CN217932974U - 一种机械能守恒演示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机械能守恒演示装置，其包括底座，其水平设置；活动设置在所述底座上的气垫组件，其角度能够相对所述底座进行调节；两端分别与所述气垫组件、所述底座活动连接的支撑板，其调整所述气垫组件和所述底座的角度；活动设置在所述气垫组件上的滑块，其上设置有遮光片；分别可拆卸设置在所述气垫组件上的两个光电计时装置，所述遮光片依次通过两个所述光电计时装置；两端分别与所述底座、所述气垫组件平行的量角器，其实时测量所述底座和所述气垫组件之间的夹角。本实用新型由于滑块与气垫导轨之间的摩檫力较小，下滑过程中可以看作机械能守恒，能够验证机械能守恒定律，有效地降低误差。

Description

一种机械能守恒演示装置

技术领域

本实用新型涉及的是实验演示装置技术领域，尤其涉及一种机械能守恒演示装置。

背景技术

在高中物理实验教学中，机械能守恒实验是一个重要的基础验证实验，在只有重力做功的情况下物体的机械能守恒。目前课堂常用的方法是利用物体自由下落，同时利用打点计时器打点的方式进行轨迹记录，通过纸带上的点轨迹计算下落高度与通过每个点时的速度，最终进行换算得到机械能守恒定律，为了减小实验的误差我们一般使用电火打点记时器；即使是误差较小的电火花打点记时器，但还是必须有纸带穿过电火花打点记时器，由于纸带与打点记时器之间存在了摩擦，这就给我们的实验带来了不必要的系统误差。因此，鉴于上述方案于实际制作及实施使用上的缺失之处，而加以修正、改良，同时本着求好的精神及理念，并由专业的知识、经验的辅助，以及在多方巧思、试验后，方创设出本设计，故提供一种机械能守恒演示装置，用于解决上述的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的之一在于提供一种机械能守恒演示装置，以便于解决上述的问题。

本实用新型一种机械能守恒演示装置可以通过下列技术方案来实现：

本实用新型一种机械能守恒演示装置包括底座，其水平设置；活动设置在所述底座上的气垫组件，其角度能够相对所述底座进行调节；两端分别与所述气垫组件、所述底座活动连接的支撑板，其调整所述气垫组件和所述底座的角度；活动设置在所述气垫组件上的滑块，其上设置有遮光片；分别可拆卸设置在所述气垫组件上的两个光电计时装置，所述遮光片依次通过两个所述光电计时装置；两端分别与所述底座、所述气垫组件平行的量角器，其实时测量所述底座和所述气垫组件之间的夹角。

在其中一种实施方式中，所述底座上设置有多个固定卡，多个所述固定卡均匀等距设置在所述底座上，所述支撑板的下端能够分别卡合在不同的所述固定卡上。

在其中一种实施方式中，所述底座上还设置有水平仪和至少一个调节螺钉。

在其中一种实施方式中，所述气垫组件包括气垫导轨、气管和气泵；所述气垫导轨的下端活动设置在所述底座上，其上端与所述支撑板连接；所述气管的一端与所述气垫导轨连通，其另一端与所述气泵连通。

在其中一种实施方式中，所述气垫导轨上设置有刻度。

在其中一种实施方式中，所述滑块包括滑块主体、滑动槽和遮光片；所述滑动槽设置在所述滑块主体的下端，其尺寸与所述气垫导轨的尺寸相匹配；所述遮光片设置在所述滑块主体的上方。

