本实用新型专利技术涉及一种研究单摆／复摆的大角度、非线性运动特性的实验装置，它包括底板及安装于其上的通过连接杆相连的两立柱。两立柱上各安装有滑座Ａ、滑座Ｂ，滑座Ａ上安装有轴，轴、带有锁紧镙钉的回转盘、刻度盘同轴安装，回转盘上安装有带有指针的安装杆，指针指向刻度盘。滑座Ｂ上安装有顶尖，顶尖和轴分别顶住摆杆座的两侧。连接于轴上的单摆摆线的下端头、连接于摆杆座上的复摆摆杆的两端头安装有挡光杆。安装杆的下端通过锁紧镙钉安装有安装座，安装座上安装有与挡光杆的位置相对应的激光管光电门。本实用新型专利技术可将光电门的位置最大调整到９０度，实现大角度非线性测量，揭示单／复摆装置的非线性运动的本质，大大拓展了实验内容。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术属于物理实验教学设备，尤其涉及一种研究单摆/复摆的大角 度、非线性运动特性的实验装置。
技术介绍
目前市面上的单摆复摆实验仪，测量的摆角都比较小。如中国专利文献03243523. l公开了一种"微电脑单摆实验仪"，它由微电脑计数、计时器，单摆 组件构成。微电脑计数、计时器采用单片机芯片为主控芯片，采用外触发中断、 数码显示，汇编语言编程来完成自动计数、计时显示功能，并带有计算机智能 接口，可与计算机通信。这种单摆实验仪虽然计数、计时较方便，但因为微电 脑计数、计时器是固定安装在支架上的，故只能实现10度以下的小角度测量， 实验数据有限，实验涉及的内容仅限于线性运动的范围；而且计时器的计时分 辨率一般为lms，测量周期的精度相对较低。
技术实现思路
本技术主要解决原有单摆/复摆实验仪测量角度小，实验内容仅限于线 性运动的范围，有局限性的技术问题；提供一种能大角度测量单摆/复摆的非线 性摆动的实验装置，实验内容多样的单摆/复摆实验装置。本技术同时解决原有单摆/复摆实验仪计时器的计时分辨率一般为 lms，测量周期的精度相对较低的技术问题；提供一种计时器的计时分辨率可达 到lps，测量周期的精度高，且能测量瞬时速度的单摆/复摆实验装置。本技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的本实用 新型包括支座及设于支座上的摆动机构，所述的支座上设有垂直方向的旋转机 构，旋转机构上安装有光电门，所述的摆动机构的端头设有挡光杆，所述的光 电门的位置与所述的挡光杆的位置相对应。使用时将光电门通过导线与计时器 相连。转动旋转机构，光电门的位置在垂直面作弧线变动，正好在摆动机构摆 动经过的路线上。当摆动机构经过光电门时，挡光杆从光电门一闪而过，光电 门获得一个瞬时信号，输送给计时器，从而可测得摆动机构经过摆动路线上某 一角度时的时间。旋转机构带动光电门可最大旋转90度，从而实现摆动机构的 大角度测量。作为优选，所述的旋转机构包括带有锁紧镙钉的回转盘和连接于回转盘上 的光电门安装支架，所述的光电门安装于光电门安装支架上；所述的支座上连 接有一根轴，所述的回转盘同轴设于所述的轴上，所述的摆动机构连接于所述 的轴上。确保光电门的旋转方向与摆动机构的摆动路线一致。旋松锁紧镙钉， 转动回转盘使光电门转到需要测量的角度位置，再拧紧锁紧镙钉。确保设定后， 光电门的位置不会轻易改变。作为优选，所述的轴上安装有刻度盘，所述的刻度盘位于所述的回转盘的 背面，所述的光电门安装支架上设有指针，所述的指针指向所述的刻度盘。便 于实验者方便地读取光电门所处的角度位置。作为优选，所述的光电门安装支架包括安装杆、安装座，安装杆的上端与 所述的回转盘相连，安装座通过锁紧镙钉安装于安装杆的下端，安装座上安装 光电门；安装杆上设有指针，所述的指针指向所述的刻度盘。旋松锁紧镙钉， 安装座可以沿安装杆滑动，便于调整光电门的位置高度，调好后再旋紧锁紧镙 钉。作为优选，所述的摆动机构是单摆，包括摆线及连接于摆线下端的摆球，所述的挡光杆设于摆线下端头，摆线的上端头连接于所述的轴上；所述的支座 上设有滑座A，所述的轴连接于滑座A上。这时作为单摆实验仪使用。滑座A可 沿支座上下滑动，便于调整摆动机构、旋转机构的支点高度。作为优选，所述的摆动机构是复摆，包括摆杆，所述的挡光杆设于摆杆的 两端头。这时可作为复摆实验仪使用。作为优选，所述的支座包括底板和设于底板上的通过连接杆相连的两立柱， 两立柱上各设有滑座A、滑座B，所述的旋转机构通过轴设于滑座A上，滑座B上设有顶尖，顶尖和轴同轴且分别顶住套设摆杆的摆杆座的两侧。