[實用新型]重力勢能與動能轉化的實驗平臺

有效

• 申請號: 201520331090.2
• 申請日: 2015-05-21
• 公開（公告）號: CN204667722U
• 公開（公告）日: 2015-09-23
• 發明（設計）人: 張士涵
• 申請（專利權）人: 張士涵
• 主分類號: G09B23/10
• 分類號: G09B23/10
• 代理公司: 合肥鼎途知識產權代理事務所(普通合伙) 34122
• 代理人: 李兵

技術領域

本實用新型涉及高中物理實驗器具技術領域，尤其涉及重力勢能與動能轉化的實驗平臺。

背景技術

在青少年的高中時期，學習物理時，有一章節學習內容是能量守恒，其中最經典的實驗內容就是重力勢能全部轉化為動能，或者動能全部轉化為重力勢能的問題，在實驗的過程中，實驗器材及實驗數據對于計算器能量守恒問題至關重要，數據誤差小，能夠幫助學生更好的理解能量守恒問題。

現有技術中，重力勢能與動能轉化的實驗器材，往往直接是通過將小球在弧形滑道上滑下，并滑道水平滑道上，記錄其下降高度和滑到水平滑道位置的速度，然后再將小球的質量通過稱重獲得，在將所得數據帶入重力勢能E=mgh和動能E=mv²?/2的計算公式，計算出氣重力勢能與動能轉化的能量守恒問題。

但是在動能轉化為重力勢能的實驗過程中，由于小球滑到弧形滑道的某一高度時瞬間滑落，在這短短的時間內，對學生觀察和測量高度帶來很大困難，很容易使測量的高度誤差很大，導致后期實驗數據不準確，從而使實驗失??；在小球滑到水平滑道時，由于小球與水平滑道之間具有摩擦力，導致后期在計算小球在水平滑道上的速度產生很大的誤差，導致實驗數據不準確，影響實驗的準確性。

實用新型內容

有鑒于此，有必要提供一種能夠降低實驗數據誤差的重力勢能與動能轉化的實驗平臺。

本實用新型是這樣實現的，重力勢能與動能轉化的實驗平臺，包括弧形滑道和水平滑道，還包括控制板、高度測量裝置、彈力機、風機裝置和速度計算裝置，所述弧形滑道為圓的四分之一圓弧，其弧徑為0.5m~1m，所述水平滑道水平放置，弧形滑道的一端與水平滑道的一端相切連接，弧形滑道處于水平滑道的上方，所述水平滑道上設有風槽和網格板，所述網格板蓋合所述風槽，且網格板的上表面與弧形滑道的最低端齊平，所述高度測量裝置包括控制電路板、壓力感應器、LED燈和刻度尺，所述刻度尺豎直安裝在弧形滑道的一側，在弧形滑道的弧面上對應所述刻度尺的每個刻度的高度處設置一個所述壓力感應器，在刻度尺的每個刻度處安裝一個所述LED燈，不同高度處的壓力感應器通過所述控制電路板連接與其同一高度的LED燈，所述彈力機安裝在所述網格板上的遠離弧形滑道的一端，彈力機上連接有彈力開關，所述彈力開關固定在所述控制板上，所述風機裝置包括風機、吹氣管、集風罩和風機調速開關，所述吹氣管設于所述風槽內，所述風機的出風口通過管道與吹氣管連接，所述集風罩設于網格板的上方，且集風罩籠罩所述網格板，所述風機的進風口連接集風罩，所述風機調速開關與所述風機電連接，所述速度計算裝置包括兩個感應探頭、計算器和顯示屏，所述兩個感應探頭的其中一個安裝在水平滑道上的靠近弧形滑道的一端端頭處，另一個安裝在水平滑道上，兩個感應探頭之間的距離為0.5m~1m，所述計算器安裝在所述控制板上，兩個感應探頭電連接所述計算器，所述顯示屏安裝在所述計算器上。

進一步地，所述控制板上設有支架，所述控制板通過所述支架固定在水平滑道上。

進一步地，所述網格板上設有多個均勻分布的出風孔，出風孔口徑為0.5mm~2mm，且出風孔之間的間距不大于5mm。

本實用新型提供的重力勢能與動能轉化的實驗平臺的優點在于：本實用新型結構簡單合理，通過在水平滑道上設置風槽和網格板，再將風機裝置的吹氣管設于所述風槽內，風機的出風口通過管道與吹氣管連接，將風機裝置的集風罩設于網格板的上方，且集風罩籠罩網格板，風機的進風口連接集風罩，風機與風機調速開關連接，在使用的過程中，通過風機調速開關調節風機的風速大小，將處于網格板上的小球飄起為止，從而降低小球與網格板之間的摩擦，從而提高小球在水平滑道上所測速度的準確性，吹氣管吹出的氣流通過網格板進入所述集風罩內，再通過風機重新回到吹氣管，有效降低四周氣流對小球的影響，從而提供一個能夠獲得實驗數據準確性的一個良好環境；

通過設置高度測量裝置，包括控制電路板、壓力感應器、LED燈和刻度尺，所述刻度尺豎直安裝在弧形滑道的一側，在弧形滑道的弧面上對應所述刻度尺的每個刻度的高度處設置一個所述壓力感應器，在刻度尺的每個刻度處安裝一個所述LED燈，不同高度處的壓力感應器通過所述控制電路板連接與其同一高度的LED燈，當小球在弧形滑道上滾動時，途經處于不同高度的壓力感應器時，壓力感應器將信號傳遞給控制電路板，控制電路板將啟動同一高度的LED燈，從而便于觀察小球運動的高度，且能夠準確的獲得實驗數據，方便快捷，真實有效；