[實用新型]驗證牛頓第二定律和動能定理的裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420697438.5
• 申請日: 2014-11-20
• 公開（公告）號: CN204143707U
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發(fā)明（設計）人: 黃洪云
• 申請（專利權）人: 唐山學院
• 主分類號: G09B23/10
• 分類號: G09B23/10
• 代理公司: 唐山永和專利商標事務所 13103
• 代理人: 王永紅

技術領域

本實用新型涉及一種教學工具，特別是涉及一種物理教學中使用的驗證牛頓第二定律和動能定理的裝置。

背景技術

通常，物理教學中驗證牛頓第二定律時，重物要在平面上或氣墊導軌上運動，通過改變重物質量或滑塊質量，可以定量研究重物加速度與其質量和所受合外力的關系，但重物重力和滑輪轉動慣量引起的系統(tǒng)誤差很難消除。驗證牛頓第二定律的實驗過程打點計時器會打出十多條紙帶，其中有的紙帶打的不清晰，對紙帶的篩選耗時，還要利用紙帶進行二十多次計算，計算程序復雜，直接影響教學的進程和效果。

驗證動能定理通常是利用重物的自由落體，演示重物自由落體的整個過程，來說明動能定理，實驗操作難于控制、直觀性較差，且數據繁瑣，不便于學生理解、掌握。

發(fā)明內容

為了解決現有技術中存在的諸多缺陷，本實用新型提供一種測量數據精確的驗證牛頓第二定律和動能定理的裝置。

為了實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案：

一種驗證牛頓第二定律和動能定理的裝置，包括電腦通用計數器、調節(jié)角度指示儀、標尺、面板、砝碼、彈簧、小車、支撐架、平行板電容器，所述的面板為斜面板，支撐架由水平支架和豎直支架組成，斜面板用水平支架和豎直支架支撐，斜面板的一條長邊上附有斜面標尺，斜面板的另一條長邊上設有軌道擋板，裝有帶電小球的小車置于斜面板的表面上，斜面板的表面上間隔設置有兩道光電門，兩道光電門通過連接線與電腦通用計數器連接，調節(jié)角度指示儀置于寫面板與水平支架的夾角之間；整個斜面裝置放置于平行板電容器中，平行板電容器與穩(wěn)壓電源連接。?

作為優(yōu)選方案，所述的豎直支架是伸縮支架。

作為優(yōu)選方案，所述的兩道光電門的長度與斜面板的寬度可調。

?????作為優(yōu)選方案，所述的軌道前端和末端分別設置有多個用于固定軌道擋板的卡槽，卡槽相互平行。

作為優(yōu)選方案，斜面裝置放置于與其垂直的平行板電容器中。

采用上述技術方案，與現有技術相比，本實用新型用斜面裝置驗證牛頓第二定律，調節(jié)斜面合適的傾斜角度使重物靜止于斜面，利用斜面角度指示儀，精準的調節(jié)斜面的傾角；用可伸縮支架支撐斜面，斜面上附有標尺，通過標尺讀數可以精確測量重物沿斜面下滑的距離；通過斜面上的兩個光電門及電腦通用計數器相連，可記錄重物經過兩光電門時的瞬時速度；斜面上寬度可調的軌道可以保證下滑的重物做直線運動。本裝置以電場力代替配重小桶通過定滑輪給重物施加拉力，從而消除了重物重力和滑輪轉動慣量引起的系統(tǒng)誤差，實驗簡單、明了，便于學生理解掌握。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖。

圖2是斜面板傾角為零時的結構示意圖。

圖中，平行板電容器1，穩(wěn)壓電源2，帶電小球3，第二道光電門4，電腦通用計數器5，第一道光電門6，軌道擋板7，小車8，彈簧9，豎直支架10，斜面標尺11，水平支架12，調節(jié)角度指示儀13，斜面板14。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型做進一步的描述。

本實用新型公開了一種驗證牛頓第二定律和動能定理的裝置，這種裝置由面板、調節(jié)角度指示儀13、小車8、電腦通用計數器5、支撐架、電容器等組成。具體結構見附圖1。

本實施例的面板傾斜30度放置構成斜面板14，支撐架由水平支架12和豎直支架10組成，豎直支架10是可伸縮的支架。水平支架12一端與斜面板14的30度角處固定連接，另一端與豎直支架10固定，豎直支架10與水平支架12相垂直，豎直支架10?的另一端與斜面板14的60度角處固定，水平支架12和豎直支架10呈直角三角形結構支撐斜面板14，這種設置增強了斜面板的穩(wěn)固性能。與斜面板14垂直的方向，且整個斜面裝置置于平行板電容器1中，電容器1與穩(wěn)壓電源2相連，這樣電容器兩極板間電壓可調，在斜面板14的一條長邊上附有斜面標尺11，斜面板14的另一條長邊上設有軌道，軌道上安裝軌道擋板7，軌道的前端和末端安裝固定軌道擋板7的一系列相互平行的卡槽，軌道擋板7卡在卡槽內，可根據重物的體積大小來調節(jié)軌道擋板7的位置，從而調節(jié)軌道的寬度，以保證下滑重物做直線運動。