[发明专利]一种自由落体运动实验器及其控制方法

说明书

本发明具体涉及一种自由落体运动实验器及其控制方法，包括n形状的支架，支架固定在底座上；支架的横梁中间固定连接电磁铁；支架的两个竖直部分的中间位置安装光电门；底座上部设置接收装置用以接收实验对象；所述实验对象为栅栏板；栅栏板上均匀分布黑白色相间的条纹；所述条纹之间的间隔相等；所述栅栏板的上端固定安装铁片与电磁铁安装座相吸付；当栅栏板下降时落入所述的接收装置。本发明主要根据高中物理力学教学内容以及教学要求进行设计实验装置。即物体在只受重力的情况下，忽略阻力的影响，是做匀加速直线运动，加速度即为重力加速度g。本发明可以定量地研究物体自由下落的运动规律，并能精确地测出重力加速度。

技术领域

本发明涉及物理教学实验器材领域，具体涉及一种自由落体运动实验器及其控制方法。

背景技术

物体只受重力的作用下，忽略阻力的影响，初速度为零的运动，叫做自由落体运动。自由落体运动是匀加速直线运动，加速度恒等于重力加速度g。在该教学实验中的实验目的为定量地研究物体自由下落的运动规律，并能测出重力加速度。传统的实验手段为利用纸带下落，打点计时器在纸带上打出一个个点，通过尺子测量一个个点的距离，算出速度与加速度；存在以下的缺点：1.实验操作繁琐，数据计算繁琐，占用过多时间；2.纸带摩擦大，对数据结果影响大；速度快时，打点计时器打出来的花点多，取点麻烦。3.数据需要人工用尺子测量，实验数据误差太大，一般为2％，不够精确。因此出现了使用光电门和栅栏板测重力加速度传感器技术的新一代的实验器，但是还是存在以下的缺点：结构复杂，整体尺寸太大；搭建麻烦，需要安装光电门，且光电门数量较多，走线较乱；操作不方便；释放重物时，不能自动释放，只能手动释放重物，释放时重物可能就倾斜，影响每次的实验结果；没有重物的接收装置，影响操作体验的同时，也容易损坏栅栏板；不能定量地测出物理下落的速度和重力加速度g，实验精确度不高。

发明内容

1、所要解决的技术问题：

根据上面提出的问题，本方法提供一种自由落体运动实验器，本方法采用了光电门和栅栏板作为采集工具与实验工具，从而可以定量地研究物体自由下落的运动规律，并能精确地测出重力加速度。

2、技术方案：

一种自由落体运动实验器，其特征在于：包括n形状的支架，支架固定在底座上；支架的横梁中间固定连接电磁铁；支架的两个竖直部分的中间位置安装光电门；底座上部设置接收装置用以接收实验对象； 所述实验对象为栅栏板；栅栏板上均匀分布黑白色相间的条纹；所述条纹之间的间隔相等；所述栅栏板的上端固定安装铁片与电磁铁安装座相吸付；当栅栏板下降时落入所述的接收装置。

进一步地，所述的栅栏板由菲林片、两块高透明亚克力板、铁片、圆环组成；菲林片上均匀印刷黑白色相间的条纹；菲林片与铁片置于两块高透明亚克力板之间；圆环安装于栅栏板的下端。

进一步地，所述的栅栏板至少三片；其中栅栏板黑白条纹的黑色条纹之间的间距与另外的栅栏板的间距各不相同。

进一步地，所述栅栏板为三片，其中三片的栅栏板的黑色条纹的间距分别为1.4cm、1.6cm、2.0cm。

进一步地，所述两块亚克力板之间设置凹槽放置铁片；所述两块亚克力板下端相应的地方设置孔安装圆环。

进一步地，所述电磁铁通过套筒安装在横梁上；所述定位套筒固定在横梁上，电磁铁固定在套筒内部；所述套筒下方放置栅栏板的位置设置放置栅栏板的方槽。

进一步地，所述接收装置为方盒；方盒内设置缓冲垫。

进一步地，所述光电门通过内置蓝牙与电脑相连。

一种自由落体运动实验器的控制方法为：步骤一：打开电源开关，光电门通电；打开电磁铁开关，电磁铁通电，安装栅栏板，电磁铁因为通电，吸住栅栏板；