機械能守恒驗證儀制造技術

本發明專利技術涉及一種機械能守恒驗證儀，包括單擺小錘，滑動座，彈簧，測量桿；初始狀態下，單擺小錘通過電磁鐵固定在測量桿上；開啟實驗開關后，電磁鐵磁性消失，小錘自由下落撞擊滑動座；單擺小錘下落時將自身的重力勢能轉換成動能；單擺小錘撞擊滑動座，將單擺小錘的動能轉化滑動座的動能；使滑動座拖著紙帶在氣軌上滑動，打點計時器在紙帶上打下一系列小點，通過小點之間距離與時間的關系確定滑動座的速度；滑動座上撞擊柱撞擊在彈簧的撞擊面上，壓縮彈簧，使其發生彈性形變；從而將小車的動能轉化成彈性勢能，并通過傳感器測量其形變；本發明專利技術所述的機械能守恒驗證儀原理，簡單操作，方便數值測量準確，機械能驗證過程全面。

【技術實現步驟摘要】
機械能守恒驗證儀
本專利技術涉及一種基礎物理教學用具，具體涉及一種機械能守恒驗證儀。
技術介紹
當前基礎物理實驗教學用具中，機械能守恒驗證儀采用的雙單擺結構，結構過于簡單，測量數值困難；單擺小球下落撞擊另一單擺小球方式，將機械能傳導到另一單擺小球上，這種方式僅體現重力勢能運動前后能量不變，不能體現運動過程中由重力勢能轉化為動能依然守恒，機械能守恒驗證不夠完善；而且機械能包括動能和勢能，而勢能又包括重力勢能和彈性勢能，對機械能轉化成彈性勢能的驗證也需要添加到機械能守恒驗證中。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種機械能守恒驗證儀，本專利技術所述的機械能守恒驗證儀原理簡單，操作方便，數值測量準確，機械能驗證過程全面；本使用專利技術解決其存在的問題所采用的技術方案是：所述機械能守恒驗證儀包括：底座，立桿，測量桿；所述底座上端右側設有氣軌，所述氣軌中空并與氣泵通過管路連接，所述氣泵與控制開關電性連接，所述氣軌側面和頂面均勻設有氣孔，所述氣軌端部設有限位塊，所述限位塊面向氣軌一側設有彈簧，所述彈簧尾端設有撞擊面，所述氣軌端部彈簧和撞機面兩側設有光柵測距傳感器；所述氣軌上配合設有可前后滑動截面呈┏┓形的滑動座，所述滑動座頂面設有固定座，所述固定座上端設有撞擊柱，所述撞擊柱軸向與滑動座運動方向一致，所述撞擊柱前端面超出滑動座前端面并正對撞擊面；所述底座上表面中間設有立桿，所述立桿上端彎折，所述立桿彎折部分中段設有轉動軸承，所述轉動軸承連接有單擺小錘，所述單擺小錘靜止狀態下前端面正對撞擊柱后端面；所述底座中間設有打點計時器，所述滑動座尾端固定設有紙帶，所述紙帶穿過打點計時器的限位孔，所述打點計時器與控制開關電性連接，所述底座左側上表面設有凸條，所述測量桿底部設有截面呈┏┓形的測量桿座，所述凸條與測量桿座滑動配合，所述測量桿正面設有可上下移動和豎直平面內轉動的平臺，所述平臺下表面設有電磁鐵，所述電磁鐵與控制開關電性連接，所述平臺下表面正對初始狀態下單擺小錘的后端面，所述測量桿正表面設有刻度線，所述刻度線的0刻度與靜止狀態下單擺小錘重心點在同一水平面上。進一步的，所述轉動軸承與單擺小錘采用細線或者尼龍絲連接，所述單擺小錘為金屬材質；得益于上述改進結構，細線相對單擺小錘來說重量可忽略不計，從而減少了小錘下落過程中受細線質量和風阻力的影響，提高儀器準確性。進一步的，所述彈簧為理想彈簧并遵循胡克定律F＝-KX；得益于上述改進結構，在滑動座撞擊撞擊面后，將滑動座全部動能轉換成彈簧的彈性勢能，并通過光柵測距傳感器得出彈簧彈性形變大小，從而計算最終彈性勢能的數值。進一步的，所述測量桿上的平臺內側設有轉軸，轉軸與測量桿連接部分為可以上下滑動并通過螺釘旋緊固定的結構，或可拆的磁性固定塊；得益于上述改進結構，更簡單的調節初始位置的高度，確定初始狀態下的機械能，通過測量桿上的刻度線，可以更方便直接的讀出初始位置高度。進一步的，所述打點計時器也可以采用電火花打點計時器或者電磁打點計時器；得益于上述改進結構，通過計算紙帶上各點之間距離與時間的關系可求出滑動座撞擊后的運動速度，再稱量滑動座的質量從而計算出滑動座移動時的動能。