[实用新型]用于测量自由落体加速度的实验教具

说明书

技术领域

本实用新型涉及中学物理教学器械技术领域，具体说是一种用于测量自由落体加速度的实验教具。

背景技术

中学物理教学中，有关加速度的概念是：加速度表征单位时间内速度改变程度的矢量。一般情况下，加速度是个瞬时概念，常用单位是厘米/秒、米/秒等。在最简单的匀加速直线运动中，加速度的大小等于单位时间内速度的增量。若动点的速度v1经t秒后变成v2，则其加速度可表示为：a= （v2- v1）/t。有关自由落体的概念是：自由落体加速度是一个物体受重力作用的情况下所具有的加速度。用g表示，表达式是g=G*M/(r^2) 。其近似标准值通常取为980厘米/秒的二次方或9.8米/秒的二次方。

但由于缺乏相应的实验教具，影响了的学习兴趣。高空抛物测量重力加速度的方法对场地要求高，操作繁琐，受多种因素的影响重复实验的一致性差，缺乏直观性。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种结构紧凑、不受场地限制、操作简单、重复实验的一致性好的用于测量自由落体加速度的实验教具。

为达到以上目的，本实用新型所述用于测量自由落体加速度的实验教具包括支架以及安装在支架上的滑轮、直筒、电机，所述滑轮设置在直筒的一端，滑轮上缠绕测量绳，所述测量绳的末端连接重锤，测量绳穿插在直筒内；在直筒的侧壁上设置有轴座，空心轴可旋转地安装在轴座上，所述空心轴与直筒平行设置，空心轴的侧壁上设置有连通其内腔的喷嘴，在直筒的侧壁上、对应喷嘴的位置设置有贯穿孔，空心轴的一端与电机传动连接，空心轴的另一端连通墨盒。

所述墨盒包括与空心轴同轴设置并固定连接在空心轴端部的储墨管、安装在储墨管内的活塞、固定连接在活塞上的推杆，所述储墨管的末端开口，推杆的末端伸出储墨管的末端开口并连接有手柄，在手柄与储墨管之间连接有橡皮筋。

本实用新型的有益效果在于：该实验教具结构紧凑、不受场地限制、操作简单、重复实验的一致性好，直观性强，有助于学生充分理解加速度和验证重力加速度。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的结构示意图。

图2是图1的A-A剖视图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本实用新型所述用于测量自由落体加速度的实验教具包括支架1以及安装在支架1上的滑轮2、直筒3、电机4，该支架1可以通过底座安放在桌面或者悬挂在墙面上，使直筒3与地面保持垂直即可，对于电机4要查清其额定转速，并换算为每一转所用的时间。所述滑轮2设置在直筒3的一端，滑轮2上缠绕测量绳5，滑轮2的摩擦系数尽可能小，最好用带有轴承的高精度滑轮。所述测量绳5的末端连接重锤6，测量绳5穿插在直筒3内，使重锤6可以在直筒3内垂直下落，直筒3的两端均开口，测量绳5从直筒3的一端进入、从另一端伸出；在直筒3的侧壁上设置有轴座7，空心轴8可旋转地安装在轴座7上，所述空心轴8与直筒3平行设置，空心轴8的侧壁上设置有连通其内腔的喷嘴81，在直筒3的侧壁上、对应喷嘴81的位置设置有贯穿孔31，该贯穿孔31的高度位置与喷嘴81一致，使喷嘴81喷出的液体能够穿过贯穿孔31进入直筒3内，贯穿孔31在水平方向具有一定的宽度，使其具有较宽的覆盖范围，如图2所示，贯穿孔31的宽度最好大于空心轴8的半径。空心轴8的一端与电机4传动连接，空心轴8的另一端连通墨盒，墨盒为空心轴8输送染色液体，并通过喷嘴81喷出，为达到较好的实验效果，该喷嘴81的口径应足够小，可以采用截去针尖的注射器针头，也可以采用更细小的其他喷头。电机4得电工作的时候，带动空心轴8以及墨盒同步旋转，其转速即为电机4的额定转速，旋转的时候喷嘴81喷出的染色喷雾呈旋转的线形向四周扩散，受到直筒3外壁的阻挡，只有当喷嘴81朝向贯穿孔31的时候，染色喷雾才可以进入直筒3内，在测量绳5上染色，形成一个小的墨点。由于喷嘴81是旋转的，每旋转一圈，即在测量绳5上留下一个墨点，并且各墨点间隔的时间是一样的。通过电机4的额定转速换算得出喷嘴81旋转一周的时间，并测量重锤6自由下落时留在测量绳5上多个墨点相互之间的距离，即可计算得到重锤6下落的速度和加速度。

另外，为防止无用的染色喷雾污染环境，还可以如图1、图2所示在轴座7上设置环绕喷嘴81的防护罩，防护罩的一侧与直筒3对接，喷嘴81喷出的染色喷雾除进入贯穿孔31以外，全部限制在防护罩内。