CN209118576U - 一种探究功与速度关系的实验仪 - Google Patents
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Abstract
一种探究功与速度关系的实验仪，包括并列设置的基板和测量板；所述基板上表面一侧设有弧型滑轨，所述弧型滑轨垂直于所述基板设置；所述弧型滑轨上设有两个相互平行弧型导轨；所述弧型滑轨自左至右向下倾斜；所述基板上表面还设有直型滑轨，所述直型滑轨平行于所述弧型滑轨所在平面，所述直型滑轨上设有两个相互平行的直型导轨；所述直型导轨平行于所述基板；有益效果是：减小了摩擦力的影响，增加实验的可靠性、准确度；更加环保，减少了对纸带的消耗；使用更加方便、安全；更加便于教学演示，加快了教学进度，也便于理解。
Description
技术领域
本实用新型属于教学仪器领域，尤其涉及一种探究功与速度关系的实验仪。
背景技术
现有的教学仪器，探究功与速度变化关系，一般有两种方案，如教材中的案例，方案一，用钩码拉动小车在长1.2米，宽0.12米的木板上滑动，探究恒力做功与速度关系；方案二，使用橡皮筋拉动小车在长1.2米，宽0.12米的木板上滑动，探究变力做功与速度关系。均使用打点计时器配合纸带测定小车所获得的速度。两种方案操作过程中均需要垫高木板平衡小车与木板间摩擦力。实际实验中有诸多不便。
第一，平衡摩擦操作难度大且耗时长又不易完全平衡摩擦，造成实际实验很难成功的验证物理学原理；第二，两种利用打点计时器纸带计算小车获得速度计算量也大，学生计算费时，很难快速得到实验结果，并且打点用纸带多，耗材，不环保；第三，实验器材多，占用空间大，电火花打点计时器需接220V交流电，所以课堂实验很不方便。
由于以上诸多缺点，实际实验教学时通常只选择一个方案教学，且一堂课往往还不能完成所有实验操作得出数据和结论。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型采用如下技术方案：
一种探究功与速度关系的实验仪，包括并列设置的基板和测量板；所述基板上表面一侧设有弧型滑轨，所述弧型滑轨垂直于所述基板设置；所述弧型滑轨上设有两个相互平行弧型导轨；所述弧型滑轨自左至右向下倾斜；
所述基板上表面还设有直型滑轨，所述直型滑轨平行于所述弧型滑轨所在平面，所述直型滑轨上设有两个相互平行的直型导轨；所述直型导轨平行于所述基板；
所述直型导轨还匹配设有弹性件，所述直型导轨左端设有电磁铁；
所述弧型滑轨上设有多个高度标识点；多个所述高度标识点等距设置；
所述基板下表面设有高度调节装置。
优选的，所述测量板设有测量刻度；所述弧型导轨和所述直型导轨的右端连线垂直于所述测量刻度延伸方向；所述弧型导轨所在平面平行于所述测量刻度的测量方向。
优选的，所述弹性件中部设有金属片，所述金属片具有磁性。
优选的，所述直型导轨和所述弧型导轨均为钢丝。
优选的，所述弹性件为橡皮筋；所述橡皮筋固定于所述直型导轨两侧的固定螺钉。
优选的，所述高度调节装置数量为4，分别设置在所述基板的四个端角。
优选的，所述基板的设置高度大于所述测量板。
优选的，所述测量板上表面铺设有复写纸。
优选的，还包括钢珠，所述钢珠球径大于两个直型导轨间距，也大于两个弧型导轨间距。
优选的，所述测量刻度的刻度起点位于所述直型导轨右端点的正下方；所述测量板边缘设有凸起的挡板。
本实用新型的有益效果是：
1.减小了摩擦力的影响，增加实验的可靠性、准确度；
2.更加环保，减少了对纸带的消耗；
3.使用更加方便、安全；
4.更加便于教学演示，加快了教学进度，也便于理解。
