[發(fā)明專利]一種物理平拋運動的數(shù)據(jù)采集裝置及方法

有效

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• 申請日: 2019-01-30
• 公開（公告）號: CN110009977B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發(fā)明（設計）人: 曾波濤;馮志全;畢建平;謝瑋
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: G09B23/10
• 分類號: G09B23/10;G01C23/00;G01D21/02
• 代理公司: 濟南誠智商標專利事務所有限公司 37105
• 代理人: 李修杰

1.一種物理平拋運動的數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，所述裝置包括：

壓力傳感器、旋轉角度傳感器、水平儀、原點對齊組件、激光測距儀；

所述壓力傳感器設置于導軌頂端，旋轉角度傳感器設置于導軌的拐角處，水平儀設置于導軌的水平部分，原點對齊組件設置于導軌水平部分的末端，所述導軌固定于內(nèi)板上；

所述壓力傳感器用于通過獲取釋放小球的信號，驗證小球是否固定在起始位置處，包括內(nèi)置導線、銅棒、銅片、微型電源以及電流檢測組件，所述內(nèi)置導線一直處于與銅棒連接狀態(tài)，銅片外接一根導線經(jīng)微型電源以及電流檢測組件與內(nèi)置導線連接，構成回路；所述銅棒在受到壓力下降時，接觸到底部的銅片，整個回路產(chǎn)生電流，信號被電流檢測組件接收，將電流信號無線傳輸至電腦終端；

所述原點對齊組件用于判斷導軌末端是否和坐標紙原點對齊，包括金屬凸點、微型凹片、導線、微型電源以及電流信號處理模塊，所述金屬凸點安裝于導軌末端出口靠近內(nèi)板的一側，所述微型凹片安裝與內(nèi)板上與原點水平的位置，所述微型凹片在凹陷處設置有金屬涂層；

所述內(nèi)板粘貼有坐標紙，并固定于底座上，所述底座還設置有滑動桿，所述滑動桿上設置有擋槽，所述擋槽沿滑動桿上下移動，并固定于某一位置；

所述激光測距儀分別于擋槽一端以及內(nèi)板上端各設置一個，分別測量橫坐標以及縱坐標；

所述旋轉角度傳感器用于獲取物體獲得初速度的下落角度，包括固定條、電阻圈導線、微電流表以及微型電源；

所述固定條上設置有卡條，通過與凹槽的配合設計，用于以不同角度來固定固定條，所述固定條的底端連接導線，分別經(jīng)微型電源以及微電流表，并通過導線連接電阻圈；

凹槽的數(shù)量設定為17個，使角度變換為5°到85°，每5°一個凹槽，通過判定流經(jīng)整個回路的電流大小來計算角度，電流的變化范圍為0.1A～2.0A,電阻范圍為1～30Ω，電源為3V，當角度為5°時，此時回路中電阻最大，電流最小，當角度為85°時，回路中電流最大。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種物理平拋運動的數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，所述水平儀用于判斷導軌的水平部分是否水平放置，包括圓管兩端銅片、鐵球、底端銅片、導線、微電源以及電流信號處理模塊，當水平放置時，鐵球處于中間位置，電流未導通，信號輸出端無輸出，當發(fā)生傾斜時，鐵球與某一端的銅片接觸，并和底部銅片一直處于連接中，構成通路。

3.一種物理平拋運動的數(shù)據(jù)采集方法，利用權利要求1-2任意一項所述的裝置來實現(xiàn)，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

S1、調(diào)整軌道角度，通過原點對齊組件查看軌道末端是否與坐標紙的原點重合，通過水平儀查看軌道是否水平放置；

S2、通過壓力傳感器監(jiān)測小球是否被釋放，當小球被釋放后，利用激光測距儀測量小球落點的橫、縱坐標；

S3、重復步驟S2，獲取一定數(shù)量的落點坐標，并擬合成曲線；

S4、調(diào)整軌道角度，分別獲取不同角度下的平拋曲線。