多用力学实验仪制造技术

一种多用力学实验仪，属于一种物理教学仪器。它由实验板（１３），底板（１１），支撑板（１２），可移动、或固定的光电门（１６），小车（１４），遮光片（１５）等组成，小车的上下两面分别装有滚轮及滑动定向片。这种仪器可综合作出动量定理、动能定理、牛顿第二定律及机械能守恒定律和功能原理，测滑动摩擦力和系数等力学实验，直观性强，教学效果好。（*该技术在1997年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本技术属于一种物理力学教学仪器。目前，在中学物理教学中，讲述动能定理、功能原理、动量定理三项重点内容时，既无演示实验仪，也无分组实验仪，完全用抽象理论讲述进行教学；讲述牛顿第二定律，机械能守恒定律及测滑动摩擦系数时，分别采用图1、图2、图3所示仪器进行实验，用图1所示仪器进行牛顿第二定律实验时，是通过两分组实验演示的，一是当外力一定时，加速度与质量成反比，另一组是当质量一定时，加速度与外力成正比，学生难以综合得出合外力矢量和等于质量与沿合力方向加速度的乘积的整体概念，此外图1所示仪器，实验时，只有一个外力作用在物体上，不便于学生掌握合外力的概念，且图1、图2所示仪器都利用打点计时器计时，利用均加速运动的物体在某段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的即时速度的原理。求各点速度，不利于学生对即时速度的直观理解。以上实验原理，科学性不够强，采用的实验技术重复、陈旧，不利于培养学生创造性及对新的科学技术的吸收。每项实验各用一套仪器，不便于贮存、搬运。本技术的目的在于避免现有技术以上所述之不足，而提高一种直观、准确、便于学生理解力学中矢量、合力及运动学中即时速度等重点概念，掌握系统的力学规律与研究方法，可在一仪器上综合作出上述六个力学实验的多用力学实验仪。本技术的解决方案是通过以下途径来实现的将一端装有滑轮面上放置小车，跨过滑轮的细绳与小车一端拉环连接，另一端悬吊一砝码盘的实验板连在一可使实验板与水平面成一45°以下的可叠式底座之底板一端；实验板一侧安装光杆支座，光杆通过螺钉紧固在其上，光电计时器的光电门可在光杆上任意位置固定，且在安装光电门同侧贴有刻度尺；小车上下两面分别装有四个灵活滚轮及四片滑动定向片，靠光电门的一侧安装一片或两片“┐”形遮光片或在两片“┐”形遮光片上安装一长遮光片，两端各装一拉环，这样小车在实验板上运动时，将受到重力、摩擦力、绳拉力多个外力作用，即时速度可通过光电计时器计时，在遮光片宽很窄的情况下，准确得到；且通过调整可叠式支座及装拆小车遮光片、分别用小车有滚轮及有滑动定向片两面即能综合作出上述六个力学实验。实验板上沿长度方向设计两条与小车滚轮或滑动定向片宽度间距等宽的直槽，有利于小车作直线运动。准确地使遮光片通过光电计时器。可叠式底座包括一个一端与实验板铰连，另一端与支撑板铰连的底板及一个一端与底板铰连，通过铰连中心向上转动90°搁在实验板下挡块内可将实验板支成与水平面成一定夹角的支撑板。可叠式底座底板上与实验板连接端设计成一方凸台，厚度与支撑板厚相等，且在底板上设计有四个保证底板水平的支撑调整螺钉，支撑板长度比底板略短，上开有与底板上前两调整螺钉对应的沉头圆孔，后两调整螺钉头刚好落在支撑板比底板所短空间内，这样有利于仪器携带，贮存，并有利于实验板水平放置。本技术将结合附图中的实施例作进一步的详细描述。如图3、图4所示，可叠式底座由一端具有凸方台，板上具有调整螺钉的底板(11)及与底板(11)铰连的带调整螺钉沉头孔且能使实验板在其上固定时，与底平面成30°夹角的支撑板(12)组成。支撑板(12)折叠时，刚好与底板(11)方凸台平面成一平面，便于平稳地搁置实验板(13)。实验板(13)一端具有一防止小车继续下滑方凸台，且这端与底板(11)铰连，另一端装有滑轮(18)，底面上具有一使支撑板(12)固定的挡块，实验板(13)上面沿长度方向开有两条小车直线运动导向直槽，一侧面安装有两光杆支架座，支架座上安装有光杆(7)，光电计时器的光电门(16)可在其上任一位置调整。同侧面贴有位移刻度尺。细绳跨过滑轮(18)一端悬挂砝码盘(19)，另一端通过挂钩钩在小车(14)拉环上。为了使小车(14)两面使用分别根据需要作上述六个实验，小车(14)上面设计有四片滑动定向片；下面设计有四个滚轮可在实验板(13)直槽中灵活滚动或滑动；且两端都具有挂钩；侧面具有可通过光电门(16)的二个“┐”形遮光片(15)及两“┐”形遮光片上具有一长遮光片，它们分别根据上述实验需要装拆。