CN204857003U - 一种匀变速直线运动规律演示仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型装置是一种匀变速直线运动规律演示仪，包括小车、激光发射装置、小车轨道、以及激光接收装置。一激光发射装置位于小车内部，所述激光头水平固定在小车左前上方，所述第一单片机固定在小车底端前部，所述电源固定在小车底端后部；一激光接收装置，所述光敏电阻水平均匀分布在激光接收装置下部，与激光头等高，所述第二单片机位于激光接收装置中部，与光敏电阻和LED灯组电连接，所述LED灯组与光敏电阻一一对应，水平均匀分布在激光接收装置上部，所述电源插头位于激光接收装置外壳右下方。本实验新型装置能高效直观的演示出小车匀变速直线运动的规律。

Description

一种匀变速直线运动规律演示仪

技术领域

本实用新型涉及教学仪器，具体涉及一种匀变速直线运动规律演示仪。

背景技术

光敏电阻凭借它对光的敏感性(即光谱特性)而得名，具有可靠性好、体积小、灵敏度高、反应速度快、光谱特性好等优点。与人眼对可见光的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化。在医学、军事、工业、农业上都有着广泛的应用。

单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把电路集成到一块硅片上而构成的一个小而完善的微型计算机系统。广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域。

传统探究小车速度随时间变化规律的方法是采用“速度-时间图像”来反应小车的运动规律，但是这种方法会遇到很多问题，比如说，纸带与打点计时器之间存在的摩擦会影响实验效果，实验时小车所挂钩码的个数必须要适当，小车的质量要远大于钩码的质量等等。整个实验操作过程比较繁琐，耗时长，不利于实验的反复进行且实验演示的直观效果也不好。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种匀变速直线运动规律演示仪，其能直观的演示出物体匀变速直线运动规律。

本实用新型所述的一种匀变速直线运动规律演示仪，包括小车、小车内部的激光发射装置、小车轨道、以及激光接收装置，其特征是：

一激光头水平固定在所述小车的左前上方，所述激光头的头部固定在所述小车的左侧外部，其他部分则固定在所述小车内部。

一第一单片机固定在所述小车底部前端。

一电源固定在所述小车底部后端。

进一步，所述小车内部还包括若干导线和开关，将所述激光头、所述第一单片机、所述电源、所述开关电连接，形成一回路。

一小车轨道，属于所述激光接收装置外壳的一部分，位于所述小车下方。

一光敏电阻，水平均匀分布于所述激光接收装置中下方，并与所述激光头等高，与所述单片机电连接。

一第二单片机固定于所述激光接收装置中部。

一LED灯组中各LED灯水平等间距固定于所述激光接收装置外壳上方，与所述光敏电阻一一对应，且与所述第二单片机电连接。

进一步，所述激光接收装置还包括设在所述激光接收装置外壳右下方的电源插头，与所述光敏电阻、第二单片机、LED灯组电连接。

本实用新型的有益效果：

(1）实验操作简单，可反复实验，能有效避免单次实验可能带来的偶然性；

(2)实验现象明显直观，可以直接通过观察LED灯组的发光情况，得出小车匀变速直线运动规律，为课堂节约时间；

(3)能够高效直观地演示出小车匀变速直线运动规律；

附图说明

图1是装置结构框图；

图2是装置原理图；

图3是小车内部细节图；

图中：1-小车，2-激光头，3-第一单片机，4-电源，5-开关，6-导线，7-激光发射装置，8-小车轨道，9-光敏电阻，10-第二单片机，11-LED灯组，12-电源插头13-激光接收装置。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

参见图1、图2、图3所示的一种新型匀变速直线运动规律演示仪，包括小车1、激光发射装置7、小车轨道8、激光接收装置13，其结构特点是：

一激光头2水平固定在所述小车左前上方，所述激光头2的头部固定在所述小车1左侧外壳上，所述激光头的其他部分则固定在所述小车内部。

一第一单片机3固定在所述小车1底部前端，且所述第一单片机3内含一程序(程序可更改)，用于控制所述激光头2周期性发光。

一电源4固定在所述小车1底部后端。

进一步，所述小车1内部还包括所述开关5和所述导线6，所述激光头2与所述第一单片机3、所述电源4和所述开关5电连接，形成一个回路。

一小车轨道8，属于所述激光接收装置13外壳的一部分，为所述小车1的运动提供轨道，使所述光敏电阻9能准确接收到所述小车1发射出的激光。

一光敏电阻9，水平均匀分布于所述激光接收装置13外壳的中下方，与所述第二单片机10电连接，且与所述激光头2等高，用于控制所述LED灯组11发光，即形成光控式开关。

一第二单片机10固定于所述激光接收装置13中部，内含一程序(程序可更改)，当所述光敏电阻9接收到所述小车1发射出的激光时，控制所述LED灯组11中相应的LED灯发光的延迟时间。

一LED灯组11与光敏电阻9一一对应，水平等间距分布于所述激光接收装置13外壳上方，且与所述第二单片机10电连接。

进一步，所述激光接收装置13还包括所述电源插头12，与所述光敏电阻9、所述第二单片机10、所述LED灯组11电连接。

进一步，当装置运行时，所述小车1在所述小车轨道8上运动，LED灯组11中会依次出现LED灯亮灭段交替的现象，此时通过LED灯亮灭段的个数比便能直观的观察出小车运动的规律。

演示时：插上电源插头，打开小车电源开关，给小车一个初速度或者将该演示仪的一端垫高，此时小车将会在小车轨道上做匀变速直线运动，同时激光发射装置会发出周期性的激光，接收到激光的光敏电阻将控制相应的LED灯发光，同时第二单片机的程序控制LED灯发光的持续时间。通过LED灯亮灭段个数的比例关系，即可直观的观察出小车匀变速直线运动规律，通过简单的公式计算即可得出加速度的大小。比如，设置激光头发光时间及其间隔时间相等：当小车做匀速直线运动时，就会看到有a盏灯亮和a盏灯灭交替的周期性规律，即1∶1∶1......的关系；如果小车做初速度为0的匀加速直线运动，就会观察到LED灯组亮、灭段的LED灯个数的比为1∶3∶5∶......的规律等等，于是通过LED灯亮灭的比例关系就形象直观的演示了小车匀变速直线运动规律。

Claims (3)

1.一种匀变速直线运动规律演示仪，包括小车(1)、小车内部的激光发射装置(7)、小车轨道(8)、以及激光接收装置(13)，其特征是：

一小车内部的激光发射装置(7)，所述激光发射装置中的激光头(2)、第一单片机(3)、电源(4)、开关(5)顺序电连接；

一激光接收装置(13)，所述激光接收装置内部的光敏电阻(9)、第二单片机(10)、LED灯组(11)、电源插头(12)顺序电连接；

一激光头(2)与所述光敏电阻(9)等高，通过激光将小车(1)和激光接收装置(13)连接起来。

2.根据权利要求1所述的一种匀变速直线运动规律演示仪，其特征是：所述激光头(2)水平固定在小车(1)内部的左前上方；所述第一单片机(3)固定在小车(1)底端前部；所述电源(4)固定在小车(1)底端后部。

3.根据权利要求1所述的一种匀变速直线运动规律演示仪，其特征是：所述光敏电阻(9)水平等间距分布在激光接收装置(13)内下部，与所述激光头(2)等高；所述第二单片机(10)位于激光接收装置(13)中部，与光敏电阻(9)和LED灯组(11)电连接；所述LED灯组(11)与光敏电阻(9)一一对应，水平等间距分布在激光接收装置(13)上部；所述电源插头(12)位于激光接收装置(13)外壳右下方。