[实用新型]验证牛顿第二定律和动能定理的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种教学工具，特别是涉及一种物理教学中使用的验证牛顿第二定律和动能定理的装置。

背景技术

通常，物理教学中验证牛顿第二定律时，重物要在平面上或气垫导轨上运动，通过改变重物质量或滑块质量，可以定量研究重物加速度与其质量和所受合外力的关系，但重物重力和滑轮转动惯量引起的系统误差很难消除。验证牛顿第二定律的实验过程打点计时器会打出十多条纸带，其中有的纸带打的不清晰，对纸带的筛选耗时，还要利用纸带进行二十多次计算，计算程序复杂，直接影响教学的进程和效果。

验证动能定理通常是利用重物的自由落体，演示重物自由落体的整个过程，来说明动能定理，实验操作难于控制、直观性较差，且数据繁琐，不便于学生理解、掌握。

发明内容

为了解决现有技术中存在的诸多缺陷，本实用新型提供一种测量数据精确的验证牛顿第二定律和动能定理的装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种验证牛顿第二定律和动能定理的装置，包括电脑通用计数器、调节角度指示仪、标尺、面板、砝码、弹簧、小车、支撑架、平行板电容器，所述的面板为斜面板，支撑架由水平支架和竖直支架组成，斜面板用水平支架和竖直支架支撑，斜面板的一条长边上附有斜面标尺，斜面板的另一条长边上设有轨道挡板，装有带电小球的小车置于斜面板的表面上，斜面板的表面上间隔设置有两道光电门，两道光电门通过连接线与电脑通用计数器连接，调节角度指示仪置于写面板与水平支架的夹角之间；整个斜面装置放置于平行板电容器中，平行板电容器与稳压电源连接。 

作为优选方案，所述的竖直支架是伸缩支架。

作为优选方案，所述的两道光电门的长度与斜面板的宽度可调。

     作为优选方案，所述的轨道前端和末端分别设置有多个用于固定轨道挡板的卡槽，卡槽相互平行。

作为优选方案，斜面装置放置于与其垂直的平行板电容器中。

采用上述技术方案，与现有技术相比，本实用新型用斜面装置验证牛顿第二定律，调节斜面合适的倾斜角度使重物静止于斜面，利用斜面角度指示仪，精准的调节斜面的倾角；用可伸缩支架支撑斜面，斜面上附有标尺，通过标尺读数可以精确测量重物沿斜面下滑的距离；通过斜面上的两个光电门及电脑通用计数器相连，可记录重物经过两光电门时的瞬时速度；斜面上宽度可调的轨道可以保证下滑的重物做直线运动。本装置以电场力代替配重小桶通过定滑轮给重物施加拉力，从而消除了重物重力和滑轮转动惯量引起的系统误差，实验简单、明了，便于学生理解掌握。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是斜面板倾角为零时的结构示意图。

图中，平行板电容器1，稳压电源2，带电小球3，第二道光电门4，电脑通用计数器5，第一道光电门6，轨道挡板7，小车8，弹簧9，竖直支架10，斜面标尺11，水平支架12，调节角度指示仪13，斜面板14。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的描述。

本实用新型公开了一种验证牛顿第二定律和动能定理的装置，这种装置由面板、调节角度指示仪13、小车8、电脑通用计数器5、支撑架、电容器等组成。具体结构见附图1。

本实施例的面板倾斜30度放置构成斜面板14，支撑架由水平支架12和竖直支架10组成，竖直支架10是可伸缩的支架。水平支架12一端与斜面板14的30度角处固定连接，另一端与竖直支架10固定，竖直支架10与水平支架12相垂直，竖直支架10 的另一端与斜面板14的60度角处固定，水平支架12和竖直支架10呈直角三角形结构支撑斜面板14，这种设置增强了斜面板的稳固性能。与斜面板14垂直的方向，且整个斜面装置置于平行板电容器1中，电容器1与稳压电源2相连，这样电容器两极板间电压可调，在斜面板14的一条长边上附有斜面标尺11，斜面板14的另一条长边上设有轨道，轨道上安装轨道挡板7，轨道的前端和末端安装固定轨道挡板7的一系列相互平行的卡槽，轨道挡板7卡在卡槽内，可根据重物的体积大小来调节轨道挡板7的位置，从而调节轨道的宽度，以保证下滑重物做直线运动。