在其中一种实施方式中，所述光电计时装置包括光电门和光电计时器，所述光电门可拆卸连接在所述气垫导轨上；所述光电计时器与所述光电门电气连接。

在其中一种实施方式中，所述量角器采用的是数显量角器。

在其中一种实施方式中，所述气垫组件的尾端设置有置物腔。

在其中一种实施方式中，所述置物腔采用的是网兜。

与现有技术相比，本实用新型一种机械能守恒演示装置的有益效果为：

本实用新型一种机械能守恒演示装置通过与气垫导轨配套的滑块从气垫导轨的高处开始滑落，由于滑块与气垫导轨之间的摩檫力较小，使得实验的计算值更加接近真实值，有效地降低误差；滑块上的遮光片依次通过间隔设置在气垫导轨上的两个光电门，光电计时器显示遮光片通过光电门所需时间，通过测量遮光片宽度除以其通过光电门所需时间，就可以算出滑块通过光电门的速度，从而计算滑块通过两个光电门之间的动能增量；通过量角器测量出气垫导轨与底座之间的夹角，再测量两个光电门之间的距离，就可以通过三角函数求出两个光电门之间的高度差，从而计算出滑块依次通过两个光电门的重力势能减少量；通过比较滑块通过两个光电门的过程中，滑块的动能的增量与其势能的减少量之间的数值，即可验证机械能是否守恒。同时可以通过调节支撑板在底座上的位置，使得气垫导轨与水平放置的底座之间的夹角变化，可以进行不同角度的机械能守恒的验证；本实用新型同时具有结构简单和操作方便的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本实用新型一种机械能守恒演示装置的的立体结构示意图；

图2是图1所示本实用新型一种机械能守恒演示装置的立正面结构示意图；

图3是图1所示本实用新型一种机械能守恒演示装置的部分结构示意图；

图4是图1所示本实用新型一种机械能守恒演示装置中滑块的结构示意图。

图中标示：11，底座；111，固定卡；112，水平仪；113，调节螺钉；12，气垫组件；121，气垫导轨；122，气管；123，气泵；13，支撑板；14，滑块；141，滑块主体；142，滑动槽；143，遮光片；15，光电计时装置；151，光电门；152，光电计时器；16，量角器；17，置物腔。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和展示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参阅图1和图2，本实用新型一种机械能守恒演示装置主要包括底座11、气垫组件12、支撑板13、滑块14、两个光电计时装置15、量角器16和置物腔17；所述底座11水平设置；所述气垫组件12活动设置在所述底座11上，其角度能够相对所述底座11进行调节；所述支撑板13的一端与所述气垫组件12活动连接，其另一端与所述底座11接触连接，通过调整所述支撑板13的支撑位置实现所述气垫组件12和所述底座11的角度调整；所述滑块14活动设置在所述气垫组件12上，其能够在所述气垫组件12上自由滑动，其上设置有遮光片143；两个所述光电计时装置15分别可拆卸设置在所述气垫组件12上，所述滑块14上的所述遮光片143依次通过两个所述光电计时装置15；所述量角器16的两端分别与所述底座11、所述气垫组件12平行，通过所述量角器16实时测量出所述底座11和所述气垫组件12之间的角度；所述置物腔17设置在所述气垫组件12的尾端，所述滑块14从所述气垫组件12滑落下来，掉落到所述置物腔17中，防止所述滑块14掉落到地上损坏。

请参阅图1-图3，在本实施例中，所述底座11上设置有多个固定卡111，多个所述固定卡111均匀等距设置在所述底座11的上，所述支撑板13的下端分别卡合在不同的所述固定卡111上，实现所述气垫组件12和所述底座11的角度调整。所述底座11上还设置有水平仪112和至少一个调节螺钉113，所述水平仪112测试所述底座11的水平度，至少一个调节螺钉113贯穿所述底座11，通过调节至少一个所述调节螺钉113，实现对所述底座11水平度的调整；在本实施例中，两个所述调节螺钉113平行设置且分别贯穿所述底座11。

请参阅图1和图2，在本实施例中，所述气垫组件12包括气垫导轨121、气管122和气泵123；所述气垫导轨121的下端活动设置在所述底座11上，其上端与所述支撑板13连接，所述滑块14能够在所述气垫导轨121上自由滑动；所述气管122的一端与所述气垫导轨121连通，其另一端与所述气泵123连通，所述气泵123通过所述气管122给所述气垫导轨121进行充气。

请参阅图1、图2和图4，在本实施例中，所述滑块14包括滑块主体141、滑动槽142和遮光片143；所述滑动槽142设置在所述滑块主体141的下端，其尺寸与所述气垫导轨122的尺寸相匹配，通过所述滑动槽142的作用在所述气垫导轨122上滑行；所述遮光片143设置在所述滑块主体141的上方，其能够依次通过两个所述光电计时装置15。

