驗(yàn)證運(yùn)動(dòng)學(xué)公式的軌道裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種教學(xué)工具，特別是涉及一種物理教學(xué)中使用的驗(yàn)證運(yùn)動(dòng)學(xué)公式的 軌道裝置，該裝置可以驗(yàn)證自由落體和平拋運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)及相關(guān)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式。
【背景技術(shù)】
[0002] 通常，物理教學(xué)中驗(yàn)證運(yùn)動(dòng)學(xué)公式時(shí)，用質(zhì)量可以改變的砝碼的重力充當(dāng)外力，通 過(guò)定滑輪拉動(dòng)放在平面上的小車(chē)，通過(guò)秒表計(jì)時(shí)顯示小車(chē)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，但實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，秒表 計(jì)時(shí)誤差太大，重物重力和滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量引起的系統(tǒng)誤差很難消除。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的諸多缺陷，本發(fā)明提供一種測(cè)量數(shù)據(jù)精確的驗(yàn)證運(yùn)動(dòng) 學(xué)公式的軌道裝置。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案： 一種驗(yàn)證運(yùn)動(dòng)學(xué)公式的軌道裝置，包括高度可調(diào)的支架、指示距離的標(biāo)尺、運(yùn)動(dòng)鋼球、 電腦通用計(jì)數(shù)器、光電門(mén)、水平儀、角度指示儀和軌道，支架立于地面上，所述的軌道用支架 支撐，軌道前端中間位置裝有用以指示軌道水平的水平儀，軌道前部裝有彈簧、鋼球，軌道 的水平方向裝有用來(lái)指示運(yùn)動(dòng)鋼球水平位移的水平標(biāo)尺，堅(jiān)直方向裝有用于指示運(yùn)動(dòng)鋼球 堅(jiān)直位移的堅(jiān)直標(biāo)尺，地面上設(shè)有地面水平標(biāo)尺，地面水平標(biāo)尺與堅(jiān)直標(biāo)尺接觸且成90度 角；軌道上間隔設(shè)置兩道光電門(mén)，兩道光電門(mén)分別與電腦通用計(jì)數(shù)器相連，電腦通用計(jì)數(shù)器 置于軌道的上方。
[0005] 作為優(yōu)選，所述的支架分為三角支架和單腳支架。
[0006] 作為優(yōu)選，所述的單腳支架是伸縮支架，單腳支架上裝有用于調(diào)節(jié)軌道水平的調(diào) 平螺母。
[0007] 作為優(yōu)選，所述的三腳支架是角度可調(diào)的伸縮支架，三腳支架上裝有傾角指示儀。
[0008] 作為優(yōu)選，所述的兩道光電門(mén)之間的距離可調(diào)，且距離數(shù)值由水平標(biāo)尺顯示。
[0009] 作為優(yōu)選，所述的軌道由刨光的光滑木板制成。
[0010] 采用上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明用斜面裝置驗(yàn)證運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，調(diào)兩支 架處于一定高度且等高，調(diào)節(jié)調(diào)平螺母使水平儀指示水平，調(diào)節(jié)光電門(mén)1和2的位置使二 者間隔一定距離，用質(zhì)量已知的鋼球壓縮彈簧后放手使其獲得一定初速度后沿軌道運(yùn)動(dòng)； 軌道裝置上附有標(biāo)尺，通過(guò)標(biāo)尺讀數(shù)可以精確測(cè)量鋼球沿軌道移動(dòng)的距離；通過(guò)軌道上的 兩個(gè)光電門(mén)及電腦通用計(jì)數(shù)器，可記錄鋼球經(jīng)過(guò)兩光電門(mén)時(shí)的瞬時(shí)速度。驗(yàn)證平拋和自由 落體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)鋼球A從靜止開(kāi)始沿軌道做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，且與另一質(zhì)量相等的靜止 鋼球B彈性碰撞后，兩球速度交換，A球做自由落體運(yùn)動(dòng)，B球做平拋運(yùn)動(dòng)，通過(guò)堅(jiān)直標(biāo)尺和 地面水平標(biāo)尺記錄鋼球的運(yùn)動(dòng)位移。裝置設(shè)置科學(xué)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程和計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單，便于學(xué)生理 解掌握。
【附圖說(shuō)明】
