牛顿第二运动定律实验装置制造方法及图纸

牛顿第二运动定律实验装置，涉及实验器材技术领域，其包括轨道以及设置在轨道上的小车，轨道的前端设有定滑轮，小车的前端连接有牵引绳，牵引绳绕设在定滑轮上，牵引绳上吊着一个可放置钩码的有底筒状部件，小车的后端连接有拉绳，轨道的后端设有用于释放或拉紧拉绳的拉绳控制机构，轨道的后端还设有激光测距器，轨道上设有液晶显示器，拉绳控制机构、激光测距器以及液晶显示器均连接至一个控制器，控制器可控制拉绳控制机构释放拉绳并在指定时间内拉紧拉绳，同时使激光测距器检测出小车在指定时间内移动的距离。本实用新型专利技术操作简单，通过激光测距器就能快速地记录出相关实验数据，实验结果精确度较高且能节省实验时间。

Newton's Second Law of Motion Experimental Device

Newton's second law of motion experimental device involves the technical field of experimental equipment, which includes track and trolley set on track. There are fixed pulleys at the front end of the track, traction ropes are connected to the front end of the trolley, and the traction ropes are wound around the fixed pulleys. A bottom barrel-like component with hook codes is suspended on the traction rope. The rear end of the trolley is connected with a pull rope, and the rear end of the track is provided with a pull rope for use. The cable-pulling control mechanism for releasing or tightening the rope is also equipped with a laser rangefinder at the back of the track. The track is equipped with a liquid crystal display. The cable-pulling control mechanism, a laser rangefinder and a liquid crystal display are all connected to a controller. The controller can control the cable-pulling control mechanism to release the rope and tighten the rope in a specified time. At the same time, the laser rangefinder can detect the trolley in a specified time. The distance of movement. The utility model has the advantages of simple operation, fast recording of relevant experimental data through a laser rangefinder, high accuracy of experimental results and saving experimental time.

