瞬時速度分別為 h、巧，若n、的數(shù)值近似相等，因為軌道7為刨光木板，運動鋼球A10近似做勻速運動， 此時可調(diào)節(jié)三腳支架8的角度使軌道7存在一定傾角0，0的大小由傾角指示儀9顯示， 0的存在保證鋼球A10壓縮彈簧11后做勻加速直線運動，根據(jù)力學(xué)的受力分析可以得到 鋼球A10運動的加速度為移動第一、第二道光電門1、3的位置，改變兩道光電門間 的距離s，可以測得與距離s對應(yīng)的一系列鋼球經(jīng)過第一、第二道光電門1、3的速度巧、巧 ，描繪gSm 關(guān)系曲線，驗證運動學(xué)公式= ，通過電腦通用計算器2測得 鋼球A10從第一道光電門1運動至第二道光電門3所用的時間為|，描繪v2 與時間！的 關(guān)系曲線，驗證了v2 =Vl +說，根據(jù)以上實驗數(shù)據(jù)驗證勻變速運動過程中的平均速度等于中 間時刻的瞬時速度。
[0025] 如圖2所示，驗證平拋和自由落體的運動規(guī)律時，軌道7的傾角仍為0，鋼球A10 從靜止開始沿軌道7做勻加速直線運動，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球做自由落體運動，鋼球B16做平拋運動，且鋼球 A10運動的初始位置不同，則鋼球A10的末速度就不一樣，碰撞后鋼球B16的速度隨之改變， 從而鋼球B16的落地點就不一樣。
[0026] 具體驗證方法實施例： 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)，此時調(diào)節(jié)第一、第二道光電門1、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和第一道光電門1之間，鋼球A10壓縮 彈簧11獲得初速，通過電腦通用計數(shù)器2顯示的鋼球A10通過第一、第二道光電門1、3的 瞬時速度分別為巧、巧，若h、v2的數(shù)值近似相等，因為軌道7為刨光木板，運動鋼球A10近 似做勻速運動，此時可調(diào)節(jié)三腳支架8的角度使軌道7存在一定傾角0，0的大小由傾角 指示儀9顯示，0的存在保證鋼球A10壓縮彈簧11后做勻加速直線運動，根據(jù)力學(xué)的受 力分析可以得到鋼球A10運動的加速度為，移動第一、第二道光電門1、3的位置，改變兩道 光電門間的距離s，可以測得與距離s對應(yīng)的一系列鋼球經(jīng)過第一、第二道光電門1、3的速 度Vl、，描繪gsm5與^^關(guān)系曲線，可得到此曲線的傾角為45度，從而驗證運動學(xué)公 式2? =v〗-v〖，通過計數(shù)器測得鋼球A10從第一道光電門1運動至第二道光電門3所用 的時間為！，描繪v2-Vl與時間 < 的關(guān)系曲線，曲線斜率為常數(shù)，大小為由此驗證了 v2 =%+說將此公式代入2肪=巧2-#得到+ ，根據(jù)以上實驗數(shù)據(jù)對應(yīng)不同位移 s鋼球的運動時間為i，由此可以計算不同運動情況下鋼球的平均速度$=￡，則鋼球在中 t 間時刻的速度h=巧+"4,即勻變速運動過程中的平均速度等于中間時刻的瞬時速度。 2匕
[0027] 對于初速度為零勻加速運動的公式驗證只需將上述公式中的初速度巧代入零即 可驗證，而對于勻速直線運動的公式驗證需將上述公式中的加速度代入零即可驗證。
[0028]如圖2所示，驗證平拋和自由落體的運動規(guī)律時，軌道7的傾角仍為0，靜止鋼球 A10壓縮彈簧11后獲得初速度，使鋼球B16靜止于軌道7的最末端，鋼球B16的位置保證鋼 球A10與鋼球B16彈性相撞后，鋼球A10做自由落體運動，鋼球B16做平拋運動。鋼球A10 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球 做自由落體運動，鋼球B16做平拋運動，且鋼球A10距離鋼球B16的距離依次為10cm、20cm、 30cm、40cm、50cm，則兩球在軌道末端彈性碰撞之后鋼球A10速度為零，與上述距離相對應(yīng) 的碰后鋼球B16獲得的速度之比為1:、反：力：2 : #，實驗證明兩鋼球A10、B16會同時著地， 也就是兩球的運動時間相同，而兩球落地點的距離之比為1:、反：2 :，從而證明平拋 運動鋼球B16水平方向為勻速直線運動，堅直方向與鋼球A10運動情況相同為自由落體，因 此平拋運動鋼球B16的運動學(xué)公式為：/=vf ,A= |gl2其中g(shù)為重力加速度，^ A為水平 和堅直位移，t為運動時間，而且碰撞前鋼球A10與鋼球B16的距離越遠(yuǎn)，則碰撞之后鋼球B16的落地點越遠(yuǎn)。
[0029] 上述實施例僅表達(dá)了本發(fā)明的一種實施方式，但并不能因此而理解為對本發(fā)明范 圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還 可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種驗證運動學(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、運動鋼 球、電腦通用計數(shù)器、光電口、水平儀、角度指示儀和軌道，支架立于地面上，其特征在于，所 述的軌道用支架支撐，軌道前端中間位置裝有用W指示軌道水平的水平儀，軌道前部裝有 彈黃、鋼球，軌道的水平方向裝有用來指示運動鋼球水平位移的水平標(biāo)尺，豎直方向裝有用 于指示運動鋼球豎直位移的豎直標(biāo)尺，地面上設(shè)有地面水平標(biāo)尺，地面水平標(biāo)尺與豎直標(biāo) 尺接觸且成90度角；軌道上間隔設(shè)置兩道光電口，兩道光電口分別與電腦通用計數(shù)器相 連，電腦通用計數(shù)器置于軌道的上方。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的驗證運動學(xué)公式的軌道裝置，其特征在于，所述的支架分為 H角支架和單腳支架。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的驗證運動學(xué)公式的軌道裝置，其特征在于，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。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的驗證運動學(xué)公式的軌道裝置，其特征在于，所述的H腳支架 是角度可調(diào)的伸縮支架，H腳支架上裝有傾角指示儀。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的驗證運動學(xué)公式的軌道裝置，其特征在于，所述的兩道光電 口之間的距離可調(diào)，且距離數(shù)值由水平標(biāo)尺顯示。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的驗證運動學(xué)公式的軌道裝置，其特征在于，所述的軌道由創(chuàng) 光的光滑木板制成。
【專利摘要】一種驗證運動學(xué)公式的軌道裝置，屬于物理教學(xué)用具。包括高度可調(diào)的支架、指示距離的標(biāo)尺、運動鋼球、電腦通用計數(shù)器、光電門、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指示運動鋼球水平位移的水平標(biāo)尺，豎直方向裝有用于指示運動鋼球豎直位移的豎直標(biāo)尺，地面上設(shè)有地面水平標(biāo)尺，地面水平標(biāo)尺與豎直標(biāo)尺接觸且成90度角；軌道上間隔設(shè)置兩道光電門，兩道光電門分別與電腦通用計數(shù)器相連，電腦通用計數(shù)器置于軌道的上方。裝置設(shè)置科學(xué)，實驗過程和計算過程簡單，便于學(xué)生理解掌握。
【IPC分類】G09B23-10
【公開號】CN104575189
【申請?zhí)枴緾N201510062481
【發(fā)明人】黃洪云
【申請人】唐山學(xué)院
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年2月6日