CN206097618U - 用于验证牛顿第二定律的实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于验证牛顿第二定律的实验装置，属于高中实验教学领域。包括：滑槽，滑槽包括设于两侧的挡板和设于底部的滑道；滑动小车，滑动小车设于滑槽内，滑动小车底部设有滑轮，滑动小车两侧设有侧滑轮；打点计时器，打点计时器设于滑槽内，打点计时器内穿装纸带，纸带连接滑动小车一端，滑动小车另一端设有挂钩；工作台，滑槽设于工作台上；工作台靠近滑动小车一端设有定滑轮，定滑轮上绕有细绳，细绳一端连接挂钩，细绳另一端连接吊桶。本实用新型能够准确验证牛顿第二定律，操作简单，实验数据准确。

Description

用于验证牛顿第二定律的实验装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于验证牛顿第二定律的实验装置，属于高中实验教学领域。

背景技术

随着人们生活水平的提高，对教育日益重视，从书本教育逐步走向实战教育，实验课程在教学课程中逐步增多。但是，对于用于验证牛顿第二定律的实验装置中，通常光板光板进行实验，滑动小车在光板上不能完全走直线。现有的教学实验用具简单粗陋，实验数据相对粗糙，不够准确，影响实验效果。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于验证牛顿第二定律的实验装置，用于验证牛顿第二定律，操作简单，实验数据准确。

本实用新型所述的用于验证牛顿第二定律的实验装置，包括：

滑槽，滑槽包括设于两侧的挡板和设于底部的滑道；

滑动小车，滑动小车设于滑槽内，滑动小车底部设有滑轮，滑动小车两侧设有侧滑轮；

打点计时器，打点计时器设于滑槽内，打点计时器内穿装纸带，纸带连接滑动小车一端，滑动小车另一端设有挂钩；

工作台，滑槽设于工作台上；

工作台靠近滑动小车一端设有定滑轮，定滑轮上绕有细绳，细绳一端连接挂钩，细绳另一端连接吊桶。

开始实验时，取下吊桶和细绳，先平衡摩擦力，调整滑槽的倾斜角度平衡摩擦力，使得滑动小车能够匀速运动；打点计时器接通电源；将细绳绕过定滑轮挂到挂钩上，松开吊桶，打点计时器开始在纸带上打点，然后，取下纸带，并在纸带上编号；先保持滑动小车质量不变，不断调整吊桶的质量，可以放入砂，用天平称量砂的质量，多次实验，取下纸带，并给纸带编号；然后，保持吊桶质量不变，不断调整吊桶的质量，多次实验，取下纸带，并给纸带编号；通过打点计时器打出的纸带，计算滑动小车加速度，并根据滑动小车和吊桶的质量，验证牛顿第二定律。

优选地，滑道靠近打点计时器一端设有调节螺栓。能够很方便的调整滑槽的倾斜角度，操作简便。

优选地，定滑轮和滑槽之间设有挡块，挡块固定到工作台上。避免滑槽倾斜后在实验过程中移动影响实验数据的准确性。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型通过采用滑槽和侧滑轮，能够确保滑动小车在滑槽内沿直线运动，提高了实验数据的准确性；

(2)通过设置调节螺栓，能够很方便调整滑槽的倾斜角度，满足实验要求，操作简单。

附图说明

图1是本实用新型的一实施例的结构示意图，

图2是图1的俯视图。

图中：11、吊桶 12、细绳 13、定滑轮 14、挡块 15、滑槽 16、挂钩 17、滑动小车 18、侧滑轮 19、纸带 20、打点计时器 21、调节螺栓 22、工作台 23、滑轮；

15.1、挡板 15.2、滑道。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步描述：

如图1～图2所示，本实用新型所述的用于验证牛顿第二定律的实验装置，包括：

滑槽15，滑槽15包括设于两侧的挡板15.1和设于底部的滑道15.2；滑动小车17，滑动小车17设于滑槽15内，滑动小车17底部设有滑轮23，滑动小车17两侧设有侧滑轮18；打点计时器20，打点计时器20设于滑槽15内，打点计时器20内穿装纸带19，纸带19连接滑动小车17一端，滑动小车17另一端设有挂钩16；工作台22，滑槽15设于工作台22上；工作台22靠近滑动小车17一端设有定滑轮13，定滑轮13上绕有细绳12，细绳12一端连接挂钩16，细绳12另一端连接吊桶11。滑道15.2靠近打点计时器20一端设有调节螺栓21。定滑轮13和滑槽15之间设有挡块14，挡块14固定到工作台22上。

