CN205003918U - 一种验证牛顿第二定律的实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种验证牛顿第二定律的实验装置，包括支架、第一重物、第二重物、轻绳、两个光电门和计时器，支架的上端安装定滑轮。轻绳的一端与第一重物固定连接，绕过定滑轮，另一端与第二重物固定连接。第一重物的重量大于第二重物的重量，第一重物、第二重物分布于定滑轮的两侧。所述第一重物相对支架的一侧设有U形挡光片，支架上间距设有两个光电门，两个光点门沿第一重物侧的运动方向分布，两个该光电门与所述计时器通信连接。本实用新型相比现有技术具有以下优点：本实用新型的一种验证牛顿第二定律的实验装置精准的验证牛顿第二定律，结构简单，不需要严格的控制第一、第二重物的启停时间，使用方便。

Description

一种验证牛顿第二定律的实验装置

技术领域

本实用新型涉及实验装置技术领域，尤其涉及一种验证牛顿第二定律的实验装置。

背景技术

目前中学或大学物理实验中，验证牛顿第二定律的方法很多，中学一般采用利用物体的重力拉动一个平面上的小车做匀加速运动来进行研究，大学物理精度要求较高，采用利用物体垂直下落的重力带动气垫导轨上的滑块做匀加速运动。第一种办法由于小车车轮摩擦力很大，所以精度不高，第二种在气垫导轨上精度很高，但整个装置较复杂，而且实际操作过程中滑块的起停不好控制。

有鉴于此，申请人提出了一种更简单，更方便控制的验证牛顿第二定律的装置。

实用新型内容

为了解决背景技术中存在的技术问题，本实用新型提出了一种验证牛顿第二定律的实验装置，结构简单，使用方便。

本实用新型提出的一种验证牛顿第二定律的实验装置，一种验证牛顿第二定律的实验装置，包括支架、第一重物、第二重物、轻绳、两个光电门和计时器，所述支架的上端安装定滑轮，所述轻绳的一端与第一重物固定连接，且所述轻绳绕过定滑轮，另一端与第二重物固定连接；该第一重物的重量大于第二重物的重量，该第一重物、第二重物分布于定滑轮的两侧；所述第一重物相对支架的一侧设有U形挡光片，所述支架上间距设有两个光电门，两个所述光电门沿第一重物侧的运动方向分布，两个所述该光电门与所述计时器通信连接。

作为上述方案的进一步优化，所述支架上设有刻度线，该刻度线沿第一重物的运动方向分布。

作为上述方案的进一步优化，所述支架的下端设有支撑板，所述支撑板的下端设有两个支撑脚，且每一个所述支撑脚上均设有对应的一个调平螺母。

作为上述方案的进一步优化，所述支撑板的上端面上设有气泡水平仪。

作为上述方案的进一步优化，所述定滑轮的下方设有挡板，所述挡板的中心固定于所述支架上；所述挡板的两端关于其中心等间距分别设有一个开口，所述轻绳穿过两个所述开口。

作为上述方案的进一步优化，两个所述开口的下方分别设有一个弹簧，且所述轻绳穿过两个所述弹簧。

本实用新型相比现有技术具有以下优点：本实用新型的一种验证牛顿第二定律的实验装置比较精准的验证牛顿第二定律，结构简单，不需要严格的控制第一、第二重物的启停时间，使用方便。

附图说明

图1为本实用新型的一种验证牛顿第二定律的实验装置的结构示意图。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

参照图1，本实用新型提出的一种验证牛顿第二定律的实验装置，包括支架1、第一重物2、第二重物3、轻绳4、两个光电门5和计时器6，所述支架的上端安装定滑轮7，轻绳4的一端与第一重物2固定连接，且轻绳绕过定滑轮7，另一端与第二重物3固定连接；该第一重物2的重量大于第二重物1的重量，第一重物2、第二重物3分布于定滑轮的两侧。第一重物相对支架的一侧设有U形挡光片11，支架1上间距设有两个光电门5，两个光电门5沿第一重物2侧的运动方向分布，两个该光电门5与计时器6通信连接。

本实用新型的一种验证牛顿第二定律的实验装置的优选实施例中，第一重物2、第二重物3密度很大，第一重物、第二重物可被看作质点，轻绳4的重量忽略不计，轻绳4与定滑轮7之间的摩擦忽略不计。因为第一重物2的重量大于第二重物3的重量，第一重物2、第二重物3释放后做匀加速运动，且第一重物2、第二重物3的加速度相等。

