[實用新型]一種自由落體運動實驗裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720270980.6
• 申請日: 2017-03-20
• 公開（公告）號: CN206649785U
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李志強(qiáng);鄒婷;吳甜;封想想;張永德
• 申請（專利權(quán)）人: 衡陽師范學(xué)院
• 主分類號: G09B23/10
• 分類號: G09B23/10
• 代理公司: 長沙星耀專利事務(wù)所(普通合伙)43205
• 代理人: 龍騰,黃麗

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及實驗教學(xué)儀器領(lǐng)域，尤其指一種自由落體運動實驗裝置。

背景技術(shù)

對自由落體運動進(jìn)行測試的方式一般是通過投放初速度為零的小球，記錄小球下落過程的位移、時間等相關(guān)數(shù)據(jù)，從而得出重力加速度值以及自由落體運動的規(guī)律。現(xiàn)有的自由落體運動實驗裝置，傳統(tǒng)實驗儀器都是采用電磁鐵來吸附住待下落的小球，當(dāng)電磁鐵斷電后，小球得以釋放并在重力作用下往下掉落，由于電磁鐵斷電后的剩磁會給小球一個微弱的吸力，這個吸力的存在會使小球掉落初始階段的加速度變小，從而使得最終測出的重力加速度值產(chǎn)生偏差。

中國專利CN201638428U中公開了一種自由落體運動實驗的多球釋放裝置，該裝置可連續(xù)、逐個釋放實驗小球，若將該裝置利用到自由落體運動實驗裝置中進(jìn)行實驗，可使實驗過程得到簡化，操作起來更輕松，但該裝置是通過一個控球凹槽轉(zhuǎn)動180度來將實驗小球從存球管中翻轉(zhuǎn)出來的，而控球凹槽是由轉(zhuǎn)動軸帶動旋轉(zhuǎn)的，它受到了轉(zhuǎn)動軸的力而發(fā)生運動，因此處于控球凹槽內(nèi)的實驗小球亦會受到控球凹槽的作用力，那么實驗小球在被帶到下落口時，它由于慣性作用會帶著一定的初速度下落（也就是說其掉落時的初始速度并不為零），最終測試結(jié)果會因為初速度不為零而帶來誤差。

實用新型內(nèi)容

本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種自由落體運動實驗裝置，該裝置可連續(xù)釋放實驗小球，并可保證實驗小球在下落時的初速度為零，從而提高實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。

為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用如下技術(shù)方案：一種自由落體運動實驗裝置，包括若干個實驗小球、用于裝載及釋放實驗小球的釋放裝置、用于采集實驗小球下落時產(chǎn)生的實驗數(shù)據(jù)的檢測裝置、用于接收從釋放裝置落下的實驗小球的接收裝置以及連接釋放裝置、檢測裝置和接收裝置的控制器，所述釋放裝置包括豎直設(shè)置的用于存放實驗小球的存球管，所述存球管的內(nèi)徑大小與所述實驗小球的直徑大小相匹配，所述存球管的底部管口處設(shè)有用于阻擋實驗小球下落的第一閥門，所述存球管還設(shè)有用于阻擋實驗小球下落的第二閥門，所述第二閥門位于第一閥門的上方且兩者的間隔距離為一個實驗小球的直徑大小，所述控制器控制第一閥門及第二閥門交替打開從而使釋放裝置逐個釋放實驗小球，所述檢測裝置位于釋放裝置的下方，所述檢測裝置包括設(shè)置在實驗小球下落軌跡一側(cè)的傳感機(jī)構(gòu)，所述接收裝置位于檢測裝置的下方且可將接收到實驗小球的信號發(fā)送給控制器。

進(jìn)一步地，所述第一閥門/第二閥門包括套管以及設(shè)于套管內(nèi)的活動鐵芯和靜鐵芯，所述靜鐵芯套設(shè)有可通電的線圈，所述活動鐵芯的一端連接有可插入存球管中的擋銷，所述活動鐵芯的另一端與靜鐵芯之間設(shè)有彈簧，使所述線圈通電，所述靜鐵芯產(chǎn)生磁力使活動鐵芯受力而往靜鐵芯的方向移動，此時所述彈簧壓縮、所述擋銷退出存球管，所述實驗小球可自由落下；使所述線圈斷電，所述靜鐵芯失去磁力，此時所述彈簧復(fù)位、所述活動鐵芯帶動擋銷插入存球管中從而阻擋實驗小球下落。

更進(jìn)一步地，所述活動鐵芯靠近靜鐵芯的端面上開設(shè)有容置槽，所述彈簧設(shè)于容置槽中，所述彈簧的一端從容置槽中伸出并與所述靜鐵芯相抵。

更進(jìn)一步地，所述套管水平設(shè)置并且擋銷設(shè)置在其前端，所述套管前端的底部增設(shè)有用于給擋銷收縮至套管內(nèi)的預(yù)留空間。

更進(jìn)一步地，位于所述實驗小球下落軌跡的一側(cè)設(shè)有安裝板，所述安裝板的內(nèi)側(cè)面由上往下均勻間隔設(shè)有多個常開式的第一干簧管，所述實驗小球內(nèi)設(shè)有磁性件，所述磁性件的磁性強(qiáng)度使實驗小球在恰好進(jìn)入下一個第一干簧管的感應(yīng)范圍時，便會脫離上一個第一干簧管的感應(yīng)范圍，當(dāng)所述實驗小球下落時，所述安裝板上的第一干簧管逐個閉合產(chǎn)生檢測信號并傳輸給控制器。

優(yōu)選地，所述安裝板上的各個第一干簧管的間隔距離為1cm。

進(jìn)一步地，所述接收裝置包括接收漏斗、連接接收漏斗的導(dǎo)球管以及位于導(dǎo)球管下方的收集盒，所述導(dǎo)球管上設(shè)有一個常開式的第二干簧管，當(dāng)所述實驗小球經(jīng)過導(dǎo)球管，所述第二干簧管閉合產(chǎn)生檢測信號并傳輸給控制器。

優(yōu)選地，所述存球管的頂端設(shè)有入料漏斗。