CN108573639B - 一种可以测量任意形状物体惯性质量的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可以测量任意形状物体惯性质量的装置，包括第一光电门、载物台、实验台，所述实验台的上方安装有气垫导轨，所述气垫导轨的上方放置有载物台，所述牵引绳的表面安装有力传感器，所述牵引绳一端的气垫导轨表面安装有挡板，所述挡板的一侧安装有弹簧，所述弹簧的一端安装有缓冲板，所述气垫导轨一侧的实验台上方安装有第一光电门，所述第一光电门一侧的实验台上方安装有第二光电门，所述气垫导轨另一侧的实验台上方安装有数字计时器。本发明通过设置载物台、第一光电门、第二光电门、数字计时器、气垫导轨、挡光板、挡板、弹簧、缓冲板结构，解决了无法测量所有形状物体的惯性质量和待测物体易滑脱损坏的问题。

Description

一种可以测量任意形状物体惯性质量的装置

技术领域

本发明涉及物理惯性实验技术领域，具体为一种可以测量任意形状物体惯性质量的装置。

背景技术

现在许多大学开展物体惯性质量的测量仪器都是通过测量待测物体的振动周期来获得的，测量原理与大学内容联系较紧密。但该方法需要提前得知砝码的惯性质量才能与待测物进行对比，且只能测定可以安装于平台的物体的惯性质量，因此我们想到是否可以研制一种装置限制又少，又可以测量各种形状物体的惯性质量，并且操作简便，与高中知识联系紧密，既可以用于高中生的课外拓展，也可以用于大学物理实验。本发明具体为一种可以测量任意形状物体惯性质量的装置。

但是现有的技术存在以下的不足：

1、现有技术中在针对物体的惯性质量实验时，无法测量所有形状的物体惯性质量，且测量所需的知识与大学内容联系过于紧密，无法适用于高中学生，所以需要一种简单的能够测量不同形状物体的惯性质量；

2、在进行物体的惯性质量实验时，皆是需要让物体做匀加速直线运动，到导轨的长度是一定的，所以易造成被测量物体直接从导轨上滑脱，直接损坏。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种可以测量任意形状物体惯性质量的装置，解决了无法测量所有形状物体的惯性质量和待测物体易滑脱损坏的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可以测量任意形状物体惯性质量的装置，包括第一光电门、载物台、实验台，所述实验台的底部安装有支柱，所述实验台的上方通过调节螺母安装有气垫导轨，所述气垫导轨的上方放置有载物台，所述载物台的一端安装有拉钩，所述载物台一侧的底端通过连杆安装有挡光板，所述载物台一端的气垫导轨顶端安装有限位板，所述限位板一侧的气垫导轨表面设置有刻度线，所述载物台的另一端安装有牵引绳，所述牵引绳的表面安装有力传感器，所述牵引绳一端的气垫导轨表面安装有挡板，所述挡板的一侧安装有弹簧，所述弹簧的一端安装有缓冲板，所述挡板的表面设置有圆孔，所述挡板另一侧的气垫导轨表面通过支架安装有定滑轮，所述气垫导轨一侧的实验台上方安装有第一光电门，所述第一光电门一侧的实验台上方安装有第二光电门，所述气垫导轨另一侧的实验台上方安装有数字计时器，所述数字计时器一侧的实验台上方安装有控制器，所述控制器一侧的实验台上方安装有蓄电池组。

优选的，所述拉钩一侧的气垫导轨表面安装有圆杆，所述圆杆的表面放置有皮筋，所述皮筋的一端与拉钩连接。

优选的，所述牵引绳的一端穿过挡板表面的圆孔与定滑轮，且牵引绳的端部安装有重物。

优选的，所述第一光电门和第二光电门的输出端与数字计时器连接，所述数字计时器的输出端与控制器连接，所述控制器的输出端与第一光电门和第二光电门连接。

优选的，所述蓄电池组的输出端与第一光电门、第二光电门和气垫导轨连接。

本发明提供了一种可以测量任意形状物体惯性质量的装置，具备以下有益效果：

（1）本发明通过设置载物台、第一光电门、第二光电门、数字计时器、气垫导轨、挡光板，使本发明比其他测惯性质量的教学仪器更为灵活，可以测出规定质量范围内的各种形状物体的惯性质量，操纵较为简单便捷，与高中知识衔接较紧，易于理解，简单快速，从而有效的解决了无法测量所有形状物体的惯性质量的问题，在进行惯性质量实验前，将气垫导轨调平，若发生倾斜，则利用调节螺母进行调整，确保气垫导轨处于水平状态，继而，利用蓄电池组给第一光电门和第二光电门以及气垫导轨供电，在气垫导轨上放置载物台，将牵引绳与重物连接，重物为砝码，此时确保牵引绳与气垫导轨水平，继而，在载物台上放置待测物体，将载物台一侧的挂钩利用皮筋与圆杆连接，使载物台的一端部触碰限位板，再将载物台释放，并保持每次实验皆是此位置开始释放，载物台在牵引绳一端的重物作用下，在气垫导轨上水平运动，此时通过力传感器记录实验过程中所产生的拉力，且载物台底端安装有挡光板，利用数字计时器记录挡光板通过的时间，并根据遮光板的长度计算出通过第一光电门和第二光电门的速度，再根据力传感器获得的拉力大小计算出物体的惯性力量。