附图说明
图1为本实用新型局部结构立体示意图；
图2为本实用新型的结构示意图；
图3为图2中本实用新型俯视结构示意图。
图中：10基板，20弧型滑轨，21弧型导轨，30直型滑轨，31直型导轨，32弹性件，40测量板。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行进一步说明：
一种探究功与速度关系的实验仪，包括并列设置的基板10和测量板40；所述基板10的设置高度大于所述测量板40。
所述基板10上表面一侧设有弧型滑轨20，所述弧型滑轨20垂直于所述基板10设置；所述弧型滑轨20上设有两个相互平行弧型导轨21；所述弧型滑轨20自左至右向下倾斜；弧形滑轨20圆弧所在面垂直于基板10；
所述弧形导轨21右端与所述直型导轨31等高设置；所述弧形导轨21上设有多个高度标识点；多个所述高度标识点等距设置；以弧形导轨21右端为最低点，向上依次等距标记，比如以5cm高度间距设置4个点，其中最低的点高度与直型导轨31设置高度相同；
所述基板10上表面还设有直型滑轨30，所述直型滑轨30平行于所述弧型滑轨20所在平面，所述直型滑轨30上设有两个相互平行的直型导轨31；所述直型导轨31平行于所述基板10；
所述直型导轨31还匹配设有弹性件32，所述直型导轨31左端设有电磁铁；弹性件32可以为橡皮筋，所述橡皮筋固定于所述直型导轨31两侧的固定螺钉。电磁铁设置在直型导轨31左端起点位置；
所述弹性件32中部设有金属片，所述金属片具有磁性。通过向左拉动金属片，将金属片拉动至电磁铁所在位置，给电磁铁通电，将金属片吸附在电磁铁上；然后将钢珠放置在金属片右侧，此时钢珠正好位于直型导轨31的起点位置；
由于橡皮筋拉伸，电磁铁断电后，则钢珠被橡皮筋金属片拉动做功，从而获得速度；电磁铁通断释放钢珠，减少人为拉动释放钢珠引起的误差。电磁铁吸附金属的原理，以及电磁铁的具体结构为公知技术。
切断电磁铁的电后，电磁铁不吸引金属片（钢珠），在橡皮筋的回弹作用下，将钢珠向右侧弹出，使得钢珠沿着直型轨道31向右移动。
所述基板10下表面设有高度调节装置；所述高度调节装置数量为4，分别设置在所述基板10的四个端角。通过分别调节4个高度调节装置的长度，以实现将基板10调节至水平；
所述测量板40设有测量刻度；所述弧型导轨21和所述直型导轨31的右端连线垂直于所述测量刻度延伸方向；所述弧型导轨21所在平面平行于所述测量刻度的测量方向。所述测量刻度的刻度起点位于所述直型导轨31右端点的正下方，可以解释为，钢珠离开直型导轨31右端时，此时正下方的测量板40测度点为平抛运动起点；一般起点距离设置为0，然后向右增加；
当钢珠从基板10平抛后，落在测量板40上，测量钢珠平抛运动的水平距离；所述测量板40边缘设有凸起的挡板，可以防止钢珠随意滚动；
所述直型导轨31和所述弧型导轨21均为钢丝，还包括钢珠，所述钢珠球径大于两个直型导轨31间距，也大于两个弧型导轨21间距。钢珠在两根钢丝上滚动，能较大程度的较小摩擦力的影响；从而无需像现有的方式，通过调节滑动轨的倾斜度，来平衡小车与轨道之间摩擦力；
所述测量板40上表面铺设有复写纸，当钢珠落在测量板40上后，砸在复写纸上，复写纸的下表面就会在测量板40上留下痕迹，此时，揭开复写纸就容易辨识钢珠的落点。
本实用新型的一种工作方式为：
探究恒力做功与速度关系时：根据公式W=mgh可知高度成倍增加时，重力做功也成倍增加；将钢珠放在弧型导轨21不同高度处，从而使得钢珠离开弧形导轨21做平抛运动时，重力对钢珠做了不同的功；测量不同高度释放后，钢珠落在测量板40上的距离X1，X2，X3...
