[实用新型]一种自由落体实验装置

说明书

技术领域

本实用新型属于教学实验装置，更具体地说，它属于大专院校物理实验中自由落体实验装置。

背景技术

物体只在重力作用下，由静止开始下落的运动叫自由落体运动。任何物体，不论其质量大小，在同一地区做自由落体运动时，都具有相同的加速度,这个加速度就是重力加速度。准确测定重力加速度,在理论上、生产上以及科学研究方面都具有极其重要的意义。

自由落体运动是匀加速直线运动，其运动方程为：

常采用电磁铁吸合钢球，电磁铁断电钢球释放作自由落体运动。钢球下落时经过第一光电门(瞬时初速度为V₀)，用第一光电门触发数字毫秒仪计时，钢球经过第二光电门停止计时，根据V₀及测量两光电门间的距离(h₁)和时间(t₁)来计算自由落体重力加速度(g)。此方法存在缺点是，精确测量瞬时初速度V₀比较困难、钢球下落时不能准确挡光等，使实验过程难以掌控，实验误差增大。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种自由落体实验装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：一种自由落体实验装置，包括所述包括底座、方形立杆、悬臂、电磁铁、发射器、尼龙线网兜、接收器和多普勒效应实验仪；所述方形立杆下端固定于底座；所述悬臂一端安装在方形立杆上，另一端安装电磁铁；所述尼龙线网兜位于正对电磁铁的下方，由三个网圈立杆、网圈和兜网组成；所述兜网安装在网圈内，所述网圈通过三个网圈立杆安装在底座上；所述接收器、发射器均采用压电陶瓷换能器，发射器固定在底座上，且位于所述网兜正下方，发射口向上；接收器背面通过磁力作用吸附在所述电磁铁底面上，且接收口面向发射器；所述接收器、发射器均与多普勒效应实验仪相连，所述电磁铁通过开关与电源相连供电。

进一步地，所述底座通过三个调水平罗丝安装在底脚上。

进一步地，所述接收器通过外径0.8mm的屏蔽线与多普勒效应实验仪相连。

由于采用上述技术方案，该实用新型具有如下有益效果：

1.连续记录自由落体全过程，较正确测量重力加速度；

2.不需测量初速度和遮光计时，提高测量精度，且很直观。

附图说明

图1是本实用新型实施例图；

图中：调水平罗丝1，方形立杆2，发射器3，悬臂定位罗丝4，悬臂5，电磁铁6，接收器7，尼龙线网兜8，网圈9，网圈立杆10，底座11，多普勒效应实验仪12，底脚13，开关14。

具体实施方式

本实用新型利用多普勒效应测量自由落体运动的重力加速度(g)；对于声波而言，当波源和接收器之间发生相对运动，接收器接收到的波的频率和发出的波的频率不相同的现象，称为多普勒效应。

采用固定向上压电陶瓷换能器作为超声波的发射器，用多普勒效应实验仪驱动，声源振动频率为f，声速为u，而向下作自由落体运动的压电陶瓷超声波接收器运动速度为V_r，接收器面向发射器，接收器接收到的频率f_r：

其中为接收器运动的马赫数，接收点向着声源运动时V_r(或M_r)为正，可计算出自由落体重力加速度(g)。

下面结合附图与实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

如图1所示，一种自由落体实验装置，包括所述包括底座11、方形立杆2、悬臂5、电磁铁6、发射器3、尼龙线网兜8、接收器7和多普勒效应实验仪12；所述方形立杆2下端固定于底座11；所述悬臂5一端安装在方形立杆2上(悬臂5可在方形立杆上下移动，用悬臂5定位罗丝4进行定位；)，另一端安装电磁铁6；所述尼龙线网兜8位于正对电磁铁6的下方，可用来兜接住自由下落的接收器，由三个网圈立杆10、网圈9和兜网组成；所述兜网安装在网圈9内，所述网圈9通过三个网圈立杆10安装在底座11上；所述接收器7、发射器3均采用压电陶瓷换能器，发射器3固定在底座11上，且位于所述网兜8正下方，发射口向上；接收器7背面通过磁力作用吸附在所述电磁铁6底面上，且接收口面向发射器；所述接收器7、发射器3均与多普勒效应实验仪12相连，所述电磁铁通过开关14与外部的电源相连。使用时，多普勒效应实验仪开启，并将电磁铁通电，先把接收器吸在电磁铁下；开始实验，关开关14使电磁铁断电，接收器下落，下落过程中接收器连续接收到发射器发射的超声波，输送多普勒效应实验仪处理，可测量重力加速度，显示曲线。