磁電式物體加速度測定器制造技術

本實用新型專利技術屬于測量技術領域，是一種中學物理實驗儀器。主要利用電子秒表、干簧管，記錄兩個不同質量的重物構成的連動體，在滑輪組上的運運時間，確定其加速度。滑輪組固定在豎直板上，豎直板有兩個干簧管，分別同電子秒表的啟停按鈕相接?；喗M上不同質量的重物在重力作用下開始運動。當經過第一個干簧管時，電子秒表啟動，經過第二個干簧管，計時停止。從而確定時間差。由于本實用新型專利技術采取上述技術方案，因此，結構簡單、直觀性強。滑輪組的轉動慣量和摩擦力，同合外力相比很小，精確度較高。（*該技術在2002年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于中學物理實驗儀器
，它可以較準確地驗證牛頓第二定律和機械能守定律。牛頓第二定律，機械能守恒定律，是全日制高中物理教材中重要內容，是必做的物理實驗。在進行這方面的實驗中，所用的實驗儀器有許多種。比較適用的有兩種(1)氣墊導軌，(2)斜面小車。氣墊導軌是由導軌、光電轉換數字計時器、氣源、和滑塊組成，測量精度高，但其成本高、普及性差。斜面小車是普及型實驗器材，由斜面小車和打點計時器構成，其測量精度低，不能做定量實驗。由于斜面小車結構簡單，目前全日制中學一般都配置的是這種裝置。中國專利公報公布了一種“自由落體加速度測定儀”(CN2038628U)，該儀器的特點是在進行測定自由落體加速度時，能實現橫向的簡諧振動、豎直方向的自由落體運動同步進行，用四分之一周期的諧振動時間來量度自由落體運動的時間，以實現求出落體的加速度。本技術的目的是提供一種通過測定物體運動的時間，確定物體加速度及任一點的即時速度的實驗儀器。可以通過實驗定量驗證牛頓第二定律和機械能守恒定律。其結構簡單，直觀性強，數字計時顯示，精度較高。由于其成本比斜面小車低，因而是一種較理想的普及型實驗裝置。本技術是在滑輪組上，跨接兩個不同質量的重物，構成連動體，利用地球的引力，使連動體產生運動，通過測量重物經過兩個干簧管的時間差，來確定物體的加速度和任一點的即時速度。附圖說明圖1是本技術的結構圖。圖2是電子秒表同干簧管連接電路圖。本技術由四部分組成，分述如下底板2上有調整螺絲1，用來調整豎直板4同線繩10的平行，使豎直板4垂直。豎直板4同底板2用角板3固定連接。在豎直板4豎直方向開有兩個豎直槽5，干簧管6、9，啟始線板11及小臺17可以在槽5上移動。豎直板4上的插座同干簧管6、9連接。在支架14上有兩個滑輪組。通過軸13同支架連接。支架14連同滑輪組固定在豎直板上部，滑輪組中滑輪用輕質材料制成，半徑盡可能小，以減少轉動慣量。軸13和支架14的軸孔要經精磨，使其磨擦阻力同合外力相比，可以忽略不計。每個軸上的兩個輪之間有一定的距離，保證重物8和16運動穩定。重物8和16通過線繩10，經滑輪組連接在一起，重物的上邊有小環，下邊有螺絲。上邊的小環可以系線繩10，下邊螺絲用來連接重物。重物8靠豎板4一側，固定有磁性材料。當重物8通過豎板4上的干簧管6、9時，重物上的磁性材料可以使干簧管6、9閉合。干簧管6、9是一種無源繼電器，用玻璃真空密封，內有兩個簧片。其觸點的閉合由磁場控制，當重物8也就是磁性材料經過其附近時，其觸點閉合。從電子秒表的啟停按鈕觸點引出兩條導線，通過插座同兩個干簧管6、9連接，如圖2所示。當干簧管9閉合時，電子秒表啟動計時；當干簧管6閉合時，電子秒表停止計時。電子秒表顯示兩干簧管閉合的時間差值△t。雖然每個干簧管接通時有一定延遲特性(約2－3ms)，但可確保其差值是精確的。固此，△t可測得很準。干簧管6、9粘接在長方形有機玻璃板上，有機玻璃板7有孔，用螺絲固定在豎板4上。松動螺絲，有機玻璃板可沿槽5上下移動。啟始線板11固定方法同上，其上有一條橫線，表明重物8啟始運動點。小臺17也用上述方法固定。實驗時，把干簧管6、9，小臺17，啟始線板11確認位置后固定。干簧管6、9及啟始線板的確定由公式3S1＝△s給出。其中，S1是啟始線到干簧管9的距離，△s是干簧管6和9之間的距離。本技術主要通過磁控開關，控制電子秒表，記錄兩個不同質量的重物構成的連動體，在滑輪組上運動，通過兩干簧管的時間差，來確定其加速度，因此，結構簡單。