[發(fā)明專利]一種牛頓第一定律實驗裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710234383.2
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN106935108A
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權(quán)）人: 湖州師范學(xué)院
• 主分類號: G09B23/10
• 分類號: G09B23/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種物理實驗裝置，尤其涉及一種牛頓第一定律實驗裝置。

背景技術(shù)

在中學(xué)物理教學(xué)中，牛頓第一定律是一個重要學(xué)習(xí)內(nèi)容。牛頓第一定律表明，一切物體在沒有受到力的作用時(合外力為零時)，總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種運動狀態(tài)。

由于地球引力的存在，沒有受到外力作用的物體并不存在，所以驗證牛頓第一定律的實驗中，很重要的一點是驗證物體在受到合外力為零的力的作用時，總保持勻速直線運動狀態(tài)。由于摩擦力的存在，很難得到純粹的物體做勻速直線運動狀態(tài)，常見的較為準確的是利用氣墊導(dǎo)軌，讓小車通過不同的光電門，所用時間相同，說明在摩擦阻力極小、忽略空氣阻力情況下，小車近似勻速直線運動。但是這種方法一是設(shè)備較大，需要專門的場地才能進行；二是實驗中噪音很大，影響環(huán)境，影響實驗教學(xué)的效果；三是實驗結(jié)果并不準確，因為小車確實不是在做勻速直線運動，光電門所測得的是小車運行到不同位置區(qū)間時的速度，由于摩擦力、空氣的粘滯阻力等影響，所以小車通過各個光電門所在的位置區(qū)間所用的時間并不相等，有時差距很大，難以讓學(xué)生相信小車是在做勻速直線運動。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種實驗裝置，物體在受到合外力為零的力的作用時，總保持勻速直線運動狀態(tài)，從而精確的驗證牛頓第一定律。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

實驗裝置結(jié)構(gòu)，一種牛頓第一定律實驗裝置，如圖1所示，包括：

玻璃筒1、凹面罩2、小球3、第一光電門4、第二光電門5、支柱6、底座7。

所述的玻璃筒1為厚壁圓玻璃筒，內(nèi)徑為3厘米，長60厘米，壁厚0.5厘米。

所述的支柱6上標有刻度尺，和底座7保持垂直狀態(tài)，從上到下依次安裝有第一光電門4與第二光電門5，各個光電門可以在立柱6上自由移動，并可通過刻度尺讀出兩個光電門之間的距離。

所述的第一光電門4、第二光電門5均套裝在支柱6上，并與計時裝置連接。

作為優(yōu)選，計時裝置選擇HA8-J0201-CC型數(shù)字計時器，工作電源AC 220±10％V50Hz，計時精度0.1ms，檢測探頭2路。

HA8-J0201-CC型數(shù)字計時器具有“S1”計時工作狀態(tài)：任一光電門遮光時開始計時，遮光結(jié)束后停止計時，儀器屏幕依次顯示出遮光次數(shù)和遮光時間。

本發(fā)明中，所用的光電門發(fā)光裝置和接收裝置之間距離等于玻璃筒外徑，玻璃筒1從發(fā)光裝置和接收裝置之間穿過，發(fā)光裝置發(fā)出的光線恰好通過圓玻璃筒1的軸線。

所述的小球3為鋁制輕質(zhì)金屬球，直徑為1厘米。

所述的凹面罩2為塑料制成的漏斗形，小端向下蓋在玻璃筒1的上端部，中心圓孔的直徑略大于小球3的直徑，小球3能通過圓孔較準確的落入玻璃筒1的中心處。

所述的牛頓第一定律實驗裝置使用時，還需配備液體介質(zhì)，如透明的縫紉機油1000毫升。

由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施例提供的牛頓第一定律實驗裝置，結(jié)構(gòu)簡單，沒有噪音，不需要小球3下落的液體為無限寬廣，小球直徑大而光電門發(fā)光裝置和接收裝置之間距離小，容易實現(xiàn)小球的遮光計時，實驗成功率高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例提供的牛頓第一定律實驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、玻璃筒，2、凹面罩，3、小球，4、第一光電門，5、第二光電門，6、支柱，7、底座。

具體實施方式

下面結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。

首先向玻璃筒1內(nèi)加入已備好的縫紉機油至略低于玻璃筒1的管口，當凹面罩2小端向下蓋在玻璃筒1的上端部時，凹面罩2的底部和油面平齊，這樣在后面所述實驗中，即保證了小球3從同一高度下落到液體中，也可減小小球?qū)σ后w的沖擊作用。

然后將實驗裝置置于水平的平臺上，目的是為了使得玻璃筒1處于和水平面保持垂直狀態(tài)，這樣才能保證小球3始終沿著玻璃筒1的中心位置自由下落，也使得小球3所受到筒壁影響產(chǎn)生的橫向力相互抵消，保證了筒壁對小球所產(chǎn)生作用力的合力方向向上。