與現有技術相比，本專利技術所具有的有益效果：1、實驗操作過程中將重力勢能轉化成動能，再轉化成彈性勢能，驗證機械能守恒定律更加全面具體。2、測量桿上設有可上下運動的平臺，更簡單的調節初始位置的高度，確定初始狀態下的機械能，通過測量桿上的刻度尺，可以更方便直接的讀出初始位置高度，此時僅考慮重力勢能。3、采用單刀雙擲開關，斷開電磁鐵電源的同時，打開打點計時器和氣泵電源開關，減少操作復雜性，減少操作失誤可能性。4、采用光柵測距傳感器更精確的測量彈簧的彈性形變，且不會產生摩擦力或其他阻力的影響。5、金屬單擺小錘與細線線組合，減少了小錘下落過程中受風阻力的影響，提高儀器準確性。6、采用氣墊導軌結構使滑動座滑動過程中沒有摩擦力或其它阻力，提高儀器驗證準確性。附圖說明下面結合附圖和實施例對本專利技術進一步說明：圖1是所述機械能守恒驗證儀一種實施例的安裝示意圖。圖2是所述機械能守恒驗證儀一種實施例的正視圖。圖3是所述機械能守恒驗證儀一種實施例滑動座和氣軌的剖視圖。圖4是所述機械能守恒驗證儀一種實施例彈簧和光柵測距傳感器的安裝示意圖。圖中:1.底座；211.氣軌，212.氣孔，221.限位塊，222.彈簧,223.撞擊面,23.光柵測距傳感器；31.滑動座，32.固定座，33.撞擊柱；41.立桿，42.轉動軸承，43.單擺小錘，44.細線；51.打點計時器，52.紙帶，53.凸條；61.測量桿，62.測量桿座，63.平臺。具體實施方式附圖為該一種機械能守恒驗證儀的最佳實施例，下面結合附圖對本專利技術進一步詳細的說明：所述機械能守恒驗證儀包括：底座1，立桿41，測量桿61。所述底座1上端右側設有氣軌211，所述氣軌211中空并與氣泵通過管路連接，所述氣泵與控制開關電性連接，所述氣軌211側面和頂面均勻設有氣孔212；采用氣軌211結構使滑動座31滑動過程中沒有摩擦力或其它阻力，提高儀器驗證準確性。所述氣軌211端部設有限位塊221，所述限位塊221面向氣軌211一側設有彈簧222；通過彈簧形變最終將所有的機械能轉化成彈簧222的彈性勢能，更全面的體現了機械能守恒定律。所述彈簧222尾端設有撞擊面223，所述氣軌211端部彈簧222和撞機面兩側設有光柵測距傳感器23；采用光柵測距傳感器23更精確的測量彈簧222的彈性形變，且不會產生摩擦力或其他阻力的影響。所述氣軌211上配合設有可前后滑動截面呈┏┓形的滑動座31，所述滑動座31頂面設有固定座32，所述固定座32上端設有撞擊柱33，撞擊柱為金屬材質，金屬配重防止運動速度過快，可使得實驗更精確；所述撞擊柱33軸向與滑動座31運動方向一致，所述撞擊柱33前端面超出滑動座31前端面并正對撞擊面223。所述底座1上表面中間設有立桿41，所述立桿41上端彎折，所述立桿41彎折部分中段設有轉動軸承42，轉動軸承42減少因為單擺小錘43轉動而引起的摩擦阻力；所述轉動軸承42連接有單擺小錘43，所述單擺小錘43靜止狀態下前端面正對撞擊柱33后端面；采用金屬單擺小錘，減少了小錘下落過程中受風阻力的影響，提高儀器準確性。所述底座1中間設有打點計時器51，所述滑動座31尾端固定設有紙帶52，所述紙帶52穿過打點計時器51的限位孔，所述打點計時器51與控制開關電性連接；采用打點計時器通過紙帶相鄰兩點的距離和時間關系計算速度，可使學生更明確理解速度的定義。所述底座1左側上表面設有凸條53，所述測量桿61底部設有截面呈┏┓形的測量桿座62，所述凸條53與測量桿座62滑動配合，測量桿座前后滑動可調節因為單擺小錘高度不同所對應與立桿水平距離不同。所述測量桿61正面設有可上下移動和豎直平面內轉動的平臺63；測量桿上設有可上下運動的帶電磁鐵的平臺，更簡單的調節初始位置的高度，確定初始狀態下的機械能，測量桿上的刻度尺，更方便直接的讀出初始位置高度，此時僅考慮單擺小錘的重力勢能。