（2）本发明通过设置挡板、弹簧、缓冲板，使本发明在进行物体的惯性质量实验时，不会损坏待测物体，无需人力接触导致损伤，实用性较高，从而有效的解决了待测物体易滑脱损坏的问题，在进行惯性质量的测量时，由于载物台在重物的作用下匀加速直线水平运动，但气垫导轨的长度是有限度的，若不加以阻挡会直接掉落，导致损坏，同样不可能直接利用人力接触，而本发明直接在超出第一光电门的气垫导轨部分安装了挡板，在挡板的表面安装有弹簧和缓冲板，当载物台运动至气垫导轨的一端边缘处，直接与缓冲板接触，在弹簧的弹性形变作用下，快速的减速缓冲，避免了掉落的同时又使第一光电门测出了物体的运动速度，既保护了待测物体又不影响实验的进行。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明侧视结构示意图；

图3为本发明载物台侧视结构示意图。

图中：1、挡板；2、弹簧；3、缓冲板；4、第一光电门；5、牵引绳；6、刻度线；7、力传感器；8、第二光电门；9、载物台；10、限位板；11、皮筋；12、圆杆；13、拉钩；14、连杆；15、挡光板；16、定滑轮；17、支架；18、气垫导轨；19、重物；20、调节螺母；21、实验台；22、支柱；23、控制器；24、蓄电池组；25、数字计时器；26、圆孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-3所示，本发明提供一种技术方案：一种可以测量任意形状物体惯性质量的装置，包括第一光电门4、载物台9、实验台21，实验台21的底部安装有支柱22，实验台21的上方通过调节螺母20安装有气垫导轨18，气垫导轨18的上方放置有载物台9，载物台9的一端安装有拉钩13，拉钩13一侧的气垫导轨18表面安装有圆杆12，圆杆12的表面放置有皮筋11，皮筋11的一端与拉钩13连接，载物台9一侧的底端通过连杆14安装有挡光板15，载物台9一端的气垫导轨18顶端安装有限位板10，限位板10一侧的气垫导轨18表面设置有刻度线6，载物台9的另一端安装有牵引绳5，牵引绳5的表面安装有力传感器7，力传感器7的型号为JMZX-310AT力传感器，属于现有技术，牵引绳5一端的气垫导轨18表面安装有挡板1，挡板1的一侧安装有弹簧2，弹簧2的一端安装有缓冲板3，挡板1的表面设置有圆孔26，牵引绳5的一端穿过挡板1表面的圆孔26与定滑轮16，且牵引绳5的端部安装有重物19，在进行惯性质量的测量时，由于载物台9在重物的作用下匀加速直线水平运动，但气垫导轨18的长度是有限度的，若不加以阻挡会直接掉落，导致损坏，同样不可能直接利用人力接触，而本发明直接在超出第一光电门4的气垫导轨18部分安装了挡板1，在挡板1的表面安装有弹簧2和缓冲板3，当载物台9运动至气垫导轨18的一端边缘处，直接与缓冲板3接触，在弹簧2的弹性形变作用下，快速的减速缓冲，避免了掉落的同时又使第一光电门4测出了物体的运动速度，既保护了待测物体又不影响实验的进行，使本发明在进行物体的惯性质量实验时，不会损坏待测物体，无需人力接触导致损伤，实用性较高，挡板1另一侧的气垫导轨18表面通过支架17安装有定滑轮16，气垫导轨18一侧的实验台21上方安装有第一光电门4，第一光电门4一侧的实验台21上方安装有第二光电门8，气垫导轨18另一侧的实验台21上方安装有数字计时器25，数字计时器25的型号为WS-J0201数字计时器，属于现有技术，数字计时器25一侧的实验台21上方安装有控制器23，控制器23的型号为MAM-330控制器，属于现有技术，第一光电门4和第二光电门8的输出端与数字计时器25连接，数字计时器25的输出端与控制器23连接，控制器23的输出端与第一光电门4和第二光电门8连接，控制器23一侧的实验台21上方安装有蓄电池组24，蓄电池组24的输出端与第一光电门4、第二光电门8和气垫导轨18连接，在进行惯性质量实验前，将气垫导轨18调平，若发生倾斜，则利用调节螺母20进行调整，确保气垫导轨18处于水平状态，继而，利用蓄电池组24给第一光电门4和第二光电门8以及气垫导轨18供电，在气垫导轨18上放置载物台9，将牵引绳5与重物19连接，重物19为砝码，此时确保牵引绳5与气垫导轨18水平，继而，在载物台9上放置待测物体，将载物台9一侧的挂钩13利用皮筋11与圆杆12连接，使载物台9的一端部触碰限位板10，再将载物台9释放，并保持每次实验皆是此位置开始释放，载物台9在牵引绳5一端的重物19作用下，在气垫导轨18上水平运动，此时通过力传感器7记录实验过程中所产生的拉力，且载物台9底端安装有挡光板15，利用数字计时器25记录挡光板15通过的时间，并根据遮光板的宽度，从而计算出通过第一光电门4和第二光电门8时的速度，再根据力传感器7所感知的拉力大小计算出物体的惯性质量，使本发明比其他测惯性质量的教学仪器更为灵活，可以测出规定质量范围内的各种形状物体的惯性质量，操纵较为简单便捷，与高中知识衔接较紧，易于理解，简单快速。

