科创中国
一种单摆装置
发布时间: 2022-04-18
基本信息
合作方式：
技术转让
成果类型：
实用新型专利
行业领域：
其他
成果介绍
技术领域
本实用新型属于实验设备领域，具体而言，涉及一种单摆装置。
背景技术
物理实验课程是物理学科教学工作的一个重要项目。其中，单摆原理是一个比较 重要的物理实验，老师和同学们需要借助单摆仪进行实验。然而，现有的单摆仪通常需要单 独采用秒表计量摆动周期，通过人工计数摆动次数，这样容易出现误差，影响测量结果的精 度。并且也不方便于同学们研究摆长与周期或重力加速度之间的关系以及摆角与周期或重 力加速度之间的关系。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种单摆装置，能够有效地改善上述问题。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
本实用新型实施例提供了一种单摆装置，包括底座、摆线、摆球、立杆、横杆、量角 器、用于采集预设摆动周期数的摆动时长的测量模块以及用于根据所述预设摆动周期数、 所述时长以及预设摆长得到重力加速度的主控模块。所述测量模块与所述主控模块耦合。 所述立杆竖直安装于所述底座上，所述立杆顶部设置有固定悬点，所述横杆与所述立杆滑 动连接以使所述横杆相对于所述立杆滑动将摆长调节至预设摆长。所述横杆上设置有活动 悬点，所述量角器与所述横杆连接。所述摆线的一端穿过所述活动悬点并与所述固定悬点 连接，所述摆线的另一端与所述摆球连接。
在本实用新型的较佳实施例中，上述单摆装置还包括用于控制所述横杆相对于所 述立杆滑动以将摆长调节至预设摆长的摆长控制模块。所述摆长控制模块与所述主控模块 耦合。
在本实用新型的较佳实施例中，上述测量模块包括红外对管和计时电路，所述红 外对管设置于所述底座上，所述计时电路设置于所述底座内，所述计时电路与所述红外对 管均与所述主控模块耦合，当所述摆球位于最低点时，所述红外对管发出的红外光被所述 摆球反射后被所述红外对管接收并转换为电信号发送给所述主控模块。
在本实用新型的较佳实施例中，上述单摆装置还包括人机交互模块，所述人机交 互模块与所述主控模块耦合。
在本实用新型的较佳实施例中，上述人机交互模块包括按键和显示屏，所述按键 与所述显示屏均与所述主控模块耦合。
在本实用新型的较佳实施例中，上述按键包括用于设置所记录的周期数的周期数 设置按键和用于设置预设摆长的摆长设置按键，所述周期数设置按键和摆长设置按键分别 与所述主控模块耦合。
在本实用新型的较佳实施例中，上述显示屏包括用于显示摆长设置信息和重力加 速度信息的第一显示区域和用于显示所述摆动周期数设置信息和所述摆动时长的第二显 示区域。
在本实用新型的较佳实施例中，上述立杆上设置有刻度标识。
在本实用新型的较佳实施例中，上述固定悬点与所述活动悬点位于同一条直线 上，且该直线平行于所述立杆。
在本实用新型的较佳实施例中，上述单摆装置还包括用于外接设备以导出数据的 数据接口，所述数据接口与所述主控模块耦合。
相比于现有技术，本实用新型实施例提供的单摆装置，通过控制横杆沿立杆滑动 从而将单摆摆长调节至预设摆长，通过量角器调节初始摆角，通过测量模块检测预设摆动 周期数的摆动时长，通过主控模块处理预设摆动周期数、摆动时长以及预设摆长得到周期 和当地的重力加速度。这样通过智能化控制有效地提高测得的周期和重力加速度的准确 性。此外，通过本实用新型实施例提供的单摆装置还能够更方便、更准确地分析摆长与周期 或重力加速度之间的关系以及摆角与周期或重力加速度之间的关系。
成果亮点
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