基于双锥体上滚实验仪的改良设计.doc

摘要：本文所选取的双锥体上滚设计性实验仪是对机械能守恒定理的验证。它和传统的演示仪不同之处主要在于其锥体直径、锥高的连续可调性、轨道夹角以及轨道平面倾角。文章对其实验原理作出了重点阐述，其中包括实验测量相关公式和锥体滚动的相关实验条件推导，附以实验推算步骤调节，良好地提高了高校学生的创新综合应用能力。经过改进，锥体上滚实验仪克服了传统实验仪的一些弊端，比如轨道夹角、轨道平面倾角与双锥体原先均只能固定不变以及相关参数测量的不便，很好地实现了水平面与轨道平面夹角的调节以及支撑杆的上下高度调整。通过研究，只要是满足上滚条件的双锥体，都能定量地验证机械能守恒定律。最后本文对实验所获得的数据与理论值进行了比较，说明采用改进后的仪器具有较高精度的定量化。改进后的实验仪可以通过实验设计、仪器组装与调节、参数测量与推算等动手过程有效提高学生的实际操作能力。

关键词： 设计；双锥体上滚；实验仪；角度可调

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 研究的背景-1

1.2 研究的意义-1

1.3 研究的主要内容和方法-1

2 双锥体上滚实验仪总体的设计方案-3

2.1双锥体上滚实验仪的设计思路-3

2.2双锥体上滚实验仪的实验原理-3

2.3双锥体上滚实验仪的结构与特点-4

2.4双锥体上滚上滚演示实验仪的各个部件的参数-6

2.4.1 V字型轨道-6

2.4.2 双锥体-6

2.4.3 圆盘-6

3 双锥体上滚实验仪的理论研究-7

3.1双锥体上滚条件的推导-7

3.2推算圆盘下降高度的方法-8

3.3双锥体上滚实验中几何数据的计算-9

4 双锥体上滚实验的模拟与讨论-10

4.1机械能守恒的介绍-10

4.2角度关系的讨论-10

4.3角度关系的模拟-12

5 实物设计-14

5.1绘制锥体草图-14

5.2 CAD加工图-15

5.3可调支架的设计-20

5.4实物的制作-21

6 实验精度分析-22

7 实验仪器说明-23

7.1仪器规格-23

7.1.1 双锥体-23

7.1.2 圆盘-23

7.1.3 导轨-23

7.2可调范围-23

结论-24

致谢-25

参考文献-26