当测定滑动摩擦系数或滑动摩擦力时，将实验板(13)架在支撑板(12)上，使θ＝30°，将小车(14)安有定向片的一面朝下放置在实验板(13)的直槽内，拆掉长遮光片及一个“┐”形遮光片，在砝码盘(19)内轻轻放置砝码，使之与小车(14)对绳的拉力平衡，轻轻启动小车(14)，目测其作匀速运动，再将光电计时器(16)固定在光杆上任意位置，测量遮光时间，判断小车作匀速运动，这时测得小车质量M；斜面倾角θ＝30°，砝码及砝码盘重量为m1，则可得滑动摩擦系数u＝ (2m1-n)/(2Mcosθ) ，滑动摩擦力f＝F拉－MgSinθ＝m1g－ 1/2 Mg。进行动能定理实验，验证W外＝△EK时，保持上述实验仪器调整，在砝码盘(18)中再加砝码m2，小车(14)在拉力F＝(m1＋m2)(g－a)及摩擦力f及重力Mg作用下作匀加速运动，移动光电计时器，测得相距为S两处的小车(14)上固定的一块“┐”形遮光片通过时的遮光时间△t，并测出“┐”形遮光片(15)宽度L，则由即时速度V即＝lim (L)/(△t→O△t) 得出，相距S两处的即时速度V1＝ (L)/(△t1) ，V2＝ (L)/(△t2) ，外力所作的功W外＝(F－f－MgSinθ)，S＝m2gS－ 1/2 (m1＋m2)·(V22－V21)，再直接计算小车的动能增量△Eu为 1/2 M。(V22－V21)，若W外＝△EK便验证了动能定律。验证机械能守恒定理△E＝0时，实验仪器仍按上述方法搁置，将小车(14)有滚轮一面朝下，取下砝码盘，保证一块“┐”形遮光片(15)能准确通过光电计时器(16)，让小车(14)由静止沿斜槽滚下通过光电计时器，测得遮光时间△t及遮光片(15)宽度和小车(14)静止处至光电计时器的垂直高度，计算Mgh及 1/2 MV2，便可验证△E＝0。验证动量定理时，实验板(13)仍按前面所述放置，将小车(14)有定向片一面朝下，使定向片落在直槽内，将两“┐”形遮光片(15)安在小车(14)侧面前后位置，再将长遮光片安在“┐”形遮光片上，使小车(14)在绳拉力作用下作匀加速运动，测出长遮光片即小车(14)通过光电计时器的时间t，计算出小车(14)受到的冲量(F拉－f－MgSinθ)t，再将长遮光片取下放在小车(14)上，将小车(14)后面“┐”形遮光片向后转90°，测出小车(14)前端速度V1，然后反之测出小车(14)后端速度V2，算出动量△P＝M(V2－V1)，验证 合。t是否等于 。验证牛顿第二定律时，实验板(13)仍按上述搁置，拆下一片“┐”形遮光片，小车(14)有定向片一面朝下放置在实验板直槽内，砝码盘(19)内加砝码，其总重为m1，小车(14)质量仍为M，使小车(14)由静止起作匀加速直线运动，测出离小车(14)S处小车(14)上所装一片“┐”形遮光片通过的时间△t及宽度L，计算出此处即时速度V1，再计算出加速度a＝ (V21)/(2S) ，则合外力为F合等于m1(g－a)－mgSinθ－f，再计算出Ma，验证 合＝ 。作功能原理实验时，将实验板(13)水平搁置在折叠后的支座上，小车(14)有定向片一面放置在实验板(13)导向直槽内，仍保持一片“┐”本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多用力学实验仪，包括一底座，其上支承一块一端带滑轮（１８）的实验板（１３），实验板（１３）一侧具有一计时装置，且同一侧面贴有位移刻度尺，上面放置小车（１４），小车（１４）一端通过拉环与跨过滑轮（１８）的细绳的一端相连，绳的另一端悬挂有一砝码盘（１９），其特征在于所述底座包括一块带方形凸台端与实验板（１３）带滑轮相反端铰连的底板（１１）、及一端与底板（１１）另端铰连，向内拆转９０°支承在实验板（１３）下定位块内侧可将实验板（１１）支成与水平面成一４５°以下角度的支撑板（１２）。

【技术特征摘要】
1.一种多用力学实验仪，包括一底座，其上支承一块一端带滑轮(18)的实验板(13)，实验板(13)一侧具有一计时装置，且同一侧面贴有位移刻度尺，上面放置小车(14)，小车(14)一端通过拉环与跨过滑轮(18)的细绳的一端相连，绳的另一端悬挂有一砝码盘(19)，其特征在于所述底座包括一块带方形凸台端与实验板(13)带滑轮相反端铰连的底板(11)、及一端与底板(11)另端铰连，向内折转90°支承在实验板(13)下定位块内侧可将实验板(11)支成与水平面成一45°以下角度的支撑板(12)。2.据权利要求1所述的多用力学实验仪，其特征在于所述安装在实验板(13)一侧的计时装置包括一通过止紧螺钉安装在实验板(13)一侧两光杆支座孔中的光杆(7)，及通过支座止紧螺钉紧定可固定在光杆(7)上任意位置的光电计时器和安装在小车(14)一侧的遮光片(15)。3.据权利要求1或2所述的多用力学实验仪，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：文求林，
申请(专利权)人：文求林，
类型：实用新型
国别省市：43[中国|湖南]