使用时，本发明在进行惯性质量实验前，利用调节螺母20将气垫导轨18调平，确保气垫导轨18处于水平状态，继而，利用蓄电池组24给第一光电门4和第二光电门8以及气垫导轨18供电，控制器23控制第一光电门4和第二光电门8以及气垫导轨18工作，在气垫导轨18上放置载物台9，将牵引绳5与重物19连接，调节牵引绳5与气垫导轨18水平，在载物台9上放置待测物体，将载物台9一侧的挂钩13利用皮筋11与圆杆12连接，使载物台9的一端部触碰限位板10，再将载物台9释放，并保持每次实验皆是此位置开始释放，载物台9在重物19作用下，在气垫导轨18上水平运动，通过力传感器7记录实验过程中所产生的拉力，利用数字计时器25记录载物台9底端安装的挡光板15通过的时间，并根据遮光板的宽度，从而计算出通过第一光电门4和第二光电门8时的速度，当载物台9运动至气垫导轨18的一端边缘处，直接与缓冲板3接触，在弹簧2的弹性形变作用下，快速的减速缓冲，再根据力传感器7所感知的拉力大小计算出物体的惯性质量。

综上可得，本发明通过设置载物台9、第一光电门4、第二光电门8、数字计时器25、气垫导轨18、挡光板15、挡板1、弹簧2、缓冲板3结构，解决了无法测量所有形状物体的惯性质量和待测物体易滑脱损坏的问题。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.一种可以测量任意形状物体惯性质量的装置，包括第一光电门（4）、载物台（9）、实验台（21），其特征在于：所述实验台（21）的底部安装有支柱（22），所述实验台（21）的上方通过调节螺母（20）安装有气垫导轨（18），所述气垫导轨（18）的上方放置有载物台（9），所述载物台（9）的一端安装有拉钩（13），所述载物台（9）一侧的底端通过连杆（14）安装有挡光板（15），所述载物台（9）一端的气垫导轨（18）顶端安装有限位板（10），所述限位板（10）一侧的气垫导轨（18）表面设置有刻度线（6），所述载物台（9）的另一端安装有牵引绳（5），所述牵引绳（5）的表面安装有力传感器（7），所述牵引绳（5）一端的气垫导轨（18）表面安装有挡板（1），所述挡板（1）的一侧安装有弹簧（2），所述弹簧（2）的一端安装有缓冲板（3），所述挡板（1）的表面设置有圆孔（26），所述挡板（1）另一侧的气垫导轨（18）表面通过支架（17）安装有定滑轮（16），所述气垫导轨（18）一侧的实验台（21）上方安装有第一光电门（4），所述第一光电门（4）一侧的实验台（21）上方安装有第二光电门（8），所述气垫导轨（18）另一侧的实验台（21）上方安装有数字计时器（25），所述数字计时器（25）一侧的实验台（21）上方安装有控制器（23），所述控制器（23）一侧的实验台（21）上方安装有蓄电池组（24）；所述拉钩（13）一侧的气垫导轨（18）表面安装有圆杆（12），所述圆杆（12）的表面放置有皮筋（11），所述皮筋（11）的一端与拉钩（13）连接；所述牵引绳（5）的一端穿过挡板（1）表面的圆孔（26）与定滑轮（16），且牵引绳（5）的端部安装有重物（19）；所述第一光电门（4）和第二光电门（8）的输出端与数字计时器（25）连接，所述数字计时器（25）的输出端与控制器（23）连接，所述控制器（23）的输出端与第一光电门（4）和第二光电门（8）连接；所述蓄电池组（24）的输出端与第一光电门（4）、第二光电门（8）和气垫导轨（18）连接。