一种匀变速直线运动实验方法技术

本发明专利技术公开了一种匀变速直线运动实验方法，包括：选取玩具电机、小型继电器各一只，选取双路直流稳压电源一台，在直流电源与继电器回路中设置一对触电，电机的输出轴圆轮上内侧面带有挡钉，在继电器的衔铁端部安装一只软笔尖的画笔，然后将继电器固定安装在小车上；初始时触点闭合，继电器的衔铁处于吸合状态，固接在衔铁上的画笔与纸带接触；电机转动后，同时将悬挂法码的小车释放，小车带着继电器做匀加速直线运动，画笔便在纸带上留下的一段一段的划线。实验原理清晰，可视性好，实验过程便于控制，实验成功率高。

An experimental method of uniform variable speed linear motion

The invention discloses a uniformly accelerated motion experiment method, including: the selection of small toy motor, a relay, select a dual DC power supply, a set of electric shock in the DC power supply and relay circuit, the output shaft of the motor wheel on the inner side face with a nail, in the end of the armature relay the installation of a soft pen brush, and then fixed relay installed on the trolley; when the initial contact is closed, the relay armature in the suction state, is fixedly connected with the brush on the armature in contact with the tape; the rotation of the motor, while the suspension weights car car with relay release, linear acceleration, marking the brush will on paper tape leaving a period. The experiment principle is clear, the visibility is good, the experiment process is easy to control, and the experiment success rate is high.

