CN204904656U - 一种用匀减速运动来研究加速度与质量关系的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用匀减速运动来研究加速度与质量关系的装置。包括底座、弧形斜面、毫米刻度尺、摩擦板、挡板、水平调节螺钉、气泡水准仪、滑块槽。底板用木板或铝合金材料制作，厚度视材料而定，底板左侧90°固定支架，支架材料与底板相同，高150mm，宽度厚度不限，右侧固定气泡水准仪，四角安装水平调节螺钉，底板B处为弧型斜面和摩擦板分界处，右端二侧各固定毫米刻度尺，刻度尺零点在B处，二尺之间放置更换式摩擦板。本装置原理清晰，结构简单，操作方便，造价低廉。

Description

一种用匀减速运动来研究加速度与质量关系的装置

技术领域

本实用新型涉及加速度与质量的关系演示仪器，特别是以匀减速运动来研究加速度与质量关系的物理教学仪器。

背景技术

加速度与质量的关系是牛顿第二定律的重要内容。高中物理各种版本的教材中此实验的装置有多种形式：用二个拉力相等，质量不同的小车的质量和位移之比来研究；用一个小车拖动纸带测定加速度，拉力不变，多次改变质量，比较加速度与质量关系等，但这些方法的共同特点都是用匀加速运动来研究。这样容易使中学生形成一种错觉，认为对牛顿第二定律的探究必须用匀加速运动，限制了学生思维的发散性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用匀减速运动直观方便地研究加速度与质量关系的教学仪器。

本实用新型的方案是：包括底座、弧形斜面、毫米刻尺度、更换式摩擦板、固定挡板、水平调节螺钉、气泡水准仪、滑块槽，其特征是：在滑块槽内放置砝码，滑块槽与砝码总质量为m，更换式摩擦板1、2、3的滑动摩擦因素μ₁、μ₂、μ₃为已知，在操作中使μ₁m₁＝μ₂m₂＝μ₃m₃，即改变内置砝码质量使滑块槽在不同摩擦板上所受摩擦力μmg相同，将滑块槽从弧型斜面顶端固定挡板处自由下滑，通过弧型斜面底端水平部分进入摩擦板，作匀减速运动直至停止，根据固定在底座上的毫米刻度尺读出滑块槽在摩擦板上的滑行距离x₁。更换砝码和摩擦板，用同样方法测出滑块槽水平距离x₂、x₃。

滑块槽从挡板下面自由滑行，各次运动的高度和其它条件都相同，其进入摩擦板前的初速度也相同，因此由运动学公式v_o ²＝2ax得出

由上面可知，水平摩擦板上的摩擦力f即滑块槽作匀减速运动的合力相同，根据该实验装置测出的x₁、x₂、x₃值及m₁、m₂、m₃值，在实验误差允许范围内要验证只要满足 $\frac{x_2}{x_1}=\frac{m_2}{m_1},\frac{x_3}{x_1}=\frac{m_3}{m_1}$ 就可以了。

本实用新型的优点是：利用匀减速运动直观方便地验证牛顿第二定律中加速度与质量的关系，从逆向思维角度激发学生的发散思维。仪器原理清晰，结构简单，操作方便，造价低廉。

附图说明：

下面根据附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

附图1是本实用新型侧视图。

附图2是本实用新型立体图。

附图3是本实用新型附图2的A处局部放大图。

图中标记：1底座2弧型斜面3毫米刻度尺4更换式摩擦板5固定挡板6水平调节螺钉7气泡水准仪8圆柱形不锈钢滑块槽9支架

具体实施方式

如附图所示，底板用木板或铝合金材料制作，长×宽＝800mm×220mm，厚度视材料而定，木板厚度在15mm～20mm，铝合金材料厚度在5mm～8mm，底板左侧90°固定支架，支架材料与底板相同，高150mm，宽度、厚度不限，适合就可以。右侧固定气泡水准仪，此为市场成熟产品，四角安装水平调节螺钉。弧形斜面用铝合金材料，长×宽＝400mm×220mm，厚3mm～5mm，加工成光滑圆弧状，半径不限，但下端底部必须水平，弧形斜面上端固定在支架上，下端固定在底板B处。固定挡板固定在弧形斜面上方，挡板大小不限，适可就行。摩擦板长宽以放入底板B处右端相应位置为标准，可以用长×宽＝480mm×180mm，厚度与弧形斜面相同，三块材料分别是玻璃、木板、绒布包裹的薄板，事先需测定滑块槽与三者的滑动摩擦因数μ₁、μ₂、μ₃，此在学生前面学习中已经涉及。底板B处为弧型斜面和摩擦板分界处，距左端300mm，底板右端二侧各固定毫米刻度尺，零点在B处，二尺之间放置更换式摩擦板。滑块槽用不锈钢材料制作，外径35mm，高20mm～25mm，厚度3mm～5mm，底部加工成光滑对称圆弧型。

调节底板成水平。在滑块槽内放置砝码，滑块槽与砝码总质量为m，在操作中使μ₁m₁＝μ₂m₂＝μ₃m₃，即改变砝码质量使滑块槽在不同摩擦板上所受摩擦力μmg相同。将内置砝码的滑块槽放在弧型斜面挡板下方从静止释放，滑块槽下滑速度不断增大，至水平分界线B处进入摩擦板后，作匀减速运动直至停止，从刻度尺读出停止后滑块槽中心与B处距离。更换摩擦板，重复上面实验二次，测出与m₁、m₂、、m₃对应的x₁、x₂、x₃，只要达到x∝m，即可验证当合外力不变时，加速度与物体质量成反比，即

Claims (4)

1.一种用匀减速运动来研究加速度与质量关系的装置，包括底座(1)、弧形斜面(2)、毫米刻度尺(3)、更换式摩擦板(4)、固定挡板(5)、水平调节螺钉(6)、气泡水准仪(7)、滑块槽(8)，其特征是：底板用木板或铝合金材料制作，厚度视材料而定，底板左侧90°固定支架，支架材料与底板相同，高150mm，宽度厚度不限，右侧固定气泡水准仪，四角安装水平调节螺钉，底板B处为弧型斜面和摩擦板分界处，右端二侧各固定毫米刻度尺，刻度尺零点在B处，二尺之间放置更换式摩擦板。

2.根据权利要求1所述的用匀减速运动来研究加速度与质量关系的装置，其特征是弧形斜面用铝合金材料加工成光滑圆弧状，半径不限，但下端底部必须水平，上端固定在支架上，下端固定在底板B处，固定挡板固定在弧形斜面上方。

3.根据权利要求1所述的用匀减速运动来研究加速度与质量关系的装置，其特征是摩擦板长宽以放入底板B处右端相应位置为标准，厚度与弧形斜面相同，三块摩擦板材料分别是玻璃、木板、绒布包裹的薄板，事先需测定滑块与三者之间的滑动摩擦因数μ₁、μ₂、μ₃。

4.根据权利要求1所述的用匀减速运动来研究加速度与质量关系的装置，其特征是滑块槽用不锈钢材料制作，外径35mm，高20mm～25mm，厚度3mm～5mm，底部加工成光滑对称圆弧型。