接至电脑，通过软件清楚直观地分析。本实施例优选的，传送机构采用皮带13传送装置（包括滚轮14、皮带13、电机15），显色纸12覆于皮带13的表面。电机15带动其中一个滚轮14转动，该滚轮14带动皮带13运动，从而实现传动。本实施例优选的，驱动机构（电机）设有调速电路和转向控制器，通过调速电路控制驱动机构（电机）的速度，通过转向控制器控制驱动机构（电机）转向。其控制原理模块框图如图3所示，控制电机调速和转向所用到的电路控制均系非常成熟的现有技术，此处不再赘述。可以根据实验需要，进行调速，满足实验多样化的验证需求。本实施例的一种单摆实验装置，包括上述的轨迹记录装置1，还包括设于壳体11一端的挂杆2、安装于挂杆2上的两条细绳3、以及悬挂于两条细绳3之间的光发射器5；光发射器5位于轨迹记录装置1的上方。开始做实验时，摆动光发射器5，光发射器5带动两条细绳3做单摆运动，通过传送机构，在显色纸12上留下轨迹。实验完成后可拍照或者直接分析。本实施例优选的，光发射器5包括外壳51和设置在外壳51内的光电模块；外壳51上设有软磁材料52，两条细绳3的端部均设有硬磁块4，硬磁块4可以与光发射器5外壳51上的软磁材料52吸合。通过硬磁块4吸合，可以随时并且很轻松地将光发射器5取下，便于实验装置的调整和移动。本实施例优选的，挂杆2高度可调节。如图2所示，采用伸缩杆本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轨迹记录装置，其特征在于：包括壳体、安装于壳体内的传送机构、驱动传送机构的驱动机构、以及覆于传送机构表面的显色纸；所述壳体顶部开口露出显色纸；所述显色纸通过接收光发射器发出的特定波长的光而显色。/n

【技术特征摘要】
1.一种轨迹记录装置，其特征在于：包括壳体、安装于壳体内的传送机构、驱动传送机构的驱动机构、以及覆于传送机构表面的显色纸；所述壳体顶部开口露出显色纸；所述显色纸通过接收光发射器发出的特定波长的光而显色。


2.如权利要求1所述的一种轨迹记录装置，其特征在于：所述传送机构采用皮带传送装置，所述显色纸覆于皮带的表面。


3.如权利要求1所述的一种轨迹记录装置，其特征在于：所述驱动机构设有调速电路和转向控制器，通过调速电路控制驱动机构的速度，通过转向控制器控制驱动机构转向。
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【专利技术属性】
技术研发人员：丁涛涛，徐金，邹伟，
申请(专利权)人：浙江胜昔信息科技有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33