CN205003914U - 实验用数控多功能教学用具 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种实验用数控多功能教学用具，适用于物理课教学的教学用具，具体为演示速度、加速度、行程、时间之间关系的教学用具。实验用数控多功能教学用具包括底座、轨道、磁钢、刻度尺、小车和光电门。在底座上安装有轨道，在底座上安装有与轨道平行的刻度尺，在轨道的下方安装有长条形的磁钢，在轨道上活动安装有小车，轨道的边上活动安装有光电门。所述的光电门数量为两个或两个以上。所述的小车底部安装有磁铁，且磁铁的极性与对应磁钢的极性相同，形成磁悬浮效应。所述小车的重力大于磁铁与磁钢之间的斥力。所述的光电门为市售光电门。本实用新型符合科学原理，设计合理，使用方便。

Description

实验用数控多功能教学用具

技术领域

本实用新型涉及一种实验用数控多功能教学用具，适用于物理课教学的教学用具，具体为演示速度、加速度、行程、时间之间关系的教学用具。

背景技术

目前物理课中关于演示运动学和动力学的教学用具为牵引小车，通过测量、计算小车运动的速度、加速度、行程、时间，揭示之间的关系，能够方便直观的让学生了解到之间的关系，加深学生的影响，从而达到理想的教学效果；但由于条件所限，特别是牵引小车与接触面之间存在着较大的摩擦力，获得的数据不够精准，影响了教学效果，所以有必要设计出一种新的教学用具来满足实际的使用需求。

发明内容

本实用新型的目的在于：针对上述不足之处，提供了一种实验用数控多功能教学用具，与目前使用的教学用具相比，能大幅提高实验的精准性。

实验用数控多功能教学用具包括底座、轨道、磁钢、刻度尺、小车和光电门。

在底座上安装有轨道，在底座上安装有与轨道平行的刻度尺，在轨道的下方安装有长条形的磁钢，在轨道上活动安装有小车，轨道的边上活动安装有光电门。

所述的光电门为市售数控光电门。

所述的光电门数量为两个或两个以上。

所述的小车底部安装有磁铁，且磁铁的极性与对应磁钢的极性相同，形成磁悬浮效应。

所述小车的重力大于磁铁与磁钢之间的斥力。

所述小车的一边设有挂钩，挂钩通过拉绳配套连接有钩码，拉绳通过滑轮悬挂在底座的一端，钩码的数量不限于一个，在数量为两个或两个以上时，每个钩码之间的质量不同。

所述的光电门为市售光电门。

磁悬浮状态下的小车、轨道与计算机、光电门配合可做运动学和动力学以下相关实验：

1、平均速度的测量

在小车侧面的螺丝就是挡光片，光电门计下挡光片经过光电门所需的时间，根据平均速度的定义v=s/t计算出。

2、探究平均速度和瞬时速度的关系

选取物体运动过程中的某一段位移S并测量该物体在S内的平均速度V。如果使S逐渐减小，则V将逐渐趋近于某一定值，该定值（平均速度的极限）即为物体运动的瞬时速度。

3、测量小车的加速度

在轨道上安装两个光电门，记下它们的间距S,当小车先后通过两光电门时，分别记下挡光片经过光电门的时间t1,t2及时间间隔t12，从而算出两个位置的瞬时速度，根据定义式计算。

4、探究加速度与力、质量的关系

用光电门及挡光片测出小车的加速度，根据控制变量法作出a-F，a-m,a-1/m的关系图进行讨论。

5、探究冲量和动量的关系

用沙桶拉动小车加速运动，由光电门测出小车通过两光电门的时间和在两光电门之间的运行时间，通过计算得出冲量和动量变化的关系。

6、验证动量守恒定律

利用光电门测出小车通过两光电门的时间，算出碰撞前后系统的总动量。根据动量守恒定律，位于轨道上的两小车碰撞前后，合外力为零，故总动量守恒。

7、探究功和能的关系

用钩码拉动小车在轨道上滑动。如果钩码的质量远小于小车的质量，可认为小车是在恒力作用下运动。测出小车分别通过两光电门的时间和运行距离，通过计算得出力对小车做的功和动能变化。根据动能定理，合力所做的功等于物体动能变化量。

8、用斜轨法探究机械能守恒

取低处光电门传感器为零势点，设两光电门之间的高差为h，则在两光电门传感器处小车的机械能分别为：、。忽略轨道的摩擦力，因只有重力对其做功，所以机械能守恒。

磁悬浮轨道与传统数字计时器配合也可完成以上部分实验。

本实用新型符合科学原理，设计合理，使用方便，与传统的轨道相比，摩擦要小得多，在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，实验是较理想的。并且没有噪音，结构简单，操作方便。因此，可以作为分组实验的器材。

附图说明

以下将结合附图对本实用新型作进一步说明：

图1是本实用新型实验用数控多功能教学用具的结构示意图。

具体实施方式

参照附图1，本实用新型包括底座1、轨道2、磁钢3、刻度尺4、小车5和光电门6。

在底座1上安装有轨道2，在底座1上安装有与轨道2平行的刻度尺4，在轨道2的下方安装有长条形的磁钢3，在轨道2上活动安装有小车5，轨道2的边上活动安装有光电门6。

所述的光电门6为市售数控光电门。

所述的光电门6数量为两个或两个以上。

所述的小车1底部安装有磁铁8，且磁铁8的极性与对应磁钢3的极性相同，形成磁悬浮效应。

所述小车1的重力大于磁铁8与磁钢3之间的斥力。

所述小车的一边设有挂钩，挂钩通过拉绳9配套连接有钩码10，拉绳9通过滑轮11悬挂在底座1的一端，钩码的数量不限于一个，在数量为两个或两个以上时，每个钩码之间的质量不同。

所述的光电门6为市售光电门。

Claims (4)

1.一种实验用数控多功能教学用具，其特征在于：包括底座、轨道、磁钢、刻度尺、小车和光电门；

在底座上安装有轨道，在底座上安装有与轨道平行的刻度尺，在轨道的下方安装有长条形的磁钢，在轨道上活动安装有小车，轨道的边上活动安装有光电门。

2.根据权利要求1所述的实验用数控多功能教学用具，其特征在于：所述的光电门数量为两个或两个以上。

3.根据权利要求1所述的实验用数控多功能教学用具，其特征在于：所述的小车底部安装有磁铁，且磁铁的极性与对应磁钢的极性相同，形成磁悬浮效应。

4.根据权利要求1所述的实验用数控多功能教学用具，其特征在于：所述小车的一边设有挂钩，挂钩通过拉绳配套连接有钩码，拉绳通过滑轮悬挂在底座的一端，钩码的数量不限于一个，在数量为两个或两个以上时，每个钩码之间的质量不同。