[其他]液點式自由落體直線運動拋體運動牛頓定律綜合實驗儀

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 87213243
• 申請日: 1987-09-05
• 公開（公告）號: CN87213243U
• 公開（公告）日: 1988-10-26
• 發(fā)明（設計）人: 鄧敬泉
• 申請（專利權）人: 鄧敬泉
• 主分類號: G09B23/08
• 分類號: G09B23/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本裝置屬于物理教學儀器，特別是屬于中學物理教學儀器領域。

為了研究物體的運動規(guī)律，目前中學物理實驗中采用電磁打點計時器，使小車尾部拖著的紙帶穿過打點計時器，打點計時器振動片上的釘在紙帶上等時地打上小點，通過研究點痕的位置可知小車的運動規(guī)律。這種實驗裝置由于存在著很大的摩擦力，對測量帶來影響，誤差太大。另外，也有采用閃光照相法，此法準確性高，可適用于直線及曲線運動，但儀器造價高，且實驗手段麻煩，需對膠片進行顯影定影處理，不能進行直觀性實驗。此外尚有電火花留跡顯示法，儀器的造價也較高。有一種液點顯示法，系將墨水通過注射器射至與電動機軸焊固的園形薄片上，薄片上開有小孔，當小孔的位置轉至正對注射器針尖位置時，液體可以通過，從而射出一液點，落在被測的物體上，由于電動機系勻速轉動，轉速可以測知及調節(jié)，且轉速很高，一秒鐘能射出幾十點液點，研究液點的位置即可知物體的運動規(guī)律。此法由于不與被測物體發(fā)生接觸，沒有摩擦產(chǎn)生，準確度高，且取材容易，制作簡單。但此法目前僅能應用于測定作直線運動物體的運動規(guī)律，儀器的結構尚不能用于作拋體運動實驗。

本設計的目的是提供一種液點計時器，使其能夠進行包括拋體運動在內的多個力學實驗。

其解決的方案是：將液點計時器制作成園筒形結構，并使液點能從園筒軸心位置上噴出，再利用拋出支架將筒體拋出，讓筒體在作拋物運動過程中噴口始終正對豎直的板面噴液，留下拋物線點跡，起到與用閃光照相法研究拋體運動等效的作用。在做自由落體運動實驗時，只需讓筒體無初速地落下并保持噴口正對板面噴點，亦可起到與用閃光照相法研究自由落體運動等效的作用。在一般直線運動及驗證牛頓第二定律實驗時可將筒體放置在作直線運動的小車旁邊對小車的側面噴點計時即可。

液點的時間間隔取決于電動機的轉速，測定的方法是：在電唱機轉盤邊緣貼上一圈白紙條，開動電唱機，用液點計時器對紙條噴點（噴一圈或小于一圈），根據(jù)液點點數(shù)，唱機轉速，轉盤轉角即可算出液點的時間間隔，亦可采取其他公知的辦法測定。

本設計的優(yōu)點是：可以用普通紙來顯示出物體運動的點跡，不需要作任何附加的處理手段，便于直觀實驗，不存在接觸摩擦力。另一優(yōu)點是：筒體可以兼作拋體動動，自由落體及一般直線運動實驗使用，簡化儀器制作。

附圖描述了本設計的實施例。

附圖1為園筒式液點計時器結構的示意圖。在筒體內對稱地裝入兩個結構相同的小型電動機M₁、M₂，兩節(jié)相同的小電池E₁、E₂，中心裝入注射器L，后部對稱地裝有兩根同樣的拉力彈簧F₁、F₂，導向板Q，及壓桿P，兩個電機轉向相反，其中一個電動機M₁軸上焊有園形遮液薄片D，D上開有小孔（或缺口），當薄片上的小孔轉至正對注射器針尖位置時，液點可以從園筒軸心射出，導向板為中間開有導向槽的鐵塊（或由其他材料做成）。兩塊結構一樣，對稱地裝在筒內，當注射器裝好墨水待噴時，壓桿P靠被拉長了的彈簧F₁、F₂的拉力拉緊壓在導向板導向槽口的側面（如圖2所示），此時注射器不噴液，當P在外力撥動下到達導向槽口位置時，即在彈簧的拉力作用下沿導向槽壓迫注射器的推桿使注射器噴液，и為電源負極壓板，K為電源開關，園筒前端套有一個中心開有園孔（噴液孔）的端蓋，防止液體向外飛濺，蓋的側壁開有一小孔（排液孔）與園筒上被蓋部側壁開的小孔（排液孔）相配合，噴液時，由于兩孔錯開一定位置，被遮液片遮擋的廢液不能漏出，噴點完畢，扭動端蓋使兩孔位置重合，即可將廢液從孔排出。

液點計時器也可以裝一個電動機及一個電池，但效果稍差。

參考資料：

①全日制中學物理課本（力學部份）

②《物理教師》（蘇州大學主辦）1984年第1期及1984年第5期。

③《物理教學》（中國物理學會主辦）1983年第3期及第6期。