[實用新型]一種基于電磁彈射的牛頓第二定律探究實驗儀

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520177519.7
• 申請日: 2015-03-27
• 公開（公告）號: CN204516174U
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 商慶堯
• 申請（專利權(quán)）人: 商慶堯
• 主分類號: G09B23/10
• 分類號: G09B23/10
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技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種物理教學實驗裝置，具體地說是一種基于電磁彈射的牛頓第二定律探究實驗儀。

背景技術(shù)

牛頓第二定律，是指物體加速度的大小跟物體受到的作用力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同，用數(shù)學表達式可以寫成F＝ma。作為運動學與力學的橋梁，牛頓第二定律在高中階段的物理學習中占有舉足輕重的地位。高中物理的另一重要章節(jié)是關(guān)于電磁相互作用的，由于電場和磁場是一種看不見、摸不著的存在，學生理解起來會比較抽象。因此，如果能夠發(fā)明一種實驗裝置讓學生探究F、m、a三者之間的關(guān)系，同時又能方便觀察和理解電磁相互作用，必將有助于學生對物理公式和物理現(xiàn)象的理解和掌握。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的技術(shù)任務(wù)是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于電磁彈射的牛頓第二定律探究實驗儀，以克服傳統(tǒng)物理公式和物理現(xiàn)象不利于學生理解和掌握的問題。

本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種基于電磁彈射的牛頓第二定律探究實驗儀，包括力學導(dǎo)軌，力學導(dǎo)軌上滑動卡接有承重滑臺；

所述力學導(dǎo)軌包括兩條相平行的電磁導(dǎo)軌，承重滑臺采用彈射方式在兩電磁導(dǎo)軌之間水平移動，承重滑臺上設(shè)有若干個用于容納箭形擊錘的配重放置槽，箭形擊錘的箭頭部伸出承重滑臺邊緣并指向承重滑臺的滑動方向；

所述每個電磁導(dǎo)軌內(nèi)均設(shè)有用于加速預(yù)彈射承重滑臺水平移動的電磁線圈，且相鄰電磁線圈之間通過連接導(dǎo)線相連接，力學導(dǎo)軌一側(cè)設(shè)有用于承載并測量預(yù)彈射箭形擊錘彈射瞬間所承受力的電子測力組件，力學導(dǎo)軌下方設(shè)有用于測定預(yù)彈射箭形擊錘質(zhì)量的質(zhì)量測量組件，力學導(dǎo)軌兩側(cè)對稱設(shè)有用于測定預(yù)彈射箭形擊錘彈射速度的測速組件；

上述力學導(dǎo)軌上靠近電子測力組件一側(cè)配合設(shè)有用于阻擋承重滑臺的滑臺擋板，上述電子測力組件、質(zhì)量測量組件、測速組件和電磁線圈均與PLC電連接。

上述一種基于電磁彈射的牛頓第二定律探究實驗儀，當預(yù)彈射箭形擊錘的箭頭部經(jīng)過測速組件時，測速組件觸發(fā)PLC芯片內(nèi)部的震蕩器開始計時，當預(yù)彈射箭形擊錘的箭尾部經(jīng)過測速組件時，震蕩器計時結(jié)束，計時數(shù)據(jù)、預(yù)彈射箭形擊錘彈射速度數(shù)據(jù)由PLC編程計算后轉(zhuǎn)化為預(yù)彈射箭形擊錘彈射加速度。

所述電子測力組件包括電子測力計，電子測力計安裝在力學導(dǎo)軌一側(cè)的測力計固定座，電子測力計的承力端設(shè)有擊錘通道和擊錘卡槽，箭形擊錘的箭頭部穿過擊錘卡槽伸入擊錘通道中，電子測力計信號線接頭與PLC電連接，用于采集預(yù)彈射箭形擊錘彈射瞬間所承受力。

所述質(zhì)量測量組件包括電子稱，電子稱的信號輸出端與PLC電連接。

所述測速組件包括對稱分設(shè)在力學導(dǎo)軌兩側(cè)、并與PLC電連接的激光測速計發(fā)射頭和激光測速計接收頭。

所述配重放置槽與箭形擊錘之間采用卡接方式固定。

所述箭形擊錘上固定安裝多個穩(wěn)定翼。

本實用新型的一種基于電磁彈射的牛頓第二定律探究實驗儀與現(xiàn)有技術(shù)相比，所產(chǎn)生的有益效果是，

1、設(shè)計有質(zhì)量測量組件，可以測量箭形擊錘的質(zhì)量值m，并將此值顯示在PLC控制面板上，為計算提供依據(jù)；

2、設(shè)計有兩條相平行的電磁導(dǎo)軌，每個電磁導(dǎo)軌內(nèi)均設(shè)有用于加速預(yù)彈射承重滑臺水平移動的電磁線圈，且相鄰電磁線圈之間通過連接導(dǎo)線相連接，箭形狀擊錘夾在兩條導(dǎo)軌之間組成一個電磁彈射組件，使用時，兩電磁導(dǎo)軌軌接入電源，電流經(jīng)一電磁導(dǎo)軌流向箭形擊錘再流向另一電磁導(dǎo)軌產(chǎn)生強磁場，磁場與電流相互作用，產(chǎn)生強大的安培力推動箭形擊錘，能夠產(chǎn)生很大加速度a；

3、設(shè)計有激光測速組件，能夠?qū)⒓螕翦N的發(fā)射速度準確的測量出來，當預(yù)彈射箭形擊錘的箭頭部經(jīng)過測速組件時，測速組件觸發(fā)PLC芯片內(nèi)部的震蕩器開始計時，當預(yù)彈射箭形擊錘的箭尾部經(jīng)過測速組件時，震蕩器計時結(jié)束，計時數(shù)據(jù)、預(yù)彈射箭形擊錘彈射速度數(shù)據(jù)由PLC編程計算后轉(zhuǎn)化為預(yù)彈射箭形擊錘彈射加速度a，顯示在PLC控制面板上；

4、設(shè)計有電子測力組件，能夠有效的測量被箭形擊錘擊中的瞬間所承受的安培力F，通過數(shù)據(jù)線將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇LC控制面板上進行顯示。

綜上，本實用新型的一種基于電磁彈射的牛頓第二定律探究實驗儀，其結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，設(shè)計科學合理，方便學生理解和掌握傳統(tǒng)物理公式和物理現(xiàn)象。

附圖說明

附圖1為本實用新型的主視結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖2為本實用新型的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖3為本實用新型的等軸測圖；

附圖4為本實用新型的另一等軸測圖。