【技术实现步骤摘要】
一种匀变速直线运动实验方法
本专利技术涉及一种物理实验方法，尤其涉及一种匀变速直线运动实验方法。
技术介绍
匀变速直线运动是速度均匀变化的直线运动，即加速度不变的直线运动，其速度时间图像是一条倾斜的直线，表示在任意相等的时间内速度的变化量都相同。在中学物理教学中，匀变速直线运动规律是一个重要学习内容，要想验证匀变速直线运动规律，求出加速的的值，最重要的是让物体产生匀加速运动后，测量在相等的时间内物体相对位移的规律性。在中学物理实验中是让小车做匀加速直线运动，通过打点计时器在纸带上留下的点，说明小车在相等时间内速度的增量相等，或者是沿直线运动的物体在连续相等时间内的位移的增量相等。存在的问题是：(1)打点计时器在纸带上留下的点的印记很小很轻，学生很难看到，不适宜做课堂教学实验。(2)打点计时器每隔0.02s打一次点，打点的频率太高且无法调整，实验小车只能快速运动，否则“点”便连成一片，无法分清，实验瞬间完成，学生无法看到小车运动速度是否发生变化，以及速度变化和纸带上留下的点的相对位移的关系，只能靠教师去讲解，实验效果不好。
技术实现思路
本专利技术的目的是将中学物理匀变速直线运动规律实验加以改进，提供一种实验方法，解决
技术介绍
中所存在的问题。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种匀变速直线运动实验方法，其实验装置如图1所示，包括：选取型号为12GAN20-10玩具减速电机，电压范围3-9V，转速范围15-1000转/分钟；选取型号为JRX-11的小型小功率继电器一只；选取双路直流稳压输出的04003型学生电源一台，电压为0～12V连续可调，额定电流1.5A，可以同时作为减速电机及继电器的电源。在直流电源与继电器回路中设置一对触电，包括动触点与静触点，电机的输出轴圆轮上内侧面带有挡钉，电机每转一周，挡钉拨动一下动触点，将常闭的触点打开一次。在继电器的衔铁端部安装一只软笔尖的画笔，然后将继电器固定安装在小车上，小车置于底板上。实验操作过程：让直流电源分别向电机及继电器供电，初始时触点闭合，继电器的衔铁处于吸合状态，固接在衔铁上的画笔处于最底部，即画笔的笔尖与纸带接触。电机转动后，同时将悬挂法码的小车释放，在恒定法码的重力作用下，小车带着继电器做匀加速直线运动，画笔便在纸带上开始画线，当电机带动圆轮上的挡钉将动触点拨动一次，触点断开，继电器的线圈因失电而失去吸力使得继电器的衔铁弹开，并带动画笔上抬一次，画笔在纸带上终止划线；挡钉转过后，触点再次闭合，固接在衔铁上的画笔再次处于最底部而和纸带接触划线，直到挡钉再次将触点断开为止，这样周而复始，纸带上留下的一段一段的划线。实验研究方法：电机的电压一定时，其转速是一个定值，每隔相同的时间挡钉将触点断开一次，画笔上抬一次，即画笔每次在纸带上划线所用的时间均相同，但是由于小车做匀加速直线运动，所以纸带上的划线越来越长，即相同的时间段内小车的位移越来越大，符合物体匀加速运动的规律。这些具有“等时”因素的划线，即可判断小车在相等时间内速度的增量是否相等，或者是沿直线运动的物体在连续相等时间内的位移的增量是否相等，即判断小车的运动状态，求出物体运动的加速度。调整划线频率：将电机的输入电压减小，电机转速降低，挡钉将触点断开的频率随之降低，画笔在纸带上停留的时间变长，纸带上的划线也就变长，划线的频率减小，这样就可以通过改变法码及小车的质量，使得小车运动的速度与加速度变小，可以让学生清楚的看到小车运动是在不断地加快，与相等的时间内纸带上的划线越来越长，具有对应的关系。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，本专利技术实施例提供的一种匀变速直线运动实验方法，实验原理清晰，结构简单，可视性好，实验过程便于控制，实验成功率高。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种匀变速直线运动实验方法所用装置的结构示意图。图2为本专利技术实施例提供的继电器的原理结构示意图。具体实施方式下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的实验方法进行清楚、完整地描述。在匀变速直线运动实验装置底板上固定安装电机1及一对常闭的触点3，包括动触点与静触点，触点3与电源4及继电器6通过软导线构成闭合回路，电机1的输出轴圆轮上内侧面带有挡钉2，电机每转一周，挡钉2拨动一下动触点，将常闭的触点打开一次。将小车置于底板上，上面固定安装继电器6，在小车的左端继电器6的衔铁上固定画笔5，其画笔5的笔尖为含有墨汁的软笔尖；拉线一端系在小车的右端，然后绕过定滑轮悬挂法码。作为优选，本装置采用的直流电源4为04003型双路直流稳压电源，输出电压0～12V连续可调，额定电流1.5A，可同时向电机1及继电器6分别供电。实验时，首先按图1所示将底板调整水平，接好电路，将纸带用胶带粘在底板上。让直流电源分别向电机1及继电器6供电，初始时触点3处于闭合状态，即继电器6内部的线圈中有电流通过，其磁场将继电器6的衔铁吸合，固接在衔铁上的画笔5处于最底部，即画笔5的笔尖与纸带接触。