请参阅图1和图2，在本实施例中，所述光电计时装置15包括光电门151和光电计时器152，所述光电门151可拆卸连接在所述气垫导轨121上，其在所述气垫导轨121的位置可以更换；所述光电计时器152与所述光电门151电气连接，其能够显示所述遮光片143通过所述光电门151需要的时间；在一些实施例中，所述气垫导轨121上设置有刻度，通过所述刻度能够计算出两个所述光电门151之间的长度。在本实施例中，所述量角器16采用的是数显量角器，其能够实时显示所述底座11和所述气垫组件12之间的夹角；所述置物腔17采用的是网兜。

需要说明的是，本实用新型一种机械能守恒演示装置首先通过所述气泵123给所述气垫导轨121进行充气，让所述滑块14从所述气垫导轨121的高处开始滑落，依次通过间隔设置在所述气垫导轨121上的两个所述光电门151，当所述滑块14上的所述遮光片143通过所述光电门151时，所述光电计时器152显示所述遮光片143通过所述光电门151所用的时间，通过测量所述遮光片143的通过所述光电门151的宽度除以其通过所述光电门151的时间，就可以算出所述滑块14通过所述光电门151的速度，同理也可以计算出所述滑块14通过另一个所述光电门151的速度，通过这两个速度即可计算出所述滑块14通过两个所述光电门151之间，所述滑块13的动能增量。

其次，通过所述量角器16测量出所述气垫导轨121与水平放置的所述底座11之间的夹角，再通过直尺或者所述气垫导轨121上的刻度计算出两个所述光电门151之间的距离，就可以通过三角函数求出两个所述光电门151之间的高度差h。由此可以计算出所述滑块14依次通过两个所述光电门151的过程中重力势能的减少量。只需比较所述滑块14在通过两个所述光电门151的过程中所述滑块14的动能的增量与其势能的减少量之间的数值，即可验证机械能是否守恒。同时可以通过调节所述支撑板13的位置，使得所述气垫导轨121与水平放置的所述底座11之间的夹角变化，可以进行不同角度的机械能守恒的验证。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种机械能守恒演示装置，其特征在于，包括底座，其水平设置；活动设置在所述底座上的气垫组件，其角度能够相对所述底座进行调节；两端分别与所述气垫组件、所述底座活动连接的支撑板，其调整所述气垫组件和所述底座的角度；活动设置在所述气垫组件上的滑块，其上设置有遮光片；分别可拆卸设置在所述气垫组件上的两个光电计时装置，所述遮光片依次通过两个所述光电计时装置；两端分别与所述底座、所述气垫组件平行的量角器，其实时测量所述底座和所述气垫组件之间的夹角。

2.根据权利要求1所述的一种机械能守恒演示装置，其特征在于，所述底座上设置有多个固定卡，多个所述固定卡均匀等距设置在所述底座上，所述支撑板的下端能够分别卡合在不同的所述固定卡上。

3.根据权利要求2所述的一种机械能守恒演示装置，其特征在于，所述底座上还设置有水平仪和至少一个调节螺钉。

4.根据权利要求1所述的一种机械能守恒演示装置，其特征在于，所述气垫组件包括气垫导轨、气管和气泵；所述气垫导轨的下端活动设置在所述底座上，其上端与所述支撑板连接；所述气管的一端与所述气垫导轨连通，其另一端与所述气泵连通。

5.根据权利要求4所述的一种机械能守恒演示装置，其特征在于，所述气垫导轨上设置有刻度。

6.根据权利要求4所述的一种机械能守恒演示装置，其特征在于，所述滑块包括滑块主体、滑动槽和遮光片；所述滑动槽设置在所述滑块主体的下端，其尺寸与所述气垫导轨的尺寸相匹配；所述遮光片设置在所述滑块主体的上方。

7.根据权利要求4所述的一种机械能守恒演示装置，其特征在于，所述光电计时装置包括光电门和光电计时器，所述光电门可拆卸连接在所述气垫导轨上；所述光电计时器与所述光电门电气连接。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种机械能守恒演示装置，其特征在于，所述量角器采用的是数显量角器。

9.根据权利要求1-7任一项所述的一种机械能守恒演示装置，其特征在于，所述气垫组件的尾端设置有置物腔。

10.根据权利要求9所述的一种机械能守恒演示装置，其特征在于，所述置物腔采用的是网兜。

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