所述平臺63下表面設有電磁鐵，所述電磁鐵與控制開關電性連接，所述平臺63下表面正對初始狀態下單擺小錘43的后端面，所述測量桿61正表面設有刻度線，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種機械能守恒驗證儀，其特征在于：所述機械能守恒驗證儀包括：底座(1)，立桿(41)，測量桿(61)；所述底座(1)上端右側設有氣軌(211)，所述氣軌(211)中空并與氣泵通過管路連接，所述氣泵與控制開關電性連接，所述氣軌(211)側面和頂面均勻設有氣孔(212)，所述氣軌(211)端部設有限位塊(221)，所述限位塊(221)面向氣軌(211)一側設有彈簧(222)，所述彈簧(222)尾端設有撞擊面(223)，所述氣軌(211)端部彈簧(222)和撞機面兩側設有光柵測距傳感器(23)；所述氣軌(211)上配合設有可前后滑動的滑動座(31)，所述滑動座(31)截面為┏┓形，所述滑動座(31)頂面設有固定座(32)，所述固定座(32)上端設有撞擊柱(33)，所述撞擊柱(33)軸向與滑動座(31)運動方向一致，所述撞擊柱(33)前端面超出滑動座(31)前端面并正對撞擊面(223)；所述底座(1)上表面中間設有立桿(41)，所述立桿(41)上端彎折，所述立桿(41)彎折部分中段設有轉動軸承(42)，所述轉動軸承(42)連接有單擺小錘(43)，所述單擺小錘(43)靜止狀態下前端面正對撞擊柱(33)后端面；所述底座(1)中間設有打點計時器(51)，所述滑動座(31)尾端固定設有紙帶(52)，所述紙帶(52)穿過打點計時器(51)的限位孔，所述打點計時器(51)與控制開關電性連接，所述底座(1)左側上表面設有凸條(53)，所述測量桿(61)底部設有截面呈┏┓形的測量桿座(62)，所述凸條(53)與測量桿座(62)滑動配合，所述測量桿(61)正面設有可上下移動和豎直平面內轉動的平臺(63)，所述平臺(63)下表面設有電磁鐵，所述電磁鐵與控制開關電性連接，所述平臺(63)下表面正對初始狀態下單擺小錘(43)的后端面，所述測量桿(61)正表面設有刻度線，所述刻度線的0刻度與靜止狀態下單擺小錘(43)重心點在同一水平面上。...

【技術特征摘要】
1.一種機械能守恒驗證儀，其特征在于：所述機械能守恒驗證儀包括：底座(1)，立桿(41)，測量桿(61)；所述底座(1)上端右側設有氣軌(211)，所述氣軌(211)中空并與氣泵通過管路連接，所述氣泵與控制開關電性連接，所述氣軌(211)側面和頂面均勻設有氣孔(212)，所述氣軌(211)端部設有限位塊(221)，所述限位塊(221)面向氣軌(211)一側設有彈簧(222)，所述彈簧(222)尾端設有撞擊面(223)，所述氣軌(211)端部彈簧(222)和撞機面兩側設有光柵測距傳感器(23)；所述氣軌(211)上配合設有可前后滑動的滑動座(31)，所述滑動座(31)截面為┏┓形，所述滑動座(31)頂面設有固定座(32)，所述固定座(32)上端設有撞擊柱(33)，所述撞擊柱(33)軸向與滑動座(31)運動方向一致，所述撞擊柱(33)前端面超出滑動座(31)前端面并正對撞擊面(223)；所述底座(1)上表面中間設有立桿(41)，所述立桿(41)上端彎折，所述立桿(41)彎折部分中段設有轉動軸承(42)，所述轉動軸承(42)連接有單擺小錘(43)，所述單擺小錘(43)靜止狀態下前端面正對撞擊柱(33)后端面；所述底座(1)中間設有打點計時器(51)，所述滑動座(31)尾端固定設有紙帶(52)...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李洪玉，其他發明人請求不公開姓名，
申請(專利權)人：李洪玉，
類型：發明
國別省市：山東,37