[實(shí)用新型]一種光電加速度探究實(shí)驗(yàn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520601866.8
• 申請(qǐng)日: 2015-08-12
• 公開（公告）號(hào): CN204904657U
• 公開（公告）日: 2015-12-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 牛菁菁
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 牛菁菁
• 主分類號(hào): G09B23/10
• 分類號(hào): G09B23/10
• 代理公司: 河北東尚律師事務(wù)所 13124
• 代理人: 王文慶

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及高中物理教學(xué)領(lǐng)域中運(yùn)動(dòng)與力部分知識(shí)中對(duì)加速度的探究實(shí)驗(yàn)，具體為一種光電加速度探究實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的加速度探究實(shí)驗(yàn)裝置采用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器屬于電磁技術(shù)，打點(diǎn)周期是市電的周期，即0.02秒，然而市電不是精確的50Hz，使得結(jié)果不精確。另外一方面，受到打點(diǎn)針沖擊作用的紙帶對(duì)振子也產(chǎn)生反作用，從而影響到打點(diǎn)時(shí)相位產(chǎn)生顯著漂移，結(jié)果破壞了打點(diǎn)的等時(shí)性，也就是在一條紙帶上點(diǎn)之間所經(jīng)歷的時(shí)間長(zhǎng)度是不相等的，造成不同區(qū)間計(jì)算所得的加速度值不等，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際情況不符。另外，打點(diǎn)的瞬間打點(diǎn)針通過紙帶對(duì)小車的滑動(dòng)造成了影響，若在微觀上探究，小車的下滑不是勻加速度的，也就是說，實(shí)驗(yàn)裝置干擾了實(shí)驗(yàn)對(duì)象。還有，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需要消耗紙帶，若每名學(xué)生都獨(dú)立進(jìn)行一次實(shí)驗(yàn)，往往一次實(shí)驗(yàn)課消耗紙帶可達(dá)數(shù)十米，不利于資源保護(hù)；若多名學(xué)生共同進(jìn)行一次實(shí)驗(yàn)，紙帶浪費(fèi)會(huì)減少，然而教學(xué)效果不佳。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于避免上述背景技術(shù)中的不足之處，而提供一種使用簡(jiǎn)便、測(cè)量結(jié)果更準(zhǔn)確的光電加速度探究實(shí)驗(yàn)裝置。本實(shí)用新型利用光電技術(shù)，原始測(cè)量數(shù)據(jù)的獲取更準(zhǔn)確，且實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)小車滑動(dòng)無干擾，使得解算結(jié)果更真實(shí)；同時(shí)，本實(shí)驗(yàn)裝置無需耗材，綠色環(huán)保。

本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種光電加速度探究實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：包括小車滑道板1、發(fā)光側(cè)板2、光敏采集側(cè)板3和用于計(jì)算加速度的解算電子線路單元4；小車滑道板1為傾斜放置；發(fā)光側(cè)板2和光敏采集側(cè)板3分別放置在小車滑道板1的兩側(cè)且與小車滑道板1相平行；在發(fā)光側(cè)板2上等間距安裝有多個(gè)發(fā)光管，在光敏采集側(cè)板3上等間距安裝多個(gè)光敏器件，多個(gè)發(fā)光管和多個(gè)光敏器件分別一一相對(duì)設(shè)置；多個(gè)光敏器件的信號(hào)輸出端分別與解算電子線路單元4的信號(hào)輸入端相連接。

其中，發(fā)光側(cè)板2上發(fā)光管到光敏采集側(cè)板3上光敏器件的連線與小車滑道板1的滑道垂直。

本實(shí)用新型相比背景技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1.本實(shí)用新型采用光電技術(shù)，小車運(yùn)動(dòng)時(shí)，測(cè)量機(jī)構(gòu)與小車無相互作用力發(fā)生，從而不會(huì)干擾小車運(yùn)動(dòng)，使小車運(yùn)動(dòng)為理想的勻加速運(yùn)動(dòng)，實(shí)驗(yàn)真實(shí)、準(zhǔn)確。

