本实用新型专利技术提供一种牛顿第二定律探究实验仪，包括轨道和可沿轨道长度方向移动的小车，还包括主控制器、时间控制装置、制动装置、电磁铁和电源，所述电磁铁用于驱动制动装置动作，所述主控制器分别与时间控制装置、电磁铁和电源相连接；所述小车的前端设有第一拉绳，后端设有第二拉绳，所述第一拉绳的端部固定有第一配重块，该第一配重块处于竖直悬挂状态；所述第二拉绳穿设在制动装置中，且第二拉绳处于绷直状态；所述小车的上端面上设有第二配重块。该实验仪能够很好地观察拉力、小车重量、小车移动距离三者之间的关系，且在进行多次实验时，能够保证每一次实验时小车移动的时间都相等，即移动时间为一固定量，从而保证实验结果的准确性。
【技术实现步骤摘要】
牛顿第二定律探究实验仪
本技术涉及一种物理教学实验设备，特别是涉及一种牛顿第二定律探究实验仪。
技术介绍
牛顿第二定律即牛顿第二运动定律，是指物体加速度的大小跟物体受到的作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同，即F = ma, F为物体受到的力，m为物体质量，a为物体的加速度。牛顿第二定律作为运动学与力学的桥梁，是动力学的核心规律，是研究动力学的基础，在高中阶段的物理学习中占有举足轻重的地位。因此，通过一个成功的实验让学生探究加速度、质量、物体所受力三者间的关系是牛顿第二定律教学过程中一个极其重要的环节。目前，用于探究牛顿第二定律的实验装置主要存在如下弊端: 1、传统实验装置: 方式一:采用打点计时器，在多次测量的情况下，需要反复更换纸带进行实验，故操作繁复、费时； 方式二:采用双轨实验装置，由于不能控制小车每次运动的时间都相同，故不能进行多次测量，从而导致实验不能很好地反映牛顿第二定律； 方式三:气垫导轨与打点计时器方式类似，只是减小了滑块与小车间的摩擦阻力； 2、纸带与限位孔间有摩擦，无疑会产生更多的误差，影响实验的准确性； 3、实验数据的计算较为困难，浪费课堂时间； 4、三种方式所用器材较多，操作不方便，特别是运动物体制动困难，是实验最大的操作困难； 5、实验不易成功，在容易失败的情况大大下降低课堂效率。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺陷和各种不足之处，本技术要解决的技术问题在于提供一种能够保证每次进行实验时小车运动的时间都一致的牛顿第二定律探究实验仪。 为实现上述目的，本技术提供一种牛顿第二定律探究实验仪，包括轨道和可沿轨道长度方向移动的小车，还包括主控制器、时间控制装置、制动装置、电磁铁和电源，所述电磁铁用于驱动制动装置动作，所述主控制器分别与时间控制装置、电磁铁和电源相连接；所述小车的前端设有第一拉绳，后端设有第二拉绳，所述第一拉绳的端部固定有第一配重块，该第一配重块处于竖直悬挂状态；所述第二拉绳穿设在制动装置中，且第二拉绳处于绷直状态；所述小车的上端面上设有第二配重块。 进一步地，还包括一水平台，所述轨道的前端设有支撑单元，后端设有一控制箱，所述轨道通过支撑单元和控制箱支承在水平台上；所述主控制器、制动装置、电磁铁固定在控制箱内，所述时间控制装置固定在控制箱的上端面上。 优选地，所述时间控制装置包括壳体、设在壳体内的控制芯片，所述壳体的外壁上设有电子显示屏、定时按钮、状态显示灯以及启动按钮，所述电子显示屏、定时按钮、状态显示灯和启动按钮均与控制芯片相连接。 进一步地，所述制动装置包括上连杆、下连杆、以及相对设置的上刹车片和下刹车片，所述上刹车片的下端面和下刹车片的上端面上均固定有橡胶片，所述第二拉绳位于两片橡胶片之间；所述上连杆和上刹车片固定在控制箱的内壁上，所述下连杆穿设在电磁铁的铁芯和下刹车片中，所述上连杆的两端与下连杆的两端之间设有两个弹簧；当电磁铁通电时，上刹车片和下刹车片相分离，所述弹簧被拉伸；当电磁铁断电时，弹簧的弹力带动下刹车片向上移动，上刹车片和下刹车片相贴合。 优选地，还包括一位于上刹车片下端前侧的限位环，该限位环固定在控制箱的内壁上，所述第二拉绳穿设在该限位环中。 优选地，还包括一竖直穿设在控制箱中、且可上下移动的复位杆，该复位杆的上端固定有一位于控制箱外部的复位按钮，下端抵靠在电磁铁的铁芯上。 进一步地，所述支撑单元包括支撑块、两个螺母和两根螺杆，所述支撑块的左右两侧均设有一衬板，两根螺杆分别穿设在两块衬板中、且与衬板螺纹配合，两个螺母分别固定在两根螺杆的上端。 进一步地，所述轨道的前端设有一滑轮，所述第一拉绳从该滑轮的上表面上绕过。 优选地，所述轨道的侧壁上设有零刻度和刻度线，所述刻度线用于表示小车的移动距离。 [0021 ] 优选地，所述轨道有且仅有一根。 本技术涉及的牛顿第二定律探究实验仪具有以下有益效果: 该实验仪能够很好地观察拉力、小车重量、小车移动距离三者之间的关系，故能够为学生提供一个关于牛顿第二定律的直观展示，从而便于学生更好地掌握和明白牛顿第二定律的原理，另外，该实验仪在进行多次实验时，能够保证每一次实验时小车移动的时间都相等，即移动时间为一固定量，从而保证实验结果的准确性。 上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本技术的较佳实施例并配合附图对本专利进行详细说明。 【附图说明】 图1为本技术的结构示意图。 图2为图1的侧视图。 图3为本技术中时间控制装置的结构示意图。 