[其他]拋體運動、機械能守恒定量實驗儀

無效

• 申請號: 85205224
• 申請日: 1985-12-05
• 公開（公告）號: CN85205224U
• 公開（公告）日: 1987-07-22
• 發明（設計）人: 張志華
• 申請（專利權）人: 張志華
• 主分類號: G09B23/06
• 分類號: G09B23/06
• 代理公司: 石油工業專利服務中心
• 代理人: 文琦

本發明屬于學生物理實驗儀器。主要用于研究平拋運動規律、描繪運動軌跡、驗證機械能守恒定律，以及演示運動迭加原理。

國內現有儀器是讓鋼球沿弧形槽軌道滾下以獲得平拋初速度，或用彈簧槍將鋼球射出，使其作拋體運動。前者由于存在球與軌道的摩擦和球的轉動，總能量損失一即誤差達35～50％。這樣大的實驗誤差是很難讓學生接受的，教學效果極差；而后者平拋初速不確定，且結構復雜，只能用于定性演示。這就是現有各種結構的主要缺點。

本發明的設計思想是：針對上述前者的缺點，用細繩將鋼球懸起，讓球自高處擺下，以消除球滾下時的摩擦和轉動。當球擺到最低點時，利用光電開關電路控制電磁夾操縱懸線釋放，則擺球即作平拋運動。因為繩與電磁夾的摩擦及空氣阻力極小，可忽略。這樣就大幅度提高了實驗精度，擴展了儀器功能，改變光電門位置還可作斜拋運動。

本發明的特征是：采用光電開關電路控制電磁夾（8），當擺球（5）到達0點時釋放，以使擺球懸線脫扣作平拋運動，并打在游標臺（2）上，誤差不超過3％。

見附圖1，2。

1.利用可上下移動的游標臺及鋪在臺面上的坐標紙和復寫紙（用夾子固定）記錄平拋球在不同高度的水平位移。并將打出的點用鋼筆標在坐標板（3）上。

2.游標臺靠定位銷及坐標板框上的定位孔定位懸掛和上下移動。

3.球（5）的平拋初速度靠調節平拋球電磁鐵搖臂（7）的角度一即改變初始高度〔由h標尺（4）讀出〕實現。

4.平拋球的脫扣時機靠光電門（9，10）位置調節。稍加改造向右上方改變其與電磁夾（8）的相對位置，即可作斜拋運動。

5.利用電磁夾（8）上的同步開關常閉觸點Jk，控制豎落鋼球電磁鐵（12）斷電，以保證球（5）和球（13）同時下落，用來定性演示平拋運動規律一即運動迭加原理。

具體實施方法：

1.調整支腳螺釘使垂線與縱坐標平行。

2.用手指遮住光電門，電磁夾釋放，將平拋擺球懸線上端套在電磁夾夾持嘴上，移開手指，電磁夾吸合，擺線被夾住，然后用電磁鐵（6）將球（5）吸住。從h標尺（4）上讀出球的初始高度。

3.斷開電磁鐵（6）開關K，鋼球下擺，經過光電門時電磁夾斷電釋放，球沿水平拋出，在鋪有坐標紙及復寫紙的游標臺上打出一點，將其標在坐標板上，改變游標臺高度H，重復上述過程可得一系列對應點，用光滑曲線連接即得一條運動軌跡。

4.改變擺球的初始高度h，重復實驗可得一族軌跡，用以研究初速與軌跡形狀的關系。

5、用電磁鐵（12）吸住豎落球（13）重復實驗，可觀察到無論豎落電磁鐵（12）處于軌道（11）上何位置，兩球均可碰在一起，即定性驗證了運動的迭加原理。

6.由坐標板讀數可定量研究驗證平拋運動規律。因用機械能守恒定律算出的平拋初速與實驗結果吻合很好，誤差一般為2％左右，最大不超過3％，所以機械能守恒定律同時得證。

附圖說明：圖1，本儀器整體圖；圖2，本發明的主要結構；圖3，????????控制電路。

參考資料：1.全國統編高中物理課本。“平拋運動研究”實驗；2.全國統編技工物理教材P390～391。