在电机1带动圆轮转动的同时，将悬挂法码的小车释放，在恒定法码的重力作用下，小车带着继电器6做匀加速直线运动，画笔便在纸带上开始画线，当电机1带动圆轮转动一周，圆轮上的挡钉2将动触点拨动一次，使触点3断开，继电器6的线圈因失电而失去吸力使得继电器的衔铁弹开，衔铁带动画笔5上抬一次，画笔5在纸带上终止划线；挡钉2转过后，触点3再次闭合，固接在衔铁上的画笔5再次处于最底部而和纸带接触，随着小车的运动，画笔5继续在纸带上划线，直到挡钉2再次将触点3断开为止，这样周而复始，随着小车做匀加速直线运动，纸带上留下的一段一段的划线，便可以用来研究小车的运动规律。在此实验过程中，电机1的电压一定时，其转速是一个定值，每隔相同的时间挡钉2将触点3断开一次，继电器6的衔铁带动画笔5上抬一次，即画笔5每次在纸带上划线所用的时间均相同，但是由于小车做匀加速直线运动，所以纸带上的划线越来越长，即相同的时间段内小车的位移越来越大，符合物体匀加速运动的规律。这些具有“等时”因素的划线，就可以用来判断物体的运动状态，求出物体运动的加速度。在上述实验中，将电机1输入电压减小，电机1转速降低，挡钉2将触点3断开的频率随之降低，画笔5在纸带上停留的时间变长，纸带上的划线也就变长，划线的频率减小。这样就可以通过改变法码及小车的质量，使得小车运动的速度与加速度变小，可以让学生清楚的看到小车运动是在不断地加快(具有加速度)，所以在相等的时间内纸带上的划线越来越长，小车的瞬时速度越来越大，划线的长短与小车运动的速度之间具有对应的关系。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，本专利技术实施例提供的一种匀变速直线运动实验方法具有如下特点：(1)画笔5在纸带上画出的具有“等时”因素的线段非常清晰，学生都能看到，该方法非常适宜做课堂教学实验。(2)可以非常方便的调整画笔5划线的频率，可以相应改变小车运动的加速度，让学生清楚的看到小车运动的状态与在纸带上的划线之间的对应关系，实验原理清晰明确。以上所述，仅为本专利技术较佳的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种匀变速直线运动实验方法，其特征在于，包括：选取玩具减速电机、小型继电器各一只，选取双路直流稳压电源一台，在直流电源与继电器回路中设置一对触电，包括动触点与静触点，电机的输出轴圆轮上内侧面带有挡钉，电机每转一周，挡钉拨动一下动触点，将常闭的触点打开一次；在继电器的衔铁端部安装一只软笔尖的画笔，然后将继电器固定安装在小车上；(i)实验操作过程初始时触点闭合，继电器的衔铁处于吸合状态，固接在衔铁上的画笔处于最底部，即画笔的笔尖与纸带接触；电机转动后，同时将悬挂法码的小车释放，小车带着继电器做匀加速直线运动，画笔便在纸带上开始画线，当电机带动圆轮上的挡钉将动触点拨动使得触点断开，继电器衔铁弹开，并带动画笔上抬一次，画笔在纸带上终止划线；挡钉转过后，触点再次闭合，固接在衔铁上的画笔再次处于最底部而和纸带接触划线，直到挡钉再次将触点断开为止，这样周而复始，纸带上留下的一段一段的划线；(ii)实验研究方法电机的电压一定时，其转速是一个定值，每隔相同的时间挡钉将触点断开一次，画笔上抬一次，即画笔每次在纸带上划线所用的时间均相同，但是由于小车做匀加速直线运动，所以纸带上的划线越来越长，这些具有“等时”因素的划线，即可判断小车在相等时间内速度的增量是否相等，或者是沿直线运动的物体在连续相等时间内的位移的增量是否相等，并求出小车运动的加速度；(iii)调整划线频率将电机的输入电压减小，电机转速降低，挡钉将触点断开的频率随之降低，画笔在纸带上停留的时间变长，划线的频率减小，通过改变法码及小车的质量，使得小车运动的速度与加速度变小，可以清楚的看到小车运动速度的变化与相等的时间内纸带上的划线的长短具有对应的关系。...

【技术特征摘要】
1.一种匀变速直线运动实验方法，其特征在于，包括：选取玩具减速电机、小型继电器各一只，选取双路直流稳压电源一台，在直流电源与继电器回路中设置一对触电，包括动触点与静触点，电机的输出轴圆轮上内侧面带有挡钉，电机每转一周，挡钉拨动一下动触点，将常闭的触点打开一次；在继电器的衔铁端部安装一只软笔尖的画笔，然后将继电器固定安装在小车上；(i)实验操作过程初始时触点闭合，继电器的衔铁处于吸合状态，固接在衔铁上的画笔处于最底部，即画笔的笔尖与纸带接触；电机转动后，同时将悬挂法码的小车释放，小车带着继电器做匀加速直线运动，画笔便在纸带上开始画线，当电机带动圆轮上的挡钉将动触点拨动使得触点断开，继电器衔铁弹开，并带动画笔上抬一次，画笔在纸带上终止划线；挡钉转过后，触点再次闭合，固接在衔铁上的画笔再次处于最底部而和纸...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：湖州师范学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33