本實(shí)用新型涉及物理實(shí)驗(yàn)裝置領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在高中物理實(shí)驗(yàn)中，涉及到牛頓第二定律的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中利用一端帶滑輪的木板、墊塊、小車(chē)、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、拉繩、砝碼、紙帶等實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在準(zhǔn)備階段，較為重要的環(huán)節(jié)時(shí)需要利用墊塊調(diào)節(jié)木板的傾斜角度，時(shí)小車(chē)能夠勻速移動(dòng)，以達(dá)到平衡摩擦力的效果，傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)方式中，墊塊的移動(dòng)性較強(qiáng)，在前后移動(dòng)墊塊進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，墊塊的移動(dòng)距離不好精確把握，導(dǎo)致移動(dòng)距離偏大而造成木板角度調(diào)節(jié)較大，影響調(diào)節(jié)過(guò)程，且僅依靠墊塊與實(shí)驗(yàn)桌之間的摩擦力對(duì)墊塊位置進(jìn)行固定，墊塊與實(shí)驗(yàn)桌之間、墊塊與木板之間等容易發(fā)生相對(duì)移動(dòng)，而造成木板傾斜角度的改變，影響實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。同時(shí)在學(xué)生估測(cè)小車(chē)是否勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，沒(méi)有較為明確的距離和時(shí)間的參照物，直觀(guān)目測(cè)誤差大，需要多次利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器進(jìn)行確認(rèn)，造成紙帶浪費(fèi)和時(shí)間的消耗。因此需要對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置的調(diào)節(jié)階段進(jìn)行改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題，是針對(duì)上述存在的技術(shù)不足，提供一種牛頓第二定律驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)裝置。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，調(diào)節(jié)準(zhǔn)確，有明確的速度估測(cè)參照物，使用更方便。

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：提供一種牛頓第二定律驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)裝置，包括一端帶滑輪的木板、小車(chē)、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、拉繩、砝碼、紙帶，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝于木板后端；其特征在于：木板下方設(shè)置有基板；基板前端左右兩側(cè)固定有支板；木板前端與支板轉(zhuǎn)軸連接；基板的后部設(shè)置有墊塊，墊塊在木板與基板之間；基板的后部上表面左右兩側(cè)均固定有磁性金屬條；墊塊下端左右兩側(cè)均固定有與磁性金屬條對(duì)應(yīng)的磁鐵；兩個(gè)磁性金屬條之間，基板上表面固定有齒條；墊塊下端開(kāi)有與齒條位置對(duì)應(yīng)的安裝槽；安裝槽內(nèi)轉(zhuǎn)軸連接有齒輪，齒輪與齒條嚙合配合；木板的右側(cè)沿長(zhǎng)度方向均勻間隔安裝有閃爍指示燈。

進(jìn)一步優(yōu)化本技術(shù)方案，牛頓第二定律驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)裝置的木板前端固定有擋板，擋板在滑輪后方；擋板后端固定有緩沖海綿。

進(jìn)一步優(yōu)化本技術(shù)方案，牛頓第二定律驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)裝置的木板的左側(cè)沿長(zhǎng)度方向刻有刻度線(xiàn)。

本實(shí)用新型與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置相比，其有益效果在于：

1、利用磁鐵對(duì)磁性金屬條的磁性吸力，能夠很好的對(duì)墊塊的位置進(jìn)行定位，減少在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，墊塊意外滑動(dòng)的情況，保證木板的角度位置不變，齒輪與齒條的嚙合配合，使墊塊的移動(dòng)控制性更強(qiáng)，方便于精準(zhǔn)的移動(dòng)墊塊以調(diào)節(jié)木板的傾斜角度。木板前端與基板的支板轉(zhuǎn)軸連接，可進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)對(duì)木板的定位較好。在無(wú)拉力情況下釋放小車(chē)測(cè)試是否平衡摩擦力時(shí)，閃爍指示燈能夠輔助肉眼判斷，使學(xué)生觀(guān)察判斷更方便準(zhǔn)確，減少紙帶的使用，閃爍指示燈之間間隔均勻，即每?jī)蓚€(gè)閃爍指示燈之間距離相同，閃爍指示燈的閃爍頻率一定，即可輔助提示時(shí)間，從而方便于輔助學(xué)生判斷小車(chē)是否勻速；

2、試驗(yàn)中，小車(chē)以一定的速度沖向木板的前端，擋板可防止小車(chē)掉落，緩沖海綿能夠起到緩沖的作用，減少撞擊和噪音；

3、最終確認(rèn)是否平衡摩擦力需要通過(guò)紙帶進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀(guān)測(cè)，木板上設(shè)置刻度線(xiàn)能夠方便于試驗(yàn)過(guò)程中測(cè)量紙帶上的點(diǎn)，無(wú)需再攜帶直尺等測(cè)量工具。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型基板后端部分結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為墊塊底部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中，1、木板；2、小車(chē)；3、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；4、拉繩；5、砝碼；6、紙帶；7、基板；8、支板；9、墊塊；10、磁性金屬條；11、磁鐵；12、齒條；13、安裝槽；14、齒輪；15、閃爍指示燈；16、擋板；17、緩沖海綿；18、刻度線(xiàn)；19、滑輪。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