【技术实现步骤摘要】
牛顿第二运动定律实验装置
本技术涉及实验器材
，尤其指一种牛顿第二运动定律实验装置。
技术介绍
在高中物理教材中的牛顿第二运动定律实验演示装置是由具有一定质量的小车、与小车配置使用的牵拉绳、定滑轮、砝码以及打点计时器等构成，使用时须将小车放置在一块光滑木板上，木板的一端安装定滑轮，另一端固定打点计时器，小车的一端用细线绕过定滑轮并拴住砝码，小车的另一端用细绳拴有纸带，纸带穿过打点计时器，通过纸带上的打点记录出相关数据，然后在小车质量不变的情况下改变牵引力的大小来验证牛顿第二定律（F=ma）中牵引力大小与加速度大小的关系（即m不变时，F与a是成正比的关系），或者在牵引力大小不变的情况下改变小车质量来验证牛顿第二定律（F=ma）中物体质量与加速度大小的关系（即F不变时，m与a是成反比的关系）。虽然上述演示装置理论上可以帮助学生对牛顿第二运动定律有一个定量的认识，但在实验中操作起来是比较麻烦的，特别是在测量纸带上的点时，不仅容易出现人为偏差，还比较耗费时间，甚至由于实验器材本身的原因也可能导致纸带上打出的点不清晰、误差大，可以说整个实验过程中需要注意的点较多，一旦出现失误操作，整个实验就需要重新开始，这对于一节物理课40-45分钟来说，时间往往是不够的。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，提供一种牛顿第二运动定律实验装置，其操作简单，通过激光测距器就能快速地记录出相关实验数据，实验结果精确度较高且能节省实验时间。为了解决上述技术问题，本技术采用如下技术方案：一种牛顿第二运动定律实验装置，包括轨道以及设置在轨道上的小车，所述轨道的前端设有定滑轮，所述小车的前端连接有牵引绳，所述牵引绳绕设在定滑轮上，所述牵引绳上吊着一个可放置钩码的有底筒状部件，所述小车的后端连接有拉绳，所述轨道的后端设有用于释放或拉紧拉绳的拉绳控制机构，所述轨道的后端还设有激光测距器，所述激光测距器可向小车发射激光束以检测小车的距离，所述轨道上设有液晶显示器，所述拉绳控制机构、激光测距器以及液晶显示器均连接至一个控制器，所述控制器可控制拉绳控制机构释放拉绳并在指定时间内拉紧拉绳，同时使所述激光测距器检测出小车在所述指定时间内移动的距离。其中，所述拉绳控制机构包括位于轨道后端的安装板和锁止杆，所述安装板上开设有供拉绳穿过的第一穿线孔，所述锁止杆上水平开设有供拉绳穿过的第二穿线孔，所述安装板上还设有锁止座且锁止座上竖直开设有通孔，所述锁止杆穿过通孔，所述拉绳从第一穿线孔和第二穿线孔中穿出，所述锁止杆外部套设有第一弹簧，所述锁止杆的顶端设有限位端头，所述第一弹簧位于限位端头与锁止座之间，所述锁止杆上设有用于防止其从锁止座的通孔中脱出的限位挡圈，在所述第一弹簧的弹力作用下，所述限位挡圈向上抵住锁止座，所述第二穿线孔与锁止座的通孔发生错位，将所述拉绳夹住。进一步地，所述锁止杆上螺纹连接有螺帽，所述螺帽位于第二穿线孔的下方，往上旋动所述螺帽可使第二穿线孔的出口变小，在所述第一弹簧的弹力作用下，所述第二穿线孔与锁止座的通孔发生错位，之后所述拉绳被螺帽的顶端面以及锁止座的底端面夹住。优选地，所述拉绳控制机构还包括一个与控制器连接的电磁铁，所述锁止杆上安装有可被电磁铁吸住的导磁部件，所述电磁铁通电时，所述电磁铁对导磁部件产生的磁吸力使得锁止杆向下移动释放拉绳；所述电磁铁断电时，在所述第一弹簧的弹力作用下，所述锁止杆向上移动，所述第二穿线孔与锁止座的通孔发生错位，使得所述拉绳再次被夹住。更优选地，所述轨道的前端设有用于释放或夹住牵引绳的牵引绳控制机构，所述牵引绳控制机构连接所述控制器，所述控制器控制牵引绳控制机构与拉绳控制机构同步执行夹住或释放动作。进一步地，所述小车的前端面上开设圆孔并设有磁块，所述轨道的前端设有限位座，所述限位座的后端设有套管，所述套管内设有磁铁，所述套管的后端设有缓冲垫，所述套管内还设有一根水平贯穿磁铁及缓冲垫并往外伸出的柱形销棒，当所述小车运行至轨道前端时，所述柱形销棒插入圆孔中，所述小车继续前行撞上缓冲垫，所述缓冲垫被压缩，在所述磁铁与磁块之间磁吸力作用下，最后所述小车抵靠在缓冲垫上并被固定。更进一步地，所述柱形销棒外部套设有第二弹簧，所述第二弹簧位于套管的内部，所述第二弹簧前端抵靠住限位座、后端抵靠住磁铁，所述套管的外周面上沿其轴线方向开设有一条形通孔，所述磁铁上固定连接有一拨杆，所述拨杆的顶端穿过条形通孔往上伸出，拨动所述拨杆让磁铁远离磁块，可使得所述磁铁与磁块之间的磁吸力变小。更进一步地，所述磁铁的外周面上设有限位台阶，所述套管的内周面上设有与限位台阶相配合的限位凸缘，所述限位台阶抵靠住限位凸缘后，所述磁铁的后端面与套管的后端面平齐。优选地，所述轨道的底部安装有支撑腿。同样优选地，所述轨道的侧壁上设有刻度尺，所述小车上设有若干个可放置钩码的储物槽。本技术的有益效果在于：实验时通过拉绳控制机构释放拉绳，即可启动小车，在释放一段时间后夹住拉绳，即可停住小车，通过激光测距器可测出小车在该时间段内行驶距离，控制器根据行驶距离与行驶该段距离所耗时间得出小车的加速度大小，并将加速度的值a即时显示在液晶显示器上，然后通过进行多次对照实验（小车行驶的时间保持不变），例如在小车质量m不变的情况下增加一个钩码以增大牵引力，使牵引力变成2F，实验完成时通过控制器计算得出加速度大小的值为2a并即时显示在液晶显示器上，从而可让学生快速认识到在小车质量m不变的情况下，加速度的大小与牵引力的大小成正比，或者，在钩码数量不变（即牵引力大小F不变）的情况下增大小车的质量，使小车质量为2m，实验完成时通过控制器计算得出加速度大小的值为a/2并即时显示在液晶显示器上，从而可让学生快速认识到在牵引力F不变的情况下，加速度的大小与小车的质量成反比，通过上述对照实验即可使学生快速并且直观地验证牛顿第二运动定律（即F=ma）。上述实验过程操作简单，通过激光测距器就能快速地记录出相关实验数据，实验结果精确度较高且能节省实验时间。附图说明图1为本技术实施例中的整体结构示意图；图2为图1中A部位的放大图；图3为实施例中拉绳被拉绳控制机构夹住时的示意图；图4为实施例中小车的整体结构示意图；图5为实施例中套管的内部结构示意图。图中：1——轨道2——小车2a——圆孔2b——磁块2c——限位座2d——套管2e——磁铁2f——缓冲垫2g——柱形销棒2h——第二弹簧2i——拨杆3——定滑轮4——牵引绳5——钩码6——拉绳7——激光测距器8——安装板8a——第一穿线孔9——锁止杆9a——第二穿线孔9b——第一弹簧9c——限位端头9d——限位挡圈9e——螺帽10——锁止座11——电磁铁12——牵引绳控制机构13——液晶显示器。具体实施方式为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本技术作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本技术的限定。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.牛顿第二运动定律实验装置，其特征在于：包括轨道（1）以及设置在轨道（1）上的小车（2），所述轨道（1）的前端设有定滑轮（3），所述小车（2）的前端连接有牵引绳（4），所述牵引绳（4）绕设在定滑轮（3）上，所述牵引绳（4）上吊着一个可放置钩码（5）的有底筒状部件，所述小车（2）的后端连接有拉绳（6），所述轨道（1）的后端设有用于释放或拉紧拉绳（6）的拉绳控制机构，所述轨道（1）的后端还设有激光测距器（7），所述激光测距器（7）可向小车（2）发射激光束以检测小车（2）的距离，所述轨道（1）上设有液晶显示器（13），所述拉绳控制机构、激光测距器（7）以及液晶显示器（13）均连接至一个控制器，所述控制器可控制拉绳控制机构释放拉绳（6）并在指定时间内拉紧拉绳（6），同时使所述激光测距器（7）检测出小车（2）在所述指定时间内移动的距离。

