[实用新型]一种自由落体运动实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及实验教学仪器领域，尤其指一种自由落体运动实验装置。

背景技术

对自由落体运动进行测试的方式一般是通过投放初速度为零的小球，记录小球下落过程的位移、时间等相关数据，从而得出重力加速度值以及自由落体运动的规律。现有的自由落体运动实验装置，传统实验仪器都是采用电磁铁来吸附住待下落的小球，当电磁铁断电后，小球得以释放并在重力作用下往下掉落，由于电磁铁断电后的剩磁会给小球一个微弱的吸力，这个吸力的存在会使小球掉落初始阶段的加速度变小，从而使得最终测出的重力加速度值产生偏差。

中国专利CN201638428U中公开了一种自由落体运动实验的多球释放装置，该装置可连续、逐个释放实验小球，若将该装置利用到自由落体运动实验装置中进行实验，可使实验过程得到简化，操作起来更轻松，但该装置是通过一个控球凹槽转动180度来将实验小球从存球管中翻转出来的，而控球凹槽是由转动轴带动旋转的，它受到了转动轴的力而发生运动，因此处于控球凹槽内的实验小球亦会受到控球凹槽的作用力，那么实验小球在被带到下落口时，它由于惯性作用会带着一定的初速度下落（也就是说其掉落时的初始速度并不为零），最终测试结果会因为初速度不为零而带来误差。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种自由落体运动实验装置，该装置可连续释放实验小球，并可保证实验小球在下落时的初速度为零，从而提高实验结果的准确性。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种自由落体运动实验装置，包括若干个实验小球、用于装载及释放实验小球的释放装置、用于采集实验小球下落时产生的实验数据的检测装置、用于接收从释放装置落下的实验小球的接收装置以及连接释放装置、检测装置和接收装置的控制器，所述释放装置包括竖直设置的用于存放实验小球的存球管，所述存球管的内径大小与所述实验小球的直径大小相匹配，所述存球管的底部管口处设有用于阻挡实验小球下落的第一阀门，所述存球管还设有用于阻挡实验小球下落的第二阀门，所述第二阀门位于第一阀门的上方且两者的间隔距离为一个实验小球的直径大小，所述控制器控制第一阀门及第二阀门交替打开从而使释放装置逐个释放实验小球，所述检测装置位于释放装置的下方，所述检测装置包括设置在实验小球下落轨迹一侧的传感机构，所述接收装置位于检测装置的下方且可将接收到实验小球的信号发送给控制器。

进一步地，所述第一阀门/第二阀门包括套管以及设于套管内的活动铁芯和静铁芯，所述静铁芯套设有可通电的线圈，所述活动铁芯的一端连接有可插入存球管中的挡销，所述活动铁芯的另一端与静铁芯之间设有弹簧，使所述线圈通电，所述静铁芯产生磁力使活动铁芯受力而往静铁芯的方向移动，此时所述弹簧压缩、所述挡销退出存球管，所述实验小球可自由落下；使所述线圈断电，所述静铁芯失去磁力，此时所述弹簧复位、所述活动铁芯带动挡销插入存球管中从而阻挡实验小球下落。

更进一步地，所述活动铁芯靠近静铁芯的端面上开设有容置槽，所述弹簧设于容置槽中，所述弹簧的一端从容置槽中伸出并与所述静铁芯相抵。

更进一步地，所述套管水平设置并且挡销设置在其前端，所述套管前端的底部增设有用于给挡销收缩至套管内的预留空间。

更进一步地，位于所述实验小球下落轨迹的一侧设有安装板，所述安装板的内侧面由上往下均匀间隔设有多个常开式的第一干簧管，所述实验小球内设有磁性件，所述磁性件的磁性强度使实验小球在恰好进入下一个第一干簧管的感应范围时，便会脱离上一个第一干簧管的感应范围，当所述实验小球下落时，所述安装板上的第一干簧管逐个闭合产生检测信号并传输给控制器。

优选地，所述安装板上的各个第一干簧管的间隔距离为1cm。

进一步地，所述接收装置包括接收漏斗、连接接收漏斗的导球管以及位于导球管下方的收集盒，所述导球管上设有一个常开式的第二干簧管，当所述实验小球经过导球管，所述第二干簧管闭合产生检测信号并传输给控制器。

优选地，所述存球管的顶端设有入料漏斗。