[实用新型]势能动能转换实验教具

说明书

技术领域

本实用新型涉及物理教学实验器材技术领域，尤其是一种势能动能转换的实验教具。

背景技术

目前，高中初中物理教学实验中，物体势能转换为动能的实验方法大都采用自由落体实验法，即将重物从已知高度落下，然后通过打点法或者其他方法测试重物落在水平标志面的速度，用该速度和重物的质量求出重物的动能，然后验证势能和动能的转化。

自由落体实验方法演示的时间短，学生不能通过直接观察到物体加速的过程，学生只能通过数据的对比得出实验结论，不能更加直观形象的体验势能转化为动能的过程。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题，是针对上述存在的技术不足，提供一种势能动能转换实验教具，延长了实验重物的运动时间，使势能动能转化的过程形象直观，操作简单。

本实用新型采用的技术方案是：提供一种势能动能转换实验教具，包括鼓风机、竖直设置的支撑管，鼓风机的出气孔通过导气管与支撑管导通；支撑管的上下两端分别借助一个盖板密封；支撑管的侧壁在竖直方向上盘绕固定有螺旋气垫导轨；螺旋气垫导轨的内腔与支撑管侧壁的出气道导通；螺旋气垫导轨的底面和侧面在长度方向上均匀开有与内腔导通的出气孔；螺旋气垫导轨的下端出口固定连接有水平设置的磨砂阻尼导轨。

进一步优化本技术方案，势能动能转换实验教具的螺旋气垫导轨的材质为聚四氟乙烯。

本实用新型的有益效果是：1、实验重物在螺旋气垫导轨上滑下，运动的路程超过自由落体的路程，并且加速度也小于重力加速度，实验重物运动的时间长，速度提升的效果明显。2、螺旋气垫导轨的侧面和底面都设置出气孔，均可以防止实验重物与其直接摩擦，降低了实验产生的误差。3、螺旋气垫导轨的下端与磨砂阻尼导轨连接，在实验时，可以事先测出实验重物在磨砂阻尼导轨的摩擦因数，然后通过计算实验重物在磨砂阻尼导轨的滑行距离和摩擦因数计算实验重物到达螺旋气垫导轨下端的速度，操作简单。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为螺旋气垫导轨的截面示意图。

图中，1、鼓风机；2、支撑管；3、导气管；4、鼓风机座；5、密封盖板；6、螺旋气垫导轨；7、内腔；8、底面；9、侧面；10、出气孔；11、磨砂阻尼导轨。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1-2所示，势能动能转换实验教具，包括鼓风机1、竖直设置的支撑管2，鼓风机1的出气孔通过导气管3与支撑管2导通；支撑管2的上下两端分别借助一个盖板5密封；支撑管2的侧壁在竖直方向上盘绕固定有螺旋气垫导轨6；螺旋气垫导轨6的内腔7与支撑管2侧壁的出气道12导通；螺旋气垫导轨6的底面8和侧面9在长度方向上均匀开有与内腔7导通的出气孔10；螺旋气垫导轨6的下端出口固定连接有水平设置的磨砂阻尼导轨11；螺旋气垫导轨6的材质为聚四氟乙烯。

使用本实用新型做势能动能转换实验时，操作步骤如下：

1、测试重物在磨砂阻尼导轨11上的动摩擦因数μ。μ=f/N,其中N为重物的重力，可以通过天平测得；f为拉动重物在磨砂阻尼导轨11上的拉力，可以通过弹簧测力计测得。动摩擦因数μ求出后，在实验重物一致的情况下不必重复计算，可以视作常数。

2、测量螺旋导轨气垫6在竖直方向的高度h,可以通过刻度尺和三角板直接测量得出。

3、开启鼓风机，将重物从螺旋气垫导轨6上端放下，检查重物是否顺利从螺旋气垫导轨6上无碰撞的滑下，如果有碰撞，提高鼓风机的功率即可，如果没有碰撞，即可进行下述操作：多次将实验重物从螺旋气垫导轨6上端放下，观察实验重物加速的过程，记录实验重物在磨砂阻尼导轨11上的滑行距离,并求出平均值L。

通过滑行距离的平均值L，根据v2=2gμL,求出v2，验证mgh=1/2*mv2，其中，v为实验重物到达螺旋气垫导轨6下端的速度，m为实验重物的质量。

对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，有可能对具体尺寸，或者局部结构做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。