【技术特征摘要】
1.牛顿第二运动定律实验装置，其特征在于：包括轨道（1）以及设置在轨道（1）上的小车（2），所述轨道（1）的前端设有定滑轮（3），所述小车（2）的前端连接有牵引绳（4），所述牵引绳（4）绕设在定滑轮（3）上，所述牵引绳（4）上吊着一个可放置钩码（5）的有底筒状部件，所述小车（2）的后端连接有拉绳（6），所述轨道（1）的后端设有用于释放或拉紧拉绳（6）的拉绳控制机构，所述轨道（1）的后端还设有激光测距器（7），所述激光测距器（7）可向小车（2）发射激光束以检测小车（2）的距离，所述轨道（1）上设有液晶显示器（13），所述拉绳控制机构、激光测距器（7）以及液晶显示器（13）均连接至一个控制器，所述控制器可控制拉绳控制机构释放拉绳（6）并在指定时间内拉紧拉绳（6），同时使所述激光测距器（7）检测出小车（2）在所述指定时间内移动的距离。2.根据权利要求1所述的牛顿第二运动定律实验装置，其特征在于：所述拉绳控制机构包括位于轨道（1）后端的安装板（8）和锁止杆（9），所述安装板（8）上开设有供拉绳（6）穿过的第一穿线孔（8a），所述锁止杆（9）上水平开设有供拉绳（6）穿过的第二穿线孔（9a），所述安装板（8）上还设有锁止座（10）且锁止座（10）上竖直开设有通孔，所述锁止杆（9）穿过通孔，所述拉绳（6）从第一穿线孔（8a）和第二穿线孔（9a）中穿出，所述锁止杆（9）外部套设有第一弹簧（9b），所述锁止杆（9）的顶端设有限位端头（9c），所述第一弹簧（9b）位于限位端头（9c）与锁止座（10）之间，所述锁止杆（9）上设有用于防止其从锁止座（10）的通孔中脱出的限位挡圈（9d），在所述第一弹簧（9b）的弹力作用下，所述限位挡圈（9d）向上抵住锁止座（10），所述第二穿线孔（9a）与锁止座（10）的通孔发生错位，将所述拉绳（6）夹住。3.根据权利要求2所述的牛顿第二运动定律实验装置，其特征在于：所述锁止杆（9）上螺纹连接有螺帽（9e），所述螺帽（9e）位于第二穿线孔（9a）的下方，往上旋动所述螺帽（9e）可使第二穿线孔（9a）的出口变小，在所述第一弹簧（9b）的弹力作用下，所述第二穿线孔（9a）与锁止座（10）的通孔发生错位，之后所述拉绳（6）被螺帽（9e）的顶端面以及锁止座（10）的底端面夹住。4.根据权利要求3所述的牛顿第二运动定律实验装置，其特征在于：所述拉绳控制机构还包括一个与控制器连接的电磁铁（11），所述锁止杆（9）上安装有可被电磁铁（11）吸住的导磁部件，所述电磁铁（11）通电时，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志强，颜艳梅，阳瑞林，黄晨，姜倩，
申请(专利权)人：衡阳师范学院，
类型：新型
国别省市：湖南,43