本实用新型的一种验证牛顿第二定律的实验装置，支架1上设有刻度线8，刻度线8沿第一重物2的运动方向分布。支架1上间距设有两个光电门5，通过刻度线8知道两个光电门5之间的距离，第一重物2相对支架1的一侧设有U形挡光片11，U形挡光片11随着第一重物2运动，计时器6测量U形挡光片11经过光电门5的时间，从而计算出第一重物2经过两个光电门时的瞬时速度，再从支架上读出两光电门之间的距离最终计算出加速度。

若第一重物2质量为M，第二重物3质量为m，则加速度：

$a=\frac{(M-m)g}{M+m};$

通过调整第一重物2质量、第二重物3质量，探求合力与质量、加速度之间的关系。

当第一重物2质量为(M+△m)，第二重物3质量为(m+△m)，则加速度：

$a_1=\frac{\[(M+\mathrm{\Δ}m)-(m+\mathrm{\Δ}m)\]g}{(M+\mathrm{\Δ}m)+(m+\mathrm{\Δ}m)};$

在合力不变的情况下，探求质量与加速度之间的关系。

当第一重物2质量为(M-△m)，第二重物3质量为(m+△m)，则加速度：

$a_1=\frac{\[(M-\mathrm{\Δ}m)-(m+\mathrm{\Δ}m)\]g}{(M-\mathrm{\Δ}m)+(m+\mathrm{\Δ}m)};$

在质量不变的情况下，探求合力与加速度之间的关系。

这样就能够验证牛顿第二定律，即：物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，且与物体质量的倒数成正比。

优化的，支架1的下端设有支撑板，支撑板的下端设有两个支撑脚，且每一个所述支撑脚上均设有对应的一个调平螺母10。支撑板的上端面上设有气泡水平仪9。根据气泡水平仪9的显示来调节本实用新型的一种验证牛顿第二定律的实验装置的水平度。

本实用新型的一种验证牛顿第二定律的实验装置的优选实施例中，挡板12的中心固定于所述支架1上，且位于定滑轮7的下方。挡板12的两端关于其中心等间距分别设有一个开口，轻绳4穿过两个所述开口。防止第一、第二重物冲击定滑轮7。两个该开口的下方分别设有一个弹簧13，且轻绳4穿过两个所述弹簧13。两个弹簧13分别位于第一重物2、第二重物3的上方。弹簧起到缓冲作用，防止第一重物、第二重物快速撞击挡板12。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种验证牛顿第二定律的实验装置，包括支架(1)、第一重物(2)、第二重物(3)、轻绳(4)、两个光电门(5)和计时器(6)，所述支架的上端安装定滑轮(7)，其特征在于：所述轻绳(4)的一端与第一重物(2)固定连接，且所述轻绳绕过定滑轮(7)，另一端与第二重物(3)固定连接；该第一重物(2)的重量大于第二重物(3)的重量，该第一重物(2)、第二重物(3)分布于定滑轮的两侧；所述第一重物相对支架的一侧设有U形挡光片(11)，所述支架(1)上间距设有两个光电门(5)，两个所述光电门(5)沿第一重物(2)侧的运动方向分布，两个所述光电门(5)与所述计时器(6)通信连接。

2.根据权利要求1所述的验证牛顿第二定律的实验装置，其特征在于：所述支架(1)上设有刻度线(8)，该刻度线(8)沿第一重物(2)的运动方向分布。

3.根据权利要求1或2所述的一种验证牛顿第二定律的实验装置，其特征在于：所述支架(1)的下端设有支撑板，所述支撑板的下端设有两个支撑脚，且每一个所述支撑脚上均设有对应的一个调平螺母(10)。

4.根据权利要求3所述的一种验证牛顿第二定律的实验装置，其特征在于：所述支撑板的上端面上设有气泡水平仪(9)。

5.根据权利要求1所述的一种验证牛顿第二定律的实验装置，其特征在于：所述定滑轮(7)的下方设有挡板(12)，所述挡板(12)的中心固定于所述支架(1)上；所述挡板(12)的两端关于其中心等间距分别设有一个开口，所述轻绳(4)穿过两个所述开口。

6.根据权利要求5所述的一种验证牛顿第二定律的实验装置，其特征在于：两个所述开口的下方分别设有一个弹簧(13)，且所述轻绳(4)穿过两个所述弹簧(13)。