探究变力做功与速度关系时：将钢珠和橡皮筋拉动至最左侧，被电磁铁吸附；然后松开电磁铁，通过橡皮筋将钢珠向右弹出；通过设置不同根数的橡皮筋实现施加给钢珠的力大小的调节；通过成倍增加橡皮经可以实现外力成倍增加；不同外力下，钢珠落在测量板40上的距离x1，x2，x3...
由于水平飞出后每次钢珠飞行高度相同，由h=0.5gt2可知，飞行时间相同；由x=v0t，可知v0∝x，若发现x∝W成倍增加，则x0∝W；若发现x2∝W，x2成倍增加，则v0 2∝W。
如此只需测量物体平抛飞出的水平距离便可。无需计算出确切的速度数据,将计算量大大的简化。
本文中所述的“上下左右”一般以图2中方位为参考，均是为了便于表述，不具备其他特殊含义。
此外，本实用新型并不局限于上述实施方式，只要其以基本相同的手段达到本实用新型的技术效果，都应属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种探究功与速度关系的实验仪，其特征在于：包括并列设置的基板（10）和测量板（40）；所述基板（10）上表面一侧设有弧型滑轨（20），所述弧型滑轨（20）垂直于所述基板（10）设置；所述弧型滑轨（20）上设有两个相互平行弧型导轨（21）；所述弧型滑轨（20）自左至右向下倾斜；
所述基板（10）上表面还设有直型滑轨（30），所述直型滑轨（30）平行于所述弧型滑轨（20）所在平面，所述直型滑轨（30）上设有两个相互平行的直型导轨（31）；所述直型导轨（31）平行于所述基板（10）；
所述直型导轨（31）还匹配设有弹性件（32），所述直型导轨（31）左端设有电磁铁；
所述弧型导轨（21）上设有多个高度标识点；多个所述高度标识点等距设置；
所述弧型滑轨（20）右端与所述直型滑轨（30）等高设置；所述基板（10）下表面设有高度调节装置。
2.根据权利要求1所述的一种探究功与速度关系的实验仪，其特征在于：所述测量板（40）设有测量刻度；所述弧型导轨（21）和所述直型导轨（31）的右端连线垂直于所述测量刻度延伸方向；所述弧型导轨（21）所在平面平行于所述测量刻度的测量方向。
3.根据权利要求1所述的一种探究功与速度关系的实验仪，其特征在于：所述弹性件（32）中部设有金属片，所述金属片具有磁性。
4.根据权利要求1所述的一种探究功与速度关系的实验仪，其特征在于：所述直型导轨（31）和所述弧型导轨（21）均为钢丝。
5.根据权利要求4所述的一种探究功与速度关系的实验仪，其特征在于：所述弹性件（32）包括橡皮筋和固定螺钉，其数量为一个或多个；所述橡皮筋固定于所述直型导轨（31）两侧的固定螺钉。
6.根据权利要求1所述的一种探究功与速度关系的实验仪，其特征在于：所述高度调节装置数量为4，分别设置在所述基板（10）的四个端角。
7.根据权利要求1所述的一种探究功与速度关系的实验仪，其特征在于：所述基板（10）的设置高度大于所述测量板（40）。
8.根据权利要求7所述的一种探究功与速度关系的实验仪，其特征在于：所述测量板（40）上表面铺设有复写纸。
9.根据权利要求1所述的一种探究功与速度关系的实验仪，其特征在于：还包括钢珠，所述钢珠球径大于两个直型导轨（31）间距，也大于两个弧型导轨（21）间距。
10.根据权利要求2所述的一种探究功与速度关系的实验仪，其特征在于：所述测量刻度的刻度起点位于所述直型导轨（31）右端点的正下方；所述测量板（40）边缘设有凸起的挡板。
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