[0011] 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012] 圖2是驗(yàn)證平拋和自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013] 圖中，第一道光電門(mén)1，電腦通用計(jì)數(shù)器2,第二道光電門(mén)3,堅(jiān)直標(biāo)尺4,單腳支架 5,調(diào)平螺母6,軌道7,三腳支架8,傾角指示儀9,鋼球A10,彈簧11，水平儀12，軌道水 平標(biāo)尺13,鋼球B14,地面水平標(biāo)尺15。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。
[0015] 本發(fā)明公開(kāi)了一種驗(yàn)證運(yùn)動(dòng)學(xué)公式的實(shí)驗(yàn)裝置，這種軌道裝置由高度可調(diào)的支 架、指示距離的標(biāo)尺、運(yùn)動(dòng)鋼球、電腦通用計(jì)數(shù)器等組成。具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)附圖1。
[0016] 本實(shí)施例的軌道7由刨光的木板制成，整個(gè)軌道7由高度可調(diào)的金屬支架支撐，金 屬支架分為三角支架8和單腳支架5。三腳支架8的角度可調(diào)，是可伸縮的支架。單腳支架 5也是可伸縮支架，單腳支架5上裝有用于調(diào)節(jié)軌道水平的調(diào)平螺母6。
[0017] 軌道7用刨光的光滑木板制成，為矩形結(jié)構(gòu)。整個(gè)軌道7的長(zhǎng)度為100cm，寬度 50cm。軌道7的前部開(kāi)有供彈簧11移動(dòng)的彈簧槽13。三腳支架8固定在軌道7長(zhǎng)度10cm處，單腳支架5固定在軌道7長(zhǎng)度90cm處，且兩支架互相平行并等高，軌道7用單腳支架5 和三腳支架8支撐，用三腳支架8的三角形結(jié)構(gòu)支撐軌道7,這種設(shè)置增強(qiáng)了軌道7的穩(wěn)固 性能。三腳支架8、單腳支架5兩支架分別采用可伸縮的支架，高低可調(diào)可升降用以調(diào)節(jié)軌 道7的高度，同時(shí)三腳支架8的角度可調(diào)以改變軌道7的傾角，單腳支架5上安裝調(diào)平螺母 6以調(diào)節(jié)軌道7的水平，軌道7前端中間位置裝有水平儀12用以指示軌道7的水平，為了調(diào) 節(jié)顯示軌道7的傾角大小，在三腳支架8上安裝傾角指示儀9,軌道7的傾角大小由傾角指 示儀9顯示，從而使軌道7傾斜0-45度角，保證鋼球A10做變加速運(yùn)動(dòng)。
[0018] 軌道7長(zhǎng)度最前端寬度的中間部位裝有水平儀12,水平儀12采用氣泡水平儀，用 于指示軌道7的水平。距離水平儀12 5cm處裝有位置可以移動(dòng)的彈簧11，彈簧11 一端與 彈簧槽13固定，另一端與鋼球A10壓接配合。彈簧11的作用是靠其彈力使鋼球A10獲得 初速度。
[0019] 整個(gè)軌道7的長(zhǎng)邊上覆有軌道水平標(biāo)尺5,用于指示兩道光電門(mén)之間的距離或鋼 球在軌道7上的位移，軌道7的短邊上覆有堅(jiān)直標(biāo)尺4用于指示鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)或自由落 體運(yùn)動(dòng)的位移，操作使用時(shí)，在工作面上設(shè)置地面水平標(biāo)尺15,地面水平標(biāo)尺15與堅(jiān)直標(biāo) 尺4接觸且成90度角。地面水平標(biāo)尺15的作用是指示平拋運(yùn)動(dòng)鋼球的水平位移。
[0020] 整個(gè)軌道7的表面上間隔設(shè)置兩道光電門(mén)，第一道光電門(mén)1與第二道光電門(mén)3之 間的距離可調(diào)，且第一道光電門(mén)1與第二道光電門(mén)3之間的距離大小可由軌道水平標(biāo)尺14 直接讀數(shù)，通常第一道光電門(mén)1與第二道光電門(mén)3兩道光電門(mén)位于軌道7的中間位置間距 為50cm左右，與軌道7的寬度近似相等，第一、第二兩道光電門(mén)1、3分別通過(guò)連接線與電腦 通用計(jì)數(shù)器2連接，電腦通用計(jì)數(shù)器2位于軌道7的上方。
[0021] 為了使鋼球A10獲得初速度，在與鋼球A10同軸線的軌道7的最前端7cm的表面 處安裝位置可調(diào)的彈簧11，彈簧11位于水平儀12和第一道光電門(mén)1之間。
[0022] 驗(yàn)證平拋和自由落體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)鋼球A10從靜止開(kāi)始沿軌道7做勻加速直線運(yùn) 動(dòng)，且與另一質(zhì)量相等的靜止于軌道7最末端的鋼球B16彈性碰撞后，兩球速度交換，鋼球A10做自由落體運(yùn)動(dòng)，鋼球B16做平拋運(yùn)動(dòng)，且鋼球A10運(yùn)動(dòng)的初始位置不同，鋼球B16的落 地點(diǎn)就不一樣。
[0023] 本發(fā)明的電腦通用計(jì)數(shù)器2、標(biāo)尺、水平儀12、兩道光電門(mén)均為市售產(chǎn)品。
[0024] 本發(fā)明的演示過(guò)程： 如圖1所示，調(diào)節(jié)三腳支架8和單腳支架5的高度為等高，之后調(diào)節(jié)單腳支架5上的調(diào) 平螺母6使水平儀12指示軌道7處于水平狀態(tài)，此時(shí)調(diào)節(jié)第一道光電門(mén)1和第二道光電門(mén) 3之間的距離為s，位置可調(diào)的壓縮彈簧11位于水平儀12和光電門(mén)1之間，鋼球A10壓縮 彈簧獲得初速，通過(guò)電腦通用計(jì)數(shù)器9顯示的鋼球A10通過(guò)光電門(mén)1、3的