[实用新型]一种动量守恒定律演示教具

说明书

技术领域

本实用新型涉及教具领域，具体的说是一种动量守恒定律演示教具。

背景技术

动量守恒定律具有很重要的学习意义，但现有的教学过程中大多通过做题和讲解来教学，十分枯燥和抽象，不容易被学生理解，实物试验不仅可以增强学生的理解还有助于激发学习兴趣。但是，实际上由于小球速度较快很难精确的测量因此难以进行试验和分析。现有的教具，又具有使用功能有限、测量误差大、价格高昂等缺点，难以被推广使用。

发明内容

针对现有技术中的问题，本实用新型提供了一种动量守恒定律演示教具，师生可以通过它使用相同质量或不同质量的小球进行碰撞观测，得到两金属球的速度变化，验证动量守恒定律。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种动量守恒定律演示教具，包括轨道、左校零挡板、右校零挡板、定长校准挡板、左校零按钮、定长校准按钮、右校零按钮、左球金属速度显示屏、右金属球速度显示屏和单片机控制电路；

所述的轨道包括轨道体、底座和导体轨道；所述的轨道体呈柱状结构水平放置，横截面呈“U”形；所述的底座呈棱台状，底座设置在轨道体的下方，与轨道体相固定连接；所述的导体轨道有两个；导体轨道表面光滑；导体轨道呈柱状；导体轨道的横截面呈半圆形；两个导体轨道分别固定在轨道体的两侧上方；

所述的左校零挡板呈长方体结构，竖直地固定设置在轨道体的左侧末端；

所述的右校零挡板呈长方体结构，竖直地固定设置在轨道体的右侧末端；

所述的定长校准挡板包括挡板架和挡板；所述的挡板架竖直地固定的设置在轨道体的中部；所述的挡板呈长方体结构，面积最大的面与轨道体相垂直地与挡板架相铰接；

所述的左校零按钮、左球金属速度显示屏、定长校准按钮、右金属球速度显示屏、右校零按钮设置在底座的前表面；所述的单片机控制电路设置在底座内；

单片机控制电路包括单片机、一号电阻、二号电阻和电源；所述的单片机具有至少两通道模数转换功能；所述的两个导体轨道，其中一个导体轨道的右端通过导线与电源负极相连接，另一个导体轨道的右端通过导线与单片机的一号模拟信号输入口相连接；所述的一号电阻，一端通过导线与电源正极相连接，另一端通过导线与单片机的一号模拟信号输入口相连接；所述的两个导体轨道，其中一个导体轨道的左端通过导线与电源负极相连接，另一个导体轨道的左端通过导线与单片机的二号模拟信号输入口相连接；所述的二号电阻，一端通过导线与电源正极相连接，另一端通过导线与单片机的二号模拟信号输入口相连接；

所述的左校零按钮、定长校零按钮和右校零按钮，一端分别通过导线与电源负极相连接，另一端分别通过导线与单片机IO口相连接；所述的左金属球速度显示屏、右金属球速度显示屏通过导线与单片机的IO口相连接。

优选地，所述的左校零按钮、左金属球速度显示屏、定长校准按钮、右金属球速度显示屏、右校零按钮从左至右依次设置在底座的前面；

优选地，所述的轨道体由硬质塑料材质构成；所述的导体轨道由金属材质构成。

优选地，所述的单片机为stm8单片机。

优选地，所述的左金属球速度显示屏、右金属球速度显示屏为液晶显示屏。

优选地，所述的左金属球速度显示屏、右金属球速度显示屏为数码管显示屏。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型的一种动量守恒定律演示教具，师生可以通过它使用相同质量或不同质量的小球进行碰撞观测，得到两金属球的速度变化，验证动量守恒定律。

(2)本实用新型的一种动量守恒定律演示教具，在使用时的工作过程：

①用户将右侧的金属球紧贴右校零挡板地放在右校零挡板左侧，然后按下右校零按钮；

②单片机采集此时一号模拟信号输入口的电压值，将其转化成两个导体导轨右端间的电阻值R1，并记录下来；

③用户将右侧的金属球紧贴定长校准挡板地放在定长校准挡板左侧，然后按下定长校准按钮；

④单片机采集此时一号模拟信号输入口的电压值，将其转化成两个导体导轨右端间的电阻值R2，结合步骤②得到的电阻值R1及右校零挡板与定长校准挡板间的固定距离s算出单位长度导体导轨的电阻(R2-R1)/s；

⑤用户将左侧的金属球紧贴左校零挡板地放在左校零挡板右侧，然后按下左校零按钮；

⑥单片机采集此时的电压值，将其转化成两个导体导轨左端间的电阻值R2，并记录下来；

⑦用户使用两个小球在轨道上做碰撞等试验；