[其他]雙極值物理擺

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 86209874
• 申請日: 1986-12-30
• 公開（公告）號: CN86209874U
• 公開（公告）日: 1987-10-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔚道環(huán);陸正亞
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學
• 主分類號: G09B23/08
• 分類號: G09B23/08
• 代理公司: 安徽省專利服務中心代理部
• 代理人: 王智榮

本實用新型是關(guān)于大學物理實驗儀器中的一種雙極值物理擺。

原來高等院校力學實驗中，采用的是凱特（C·H·Kater）物理擺，其結(jié)構(gòu)是在長條形的擺體上開了支點掛孔，將擺體掛在三角形刀口支架上，使擺振動便能測轉(zhuǎn)動慣量，重力加速度。

用凱特擺做物理實驗，內(nèi)容過于簡單，操作也很死板，在實驗課中學生對實驗不感興趣，更難激發(fā)學生對物理概念的思考，導致實驗課效果不佳，而且在所有的力學實驗中，還沒有極值現(xiàn)象的實驗，故現(xiàn)在凱特擺已基本上被淘汰。

鑒于上述公知技術(shù)所存在的問題，本實用新型的任務是提供一種能使大學生綜合認識力學理論與實驗事實的對應關(guān)系，培養(yǎng)學生選擇極值分布的辯證思維能力，增加做力學實驗的興趣，通過實驗數(shù)據(jù)的分析，認識到質(zhì)量分布不變時有最小周期圓；支點不變時，有轉(zhuǎn)體的最大、小周期取向（對應于轉(zhuǎn)動90度的不同的質(zhì)量分布）的雙極值物理擺。

采用以下技術(shù)方案來達到本專利的目的：用于大學物理實驗的雙極值物理擺、以金屬、塑料、有機玻玏或玻玏鋼等材料制成，擺桿與擺盤相連制成一體再和連接軸相接構(gòu)成基本擺體，在其平面上分布支點掛孔，由轉(zhuǎn)軸、擺條、擺錘構(gòu)成的轉(zhuǎn)體與基本擺體組成雙極值物理擺。實施后的效果表明：所用技術(shù)方案能完成本實用新型的任務。測量原理簡述如下：

由轉(zhuǎn)動定律可導出物理擺的振動周期公式為：

T ( x ) = 2 π Img x= 2 π I 0 + mx 2m g x]]>

，求T（χ）極值得χ＝K，表明以質(zhì)心G為圓心，以K為半徑作圓，支點通過圓上任一點，轉(zhuǎn)軸與圓面垂直，使物理擺振動，周期都相等而且最小（與軸線通過圓內(nèi)或圓外的其它任一點相比），這就是物理擺轉(zhuǎn)體取向一定，質(zhì)量分布一定所出現(xiàn)的第一個極值：最小周期圓；轉(zhuǎn)體取向不變，改變支點測得如附圖1所示的T（χ）曲線。改變轉(zhuǎn)體取向，支點不變時測得第二個極值：最小、最大的振動周期，如附圖2所示的周期隨角度變化的近似橢圓形的T（θ）封閉曲線。

本專利還具有如下特征：基本擺體平面上的支點掛孔是以質(zhì)心G為圓心的同心圓或均勻分布的；在擺桿和擺盤（形狀為：圓形、方形、矩形、蝶形、棱形或梯形）之間有一長方形孔，孔上安裝支點微調(diào)器，用來微調(diào)支點；孔邊緣上有刻度，著示微調(diào)器的位置；由組合或分離轉(zhuǎn)軸連接擺條（擺條上刻有距離刻度），且擺條的另一端連有能調(diào)節(jié)位置的擺錘組成的轉(zhuǎn)體，轉(zhuǎn)體能分別任意調(diào)節(jié)相對擺體平面的角度，以改變質(zhì)量分布；組合轉(zhuǎn)軸上有一角度刻度盤，用來指示它們之間的相對角度；在連接軸的另一端有質(zhì)心調(diào)節(jié)器，用來調(diào)整物理擺的質(zhì)心。

實施的雙極值物理擺，除能完成專利的任務外，還能加深對下列物理概念的理解：一、驗證轉(zhuǎn)動定律；二、測定轉(zhuǎn)動慣量；三、質(zhì)心同心圓的等周期性；四、等值單擺長與重力加速度；五、四個等值周期點的組合；六、打擊中心；七、驗證平行軸定理；八、單擺、復擺在機械能守恒方面的對比及能流概念。驗證并體會這些物理量的內(nèi)在聯(lián)系，可供理、工科學生做定量、綜合、演示實驗，是一種力學多用實驗儀器，并具有測量精度高，操作方便，制造簡易成本低廉等優(yōu)點。

圖1是轉(zhuǎn)體取向不變，改變支點測得的T（X）曲線。

圖2是改變轉(zhuǎn)體取向，支點不變測得的T（θ）曲線。

圖3為實施例一的正視圖。

圖4為實施例一的側(cè)視圖。

圖5是實施例二的正視圖。

圖6是實施例二的俯視圖。

圖7是實施例二的組合轉(zhuǎn)軸放大圖。

圖8是實施例二的轉(zhuǎn)體互相垂直并與擺體平面成45度時的狀態(tài)圖。