滑座A、滑座 B可沿两立柱上下滑动，便于改变摆杆、旋转机构的支点高度。作为优选，所述的光电门为激光管光电门。使用时，将激光管光电门通过 导线与分辨率为1微秒的高速计时器相连。使用激光作为测量光源，光线的直径非常小，且单位能量集中，大大提高了接收光敏元件的反应速度，确保高速 计时器所测得的实验数据更精确。由于高速计时器的分辨率和精度足够高，故 能测得摆杆在不同角度位置的挡光时间，在测得摆杆挡光宽度尺寸后，就可求 得摆杆在不同角度位置的瞬时速度。将测得的一系列不同角度位置的瞬时速度 值与角度值描绘于坐标系中，就可发现摆杆的运动是非线性的，在同一个角度 位置，摆杆的瞬时速度慢慢衰减，最终停止摆动。测量两次挡光的时间差，就 可求得摆杆的摆动周期。比较不同的周期会发现，摆杆的每个周期时间值是不 相等的，证明摆杆的运动是非线性的，使摆杆的非线性测量更精确。作为优选，所述的摆杆在小于5度的小角度摆动的情况下，也可以实现传 统的小角度测量实验，如用单摆测量重力加速度g，用复摆测量转动惯量等。本技术的有益效果是与单摆/复摆的摆动支点同轴设置带有光电门的旋转机构，单摆/复摆摆动时设于其端头的挡光杆正好经过光电门，可将光电门的位置最大调整到90度的位置，实现大角度非线性测量，同时采用激光管光电 门，使测量计时分辨率大大提高，确保实验数据更加精确。可以实现传统的单/ 复摆装置无法达到的非线性测量，揭示了单/复摆装置的非线性运动的本质，大 大拓展了单/复摆实验装置的实验内容。附图说明图1是本技术实施例1的一种结构示意图。 图2是本技术实施例2的一种结构示意图。图中l.光电门，2.挡光杆，3.回转盘，31.锁紧镙钉，4.轴，5.刻度盘，6. 安装杆，7.安装座，71.锁紧镙钉，8.指针，IO.底板，ll.连接杆，12.立柱， 13.顶尖，14.滑座A， 15.滑座B， 20.摆线，21.摆球，22.摆杆，23.摆杆座。具体实施方式下面通过实施例，并结合附图，对本技术的技术方案作进一步具体的说明。实施例1:本实施例的单摆/复摆实验装置，如图1所示，包括支座、摆动 机构、旋转机构。支座包括底板10和安装于底板10上的通过连接杆11相连的 两立柱12。旋转机构包括带有锁紧镙钉31的回转盘3和连接于回转盘3上的光 电门安装支架，光电门安装支架包括安装杆6、安装座7，安装杆6的上端与回 转盘3相连，安装座7通过锁紧镙钉71安装于安装杆6的下端，安装座7上安 装光电门1。摆动机构是单摆，包括摆线20及连接于摆线20下端的摆球21， 摆线20下端头安装有挡光杆2。 一根立柱12上套设有滑座A14，滑座A上安装 有轴4，轴4、回转盘3、刻度盘5同轴安装，刻度盘5位于回转盘3的背面， 安装杆6上安装有指针8，指针8指向刻度盘5，摆线20的上端头连接于轴4上。光电门1的位置与挡光杆2的位置相对应。本实施例可进行单摆实验。实验时通过导线将光电门和计时器相连。旋转 回转盘，带动光电门旋转，可调整光电门所处的角度位置，角度值从刻度盘读 取。单摆摆动时，摆线上的挡光杆经过光电门，光电门获得信号并输送给计时 器，测得单摆经过该角度时的时间。回转盘带动光电门最大可旋转90度，从而 实现摆动机构的大角度非线性测量。实施例2:本实施例的单摆/复摆实验装置，如图2所示，包括支座、摆动 机构、旋转机构。摆动机构是复摆，包括摆杆22，摆杆22上套装有摆杆座23， 摆杆22的两端头安装有挡光杆2。支座包括安装有可调机脚的底板10和安装于 底板10上的通过连接杆11相连的两立柱12，两立柱本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种研究单摆／复摆的大角度、非线性运动特性的实验装置，包括支座及设于支座上的摆动机构，其特征在于所述的支座上设有垂直方向的旋转机构，旋转机构上安装有光电门（１），所述的摆动机构的端头设有挡光杆（２），所述的光电门（１）的位置与所述的挡光杆（２）的位置相对应。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：毛杰健，骆冠松，覃爱民，
申请(专利权)人：杭州大华仪器制造有限公司，
类型：实用新型
国别省市：33[中国|浙江]
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