產生誤差的主要因素是滑輪的轉動慣量和磨擦阻力，由于滑輪材質輕，半經小，軸孔經過精磨，同外力相比可忽略不計，因此，精度高，實驗過程不復雜，直觀性強。實驗舉例［例一］驗證牛頓第二定律一、實驗原理1、t1為重物8從啟始線以初速度為零開始運動到干簧管9的時間，t2是重物8從啟始線以初速度為零開始運動到干簧管6的時間，s1是啟始線板11到干簧管9的距離，△s是干簧管9和6之間的距離。設t2－t1＝t1則t2＝2t1s2＝ 1/2 at22＝ 1/2 a(2t1)2＝2at12＝4s1∴s2－s1＝3s1即△s＝3s1又∵s1＝ 1/2 at12＝ 1/2 a(t2－t1)2＝ 1/2 a△t2∴a＝ (2s1)/(△t2)2、設Ma＝A1，F＝A2，若A1＝A2則F＝ma得以驗證。二、實驗步驟1、調整調整螺絲，使豎直板垂直。2、設s1＝10cm。則△s＝30cm。以此數據固定啟始線板、兩個干簧管和小臺。3、將秒表清零。4、使重物8在啟始線板11處開始運動。計錄實驗數據。(見表一)5、處理數據、得出結論。三、實驗數據(見表一)四、實驗數據處理及結果1、加速度為a＝ (2s1)/(△t2) ＝ (2×10)/((0.8)2) ＝31.25(cm／s2)2、A1＝Ma＝237.8×31.25＝7431.25(cm／s2)3、合外力為A2＝F＝mg＝7.6×980＝7448(cm／s2)4、由上述過程可以看到A1＝7431.25(cm／s2)A2＝7448(cm／s2)∴A1≈A2即F＝Ma牛頓第二定律得以驗證。其相對誤差δ＝(F－ma)／F＝(7448－7431.25)／7448＝0.23％［例二］驗證機械能守恒定律一、實驗原理1、a＝2s1／△t2，s＝3s1(見例一)2、V2t＝2as3、動能Ek＝ 1/2 mv2勢能Ep＝mgh4、 1/2 mv2＝mgh。二、實驗步驟1、調整調整螺絲，使豎直板垂直。2、設s1＝10cm，則△s＝30cm，s＝s2＋△s＝10＋30＝40(cm)以此數據固定啟始線板，兩個干簧管和小臺。3、將秒表清零。4、重物8在啟始線11處開始運動5、計錄數據于表格二。6、處理數據，得出結論。三、實驗數據(見表2)四、實驗數據處理及結果1、加速度為a＝ (2s1)/((△t2)2) ＝ (2×10)/((0.8)2) ＝31.25cm／s22、重物8到干黃管6的即時速度為Vt=2as]]>3、動能為Ek＝ 1/2 mv2＝ 1/2 ×237.8×502＝207250(達因)4、勢能為Ep＝mgh＝7.6×980×40＝207020(達因)5、上述數據可看出Ek＝Ep，即機械能守恒定律得以驗證。權利要求1.一種磁控物體加速度測定器，其特征在于豎直板4通過角板3固定在底板2上，豎直板4開有兩個豎直槽5；帶有滑輪組的支架14固定在豎直板4的上部；重物8和16用線繩10，經滑輪組連在一起；豎直板4一側槽5依次固定有啟始線板11和干簧管9、6；重物8靠豎直板4一側固定有磁性材料；干簧管6、9通過插座18，分別同電子秒表啟停按鈕相連。2.根據權利要求1所述的磁電式物體加速度測定器，其特征在于在豎直板4的另一側槽5上固定有小臺17。3.根據權利要求1所述的磁電式物體加速度測定器，其特征在于底板2上有調整螺絲1。4.根據權利要求1所述的磁電式物體加速度測定器，其特征在于重物8、16上邊有小環，下邊有螺絲。5.根據權利要求1所述有磁電式物體加速度測定器，其特征在于小臺17，啟始板11，干簧管6、9用螺絲同豎直板4固定，松動螺絲，小臺17，啟始板11，干簧管6、9，可以沿槽5上下移動。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種磁控物體加速度測定器，其特征在于豎直板４通過角板３固定在底板２上，豎直板４開有兩個豎直槽５；帶有滑輪組的支架１４固定在豎直板４的上部；重物８和１６用線繩１０，經滑輪組連在一起；豎直板４一側槽５依次固定有啟始線板１１和干簧管９、６；重物８靠豎直板４一側固定有磁性材料；干簧管６、９通過插座１８，分別同電子秒表啟停按鈕相連。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：杜紹成，
申請(專利權)人：杜紹成，
類型：實用新型
國別省市：22[中國|吉林]