如圖1-3所示，牛頓第二定律驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)裝置，包括一端帶滑輪19的木板1、小車(chē)2、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器3、拉繩4、砝碼5、紙帶6，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器3安裝于木板1后端；其特征在于：木板1下方設(shè)置有基板7；基板7前端左右兩側(cè)固定有支板8；木板1前端與支板8轉(zhuǎn)軸連接；基板7的后部設(shè)置有墊塊9，墊塊9在木板1與基板7之間；基板7的后部上表面左右兩側(cè)均固定有磁性金屬條10；墊塊9下端左右兩側(cè)均固定有與磁性金屬條10對(duì)應(yīng)的磁鐵11；兩個(gè)磁性金屬條10之間，基板7上表面固定有齒條12；墊塊9下端開(kāi)有與齒條12位置對(duì)應(yīng)的安裝槽13；安裝槽13內(nèi)轉(zhuǎn)軸連接有齒輪14，齒輪14與齒條12嚙合配合；木板1的右側(cè)沿長(zhǎng)度方向均勻間隔安裝有閃爍指示燈15；木板1前端固定有擋板16，擋板16在滑輪19后方；擋板16后端固定有緩沖海綿17；木板1的左側(cè)沿長(zhǎng)度方向刻有刻度線(xiàn)18。

本實(shí)用新型在使用時(shí)，一端帶滑輪19的木板1、小車(chē)2、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器3、拉繩4、砝碼5、紙帶6為常規(guī)實(shí)驗(yàn)中使用的裝置，調(diào)節(jié)木板1的傾斜角度時(shí)，將墊塊9放置于木板1與基板7之間，墊塊9在磁性金屬條10上前后滑動(dòng)，學(xué)生手動(dòng)推拉墊塊9時(shí)，齒輪14與齒條12處于嚙合狀態(tài)，在做較小的調(diào)動(dòng)時(shí)，可防止用力不均而使墊塊9大距離移動(dòng)，齒輪14與安裝槽13通過(guò)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接，可通過(guò)過(guò)度配合使轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)阻力較大，即齒輪14的轉(zhuǎn)動(dòng)存在一定的阻力，以達(dá)到提高墊塊9移動(dòng)控制性的目的。判斷木板1的傾斜角度是否已經(jīng)平衡摩擦力時(shí)，在小車(chē)2后端連接紙帶6，紙帶6另一端穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器3的限位孔，但是不開(kāi)啟打點(diǎn)計(jì)時(shí)器3，釋放小車(chē)2，通過(guò)觀(guān)察判斷小車(chē)2是否勻速運(yùn)動(dòng)，在釋放小車(chē)2給予小車(chē)2一個(gè)較小的初速度后，開(kāi)啟閃爍指示燈15，利用閃爍指示燈15的輔助，可通過(guò)多種方法估測(cè)小車(chē)2是否勻速，一種是可觀(guān)察小車(chē)2全部通過(guò)每一個(gè)閃爍指示燈15時(shí)閃爍指示燈15的閃爍次數(shù)，比如通過(guò)每一個(gè)閃爍指示燈15的閃爍次數(shù)均為兩次，則估測(cè)小車(chē)2為勻速移動(dòng)，若通過(guò)一個(gè)閃爍指示燈15時(shí)閃爍時(shí)間超過(guò)兩次，而經(jīng)過(guò)下一個(gè)或后面的閃爍指示燈15時(shí)，時(shí)間在兩次以?xún)?nèi)，則可判斷小車(chē)2處于加速狀態(tài)，同理其他運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也可進(jìn)行輔助判斷，為常規(guī)判斷思路；還可以觀(guān)察小車(chē)2經(jīng)過(guò)每?jī)蓚€(gè)相鄰閃爍指示燈15時(shí)的閃爍次數(shù)進(jìn)行判斷，判斷原理相同。若未平衡，繼續(xù)移動(dòng)墊塊9再進(jìn)行調(diào)節(jié)估測(cè)即可，估測(cè)小車(chē)2勻速移動(dòng)后，即認(rèn)為基本達(dá)到平衡則可開(kāi)啟打點(diǎn)計(jì)時(shí)器3進(jìn)行實(shí)驗(yàn)確認(rèn)，方法為常規(guī)實(shí)驗(yàn)過(guò)程。

一般在實(shí)驗(yàn)中，僅進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄，而不做處理，本實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)即為紙帶6，而在通過(guò)紙帶6上的點(diǎn)確認(rèn)是否平衡摩擦力時(shí)，需要較為精確的測(cè)量紙帶6上點(diǎn)的間隔，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，則需要學(xué)生額外攜帶直尺進(jìn)行測(cè)量，將刻度線(xiàn)18設(shè)置在木板1的一側(cè)，則可方便于測(cè)量，無(wú)需攜帶直尺。也可以采用量規(guī)的方式進(jìn)行點(diǎn)的間隔測(cè)量，將量規(guī)放置于基板7上。

閃爍指示燈15的開(kāi)啟可通過(guò)手動(dòng)開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制，還可以在本實(shí)用新型中增加紅外開(kāi)關(guān)的自動(dòng)控制，在木板1上表面安裝紅外控制開(kāi)關(guān)，位置與后端第一個(gè)閃爍指示燈15齊平，當(dāng)小車(chē)2前端經(jīng)過(guò)紅外控制開(kāi)關(guān)時(shí)，即可開(kāi)啟閃爍指示燈15閃爍，且此時(shí)小車(chē)2前端剛經(jīng)過(guò)第一個(gè)閃爍指示燈15，閃爍指示燈15開(kāi)始閃爍，方便于閃爍次數(shù)的計(jì)算，同時(shí)減少人為控制。紅外控制開(kāi)關(guān)的安裝、使用等均為常規(guī)技術(shù)手段。

本實(shí)用新型中閃爍指示燈15的控制電路，為常規(guī)成熟的技術(shù)手段，因此本文未做描述。實(shí)驗(yàn)過(guò)程為常規(guī)實(shí)驗(yàn)步驟。齒輪14、齒條12可采用塑料材質(zhì)，齒距、齒厚均較小。