2.本實(shí)用新型的測(cè)量非常準(zhǔn)確，采用穩(wěn)定周期的電信號(hào)對(duì)每間距時(shí)間進(jìn)行測(cè)量，克服了背景技術(shù)采用不穩(wěn)定且不準(zhǔn)確的市電周期進(jìn)行計(jì)時(shí)帶來的計(jì)時(shí)不準(zhǔn)的不足。

3.本實(shí)用新型無需耗材，綠色環(huán)保。

4.本實(shí)用新型克服了采用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的傳統(tǒng)裝置浪費(fèi)紙帶、且測(cè)量誤差較大的缺陷，適合作為高中物理實(shí)驗(yàn)器材，提高學(xué)生對(duì)加速度相關(guān)知識(shí)的深入理解。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型組成的頂視圖；

圖2是本實(shí)用新型組成的側(cè)視圖；

圖3是光敏采集側(cè)板3與解算電子線路單元4的連接關(guān)系示意圖。

具體實(shí)施方式

參照?qǐng)D1-圖3，一種光電加速度探究實(shí)驗(yàn)裝置，包括小車滑道板1、發(fā)光側(cè)板2、光敏采集側(cè)板3和用于計(jì)算加速度的解算電子線路單元4；小車滑道板1為傾斜放置，其中小車滑道板1的一端位置較高，小車滑道板1的另一端位置較低；發(fā)光側(cè)板2和光敏采集側(cè)板3分別放置在小車滑道板1的兩側(cè)且與小車滑道板1相平行；在發(fā)光側(cè)板2上等間距安裝有多個(gè)發(fā)光管(實(shí)施例中，發(fā)光管的個(gè)數(shù)為12個(gè))，在光敏采集側(cè)板3上等間距安裝多個(gè)光敏器件(實(shí)施例中，光敏器件的個(gè)數(shù)為12個(gè))，多個(gè)發(fā)光管和多個(gè)光敏器件分別一一相對(duì)設(shè)置，發(fā)光側(cè)板2上發(fā)光管到光敏采集側(cè)板3上光敏器件的連線與小車滑道板1的滑道垂直；多個(gè)光敏器件的信號(hào)輸出端分別與解算電子線路單元4的信號(hào)輸入端相連接。

本實(shí)用新型簡(jiǎn)要工作原理如下：

工作時(shí)，首先進(jìn)行加電；小車放置于小車滑道板1頂端且用手固定使小車靜止；放開小車，小車沿小車滑道板1進(jìn)行加速下滑，小車下滑過程中依次遮擋發(fā)光側(cè)板2上發(fā)光管到光敏采集側(cè)板3上光敏器件的光線，光敏采集側(cè)板3上的每個(gè)光敏器件在受到光照與不能受到光照兩種狀態(tài)下產(chǎn)生不同的電信號(hào)，所有這些電信號(hào)均連接到解算電子線路單元4，見圖3；當(dāng)運(yùn)動(dòng)的小車頭部遮擋了第一個(gè)發(fā)光管的光線，光敏器件信號(hào)產(chǎn)生變化，該信號(hào)去啟動(dòng)計(jì)時(shí)器；當(dāng)運(yùn)動(dòng)的小車頭部遮擋了第二個(gè)發(fā)光管的光線，光敏器件信號(hào)產(chǎn)生變化，該信號(hào)停止前一個(gè)計(jì)時(shí)而啟動(dòng)下一個(gè)計(jì)時(shí)；每次遮擋一個(gè)發(fā)光管光線，就得到小車通過一個(gè)間距所用的時(shí)間長(zhǎng)度，小車滑到滑道板底端就得到對(duì)應(yīng)每個(gè)間距的所用時(shí)間長(zhǎng)度，解算電子線路單元4根據(jù)以下公式給出的加速度、時(shí)間、距離的關(guān)系對(duì)加速度進(jìn)行解算。解算公式如下：