牛顿第二运动定律的常见表述：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；加速度的方向跟作用力的方向相同。

验证牛顿第二定律的实验中，现有的实验教具通常采用滑动小车17在光板上滑动进行实验，滑动小车17有时会走斜线，有时甚至走S型线路，不能完全走直线，对于实验数据有一定影响。后来经过多次观察研究发现，主要是因为受限于现有技术条件的限制，光板和滑动小车17之间不可避免存在摩擦，特别是用时间长的教具，光板磨损更加严重，导致滑动小车17跑偏。因此采用滑槽15能够避免滑动小车17跑偏，同时设置侧滑轮18能够减小滑动小车17和挡板15.1的摩擦，提高实验数据准确性。

工作过程或工作原理：

将打点计时器20接通电源；

1、准备工作：

记录滑动小车17和吊桶11质量：用天平测出滑动小车17和吊桶11的质量M和M'，把数据记录下来。

平衡摩擦力：取下细绳12和吊桶11，旋转调节螺栓21调整滑槽15的倾斜角度，以平衡摩擦力，直至滑动小车17在斜面上可以保持匀速直线运动状态，也可以从打点计时器20在纸带19上打的点是否均匀来判断。

2、开始实验：

在滑动小车17上加放砝码，吊桶11里放入适量的砂，把砝码和砂的质量m和m'记录下来。把细绳12绕过定滑轮13挂到挂钩16上，放开滑动小车17，打点计时器20在纸带19上打下一系列点，取下纸带19，在纸带19上写上编号。

3、第一组实验数据：

保持滑动小车17的质量不变，改变砂的质量，砂的质量用天平称量，按步骤3多做几次实验，可以根据需要自行设置实验次数，通常做5次实验。算出每条纸带19对应的加速度的值。

作图：用纵坐标表示加速度a，横坐标表示作用力，即砂和吊桶11的总重力(M'+m')g，根据实验结果在坐标平面上描出相应的点，作图线。若图线为一条过原点的直线，就证明了研究对象质量不变时其加速度与它所受作用力成正比。

4、第二组实验数据：

保持吊桶11的质量不变，改变砝码的质量，也就是改变滑动小车17的质量，按步骤3多做几次实验，可以根据需要自行设置实验次数，通常做5次实验。算出每条纸带19对应的加速度的值。

作图：用纵坐标表示加速度a，横坐标表示滑动小车17和车内砝码总质量的倒数1/(M+m)，在坐标平面上根据实验结果描出相应的点，并作图线，若图线为一条过原点的直线，就证明了研究对象所受作用力不变时其加速度与它的质量成反比。

本实用新型中对结构的方向以及相对位置关系的描述，如前后左右上下的描述，不构成对本实用新型的限制，仅为描述方便。

Claims (3)

1.一种用于验证牛顿第二定律的实验装置，其特征在于，包括：

滑槽(15)，滑槽(15)包括设于两侧的挡板(15.1)和设于底部的滑道(15.2)；

滑动小车(17)，滑动小车(17)设于滑槽(15)内，滑动小车(17)底部设有滑轮(23)，滑动小车(17)两侧设有侧滑轮(18)；

打点计时器(20)，打点计时器(20)设于滑槽(15)内，打点计时器(20)内穿装纸带(19)，纸带(19)连接滑动小车(17)一端，滑动小车(17)另一端设有挂钩(16)；

工作台(22)，滑槽(15)设于工作台(22)上；

工作台(22)靠近滑动小车(17)一端设有定滑轮(13)，定滑轮(13)上绕有细绳(12)，细绳(12)一端连接挂钩(16)，细绳(12)另一端连接吊桶(11)。

2.根据权利要求1所述的用于验证牛顿第二定律的实验装置，其特征在于，滑道(15.2)靠近打点计时器(20)一端设有调节螺栓(21)。

3.根据权利要求2所述的用于验证牛顿第二定律的实验装置，其特征在于，定滑轮(13)和滑槽(15)之间设有挡块(14)，挡块(14)固定到工作台(22)上。