图4为本技术中制动装置的结构示意图。 图5为本技术中支撑单元的结构示意图。 图6为图4的A圈放大图。 元件标号说明 I轨道 2小车 3时间控制装置 31壳体 32电子显示屏 33定时按钮 34状态显示灯 35启动按钮 4电磁铁 41铁芯 5制动装置 51上连杆 52下连杆 53上刹车片 54下刹车片 55橡胶片 56弹簧 57限位环 58复位杆 59复位按钮 6第一拉绳 7第二拉绳 8第一配重块 9第二配重块 10水平台 11支撑单元 111支撑块 112螺母 113螺杆 114衬板 12控制箱 13滑轮 14刻度线 【具体实施方式】 下面结合附图对本技术的优选实施例进行详细介绍。 牛顿第二定律为F = ma,故牛顿第二定律研究实验仪主要是探究加速度a、小车质量m和小车受的拉力F三者之间的关系；另外，由S 二-W2可知，在时间一定的前提下，小车的加速度a与小车的移动距离S成正比。故可通过小车移动距离S、小车质量m和小车受的拉力F三者的关系来探究牛顿第二定律，即当小车受的拉力F —定时，若小车质量m与小车移动距离S成反比，则说明小车质量m与小车的加速度a成反比；同理，当小车质量m —定时，若小车移动距离S与小车受的拉力F成正比，则说明小车的加速度a与拉力F成正比。 为此，本申请将每次实验的时间设为一固定值，将实验时间量化，如图1和图2所示，本技术提供涉及的牛顿第二定律探究实验仪包括轨道I和可沿轨道I长度方向移动的小车2，还包括主控制器、时间控制装置3、制动装置5、电磁铁4和电源，所述电磁铁4用于驱动制动装置5动作，所述主控制器分别与时间控制装置3、电磁铁4和电源相连接；所述小车2的前端设有第一拉绳6，后端设有第二拉绳7，所述第一拉绳6的端部固定有第一配重块8，该第一配重块8处于竖直悬挂状态；所述第二拉绳7穿设在制动装置5中，且第二拉绳7处于绷直状态；所述小车2的上端面上设有第二配重块9。 该实验仪在探究牛顿第二定律时，所述第一配重块8处于竖直悬挂状态，故第一配重块8通过第一拉绳6为小车2提供拉力F ;第二配重块9置于小车2的上端面上，从而为小车2提供质量m，故可通过改变第一配重块8和第二配重块9的重量来改变拉力F和质量m ;同时，所述时间控制装置3用于设定每次小车2的移动时间，移动时间达到设定值后，则主控制器驱动电磁铁4动作，从而驱动制动装置5动作，使小车本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种牛顿第二定律探究实验仪，包括轨道(1)和可沿轨道(1)长度方向移动的小车(2)，其特征在于：还包括主控制器、时间控制装置(3)、制动装置(5)、电磁铁(4)和电源，所述电磁铁(4)用于驱动制动装置(5)动作，所述主控制器分别与时间控制装置(3)、电磁铁(4)和电源相连接；所述小车(2)的前端设有第一拉绳(6)，后端设有第二拉绳(7)，所述第一拉绳(6)的端部固定有第一配重块(8)，该第一配重块(8)处于竖直悬挂状态；所述第二拉绳(7)穿设在制动装置(5)中，且第二拉绳(7)处于绷直状态；所述小车(2)的上端面上设有第二配重块(9)。
【技术特征摘要】
1.一种牛顿第二定律探究实验仪，包括轨道(I)和可沿轨道(I)长度方向移动的小车(2)，其特征在于:还包括主控制器、时间控制装置(3)、制动装置(5)、电磁铁(4)和电源，所述电磁铁(4)用于驱动制动装置(5)动作，所述主控制器分别与时间控制装置(3)、电磁铁(4)和电源相连接；所述小车(2)的前端设有第一拉绳(6)，后端设有第二拉绳(7)，所述第一拉绳(6)的端部固定有第一配重块(8)，该第一配重块(8)处于竖直悬挂状态；所述第二拉绳(7)穿设在制动装置(5)中，且第二拉绳(7)处于绷直状态；所述小车(2)的上端面上设有第二配重块(9)。2.根据权利要求1所述的牛顿第二定律探究实验仪，其特征在于:还包括一水平台(10)，所述轨道(I)的前端设有支撑单元(11)，后端设有一控制箱(12)，所述轨道(I)通过支撑单元(11)和控制箱(12)支承在水平台(10)上；所述主控制器、制动装置(5)、电磁铁(4)固定在控制箱(12)内，所述时间控制装置(3)固定在控制箱(12)的上端面上。3.根据权利要求1或2所述的牛顿第二定律探究实验仪，其特征在于:所述时间控制装置(3)包括壳体(31)、设在壳体(31)内的控制芯片，所述壳体(31)的外壁上设有电子显示屏(32)、定时按钮(33)、状态显示灯(34)以及启动按钮(35)，所述电子显示屏(32)、定时按钮(33)、状态显示灯(34)和启动按钮(35)均与控制芯片相连接。4.根据权利要求2所述的牛顿第二定律探究实验仪，其特征在于:所述制动装置(5)包括上连杆(51)、下连杆(52)、以及相对设置的上刹车片(53)和下刹车片(54)，所述上刹车片(53)的下端面和 下刹车片(54)的上端面上均固定有橡胶片(55)，所述第二拉绳(7)位于两片橡胶片(55)之间；所述上连杆(51)和上刹车片...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈江政，
申请(专利权)人：陈江政，
类型：新型
国别省市：重庆;85
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