專利名稱：數(shù)字計(jì)時(shí)導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)小車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種普通物理運(yùn)動(dòng)學(xué)實(shí)驗(yàn)中用于測(cè)定時(shí)間的數(shù)字計(jì)時(shí)導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)小車，它包括一端裝有帶檔板定滑輪的導(dǎo)軌板，在導(dǎo)軌板上開(kāi)設(shè)有用于物理小車運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)導(dǎo)軌槽，兩導(dǎo)軌槽上放置物理小車。
目前中學(xué)物理運(yùn)動(dòng)學(xué)部分測(cè)定時(shí)間的分組實(shí)驗(yàn)，均采用“斜面小車”和“電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器”來(lái)完成，其構(gòu)成是斜面小車尾部掛著紙帶，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用工頻交流電源，當(dāng)研究對(duì)象(小車)沿斜面拖著紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上進(jìn)行打點(diǎn)，打點(diǎn)次數(shù)與交流電頻率一致，即在紙帶上每秒打點(diǎn)50次，根據(jù)紙帶上的打點(diǎn)數(shù)即可間接得出小車的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，從而完成實(shí)驗(yàn)。不足之處是由于在紙帶上打點(diǎn)次數(shù)高達(dá)每秒50次，從而在紙帶上造成每秒50次的瞬時(shí)正壓力，該瞬時(shí)正壓力給研究對(duì)象(小車)會(huì)造成每秒50次的瞬時(shí)摩擦力，使實(shí)驗(yàn)精度低，還常因漏打點(diǎn)過(guò)多而重作；由于時(shí)間的測(cè)定是間接得出，因而實(shí)驗(yàn)結(jié)果不直觀，給結(jié)果分析帶來(lái)曲折和繁鎖；由于使用工頻交流電，存在較大的不安全因素，造成使用該儀器做實(shí)驗(yàn)只局限于高中學(xué)生使用，致使部分初中物理教學(xué)中應(yīng)開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)受到限制；由于實(shí)驗(yàn)時(shí)研究對(duì)象(小車)尾端要拖著長(zhǎng)長(zhǎng)的紙帶，使其所能完成的實(shí)驗(yàn)種類少，如研究彈性碰撞、非彈性碰撞、物體在內(nèi)力作用下分開(kāi)時(shí)的動(dòng)量守恒等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容就不能開(kāi)展；由于低速運(yùn)動(dòng)時(shí)在紙帶上打點(diǎn)太密無(wú)法計(jì)數(shù)，從而不能準(zhǔn)確測(cè)出勻加(減)速運(yùn)動(dòng)的全部時(shí)間；該實(shí)驗(yàn)儀器操作較復(fù)雜，費(fèi)時(shí)。
本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種能精確測(cè)定研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)時(shí)間、無(wú)需使用工頻交流電、不須配備其它器材即可自成體系完成許多種實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，具有多種用途，且操作簡(jiǎn)便、成本低、測(cè)時(shí)數(shù)字顯示的多功能導(dǎo)軌小車。
本實(shí)用新型的目的可通過(guò)如下措施來(lái)達(dá)到本實(shí)用新型包括一端裝有帶檔板定滑輪的導(dǎo)軌板，位于導(dǎo)軌板面的導(dǎo)軌槽上放置物理小車，導(dǎo)軌板沿長(zhǎng)度方向一側(cè)刻有長(zhǎng)度標(biāo)尺，其特征是在導(dǎo)軌板面邊緣的淺槽內(nèi)裝有兩個(gè)可沿淺槽滑動(dòng)的控制電子表秒功能的開(kāi)關(guān)，此兩個(gè)控制開(kāi)關(guān)用導(dǎo)線分別與電子表的秒功能開(kāi)關(guān)并聯(lián)，在物理小車的一側(cè)裝設(shè)有一支架，在支架上裝有與電子表秒功能開(kāi)關(guān)的控制開(kāi)關(guān)相配合使用的實(shí)現(xiàn)對(duì)秒功能開(kāi)關(guān)控制的控制元件，在電子表的秒功能開(kāi)關(guān)上并接一單芯插孔。
本實(shí)用新型的目的可通過(guò)如下措施來(lái)達(dá)到在上下兩塊圓木板之間用一壓簧聯(lián)接，于兩圓木板的相對(duì)面的中心位置分別固定一薄銅片電極，在下部電極上固裝有一與上部電極有一定間隙的小彈簧，上下電極與單芯插孔并接構(gòu)成機(jī)械撞擊開(kāi)關(guān)，機(jī)械撞擊開(kāi)關(guān)和磁控開(kāi)關(guān)用導(dǎo)線分別與電子表的秒功能形狀并聯(lián)。
本實(shí)用新型的目的還可通過(guò)以下其它措施來(lái)表達(dá)在前述安裝于導(dǎo)軌板面的電子表秒功能開(kāi)關(guān)的控制開(kāi)關(guān)為磁控或光控開(kāi)關(guān)，則物理小車一側(cè)支架上安裝的控制無(wú)件對(duì)應(yīng)為永磁體或光源；在物理小車沿導(dǎo)軌槽方向的一端面上裝有一錐形彈簧。磁控開(kāi)關(guān)由干簧管與單芯插孔兩端聯(lián)接構(gòu)成；光控開(kāi)關(guān)由半導(dǎo)體光敏三極管串聯(lián)一可變電阻后再與單芯插孔并聯(lián)構(gòu)成；在電子表的秒功能開(kāi)關(guān)上并聯(lián)一單芯插孔；在機(jī)械撞擊開(kāi)關(guān)兩電極間并聯(lián)一單芯插孔；
附圖的圖面說(shuō)明如下


圖1為主視圖；圖2為俯視圖；圖3為自由落體實(shí)驗(yàn)主視圖；圖4為磁控開(kāi)關(guān)電路圖；圖5為光控開(kāi)關(guān)電路圖；圖6為電子表的秒功能開(kāi)關(guān)電路圖。
本實(shí)用新型下面將結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例作進(jìn)一步詳述
圖1中1為固定安裝于導(dǎo)軌板2端部的定滑輪，在定滑輪與導(dǎo)軌板之間于導(dǎo)軌板2端部固定一檔板7，用于阻檔物理小車3，物理小車(研究對(duì)象)3置于導(dǎo)軌板面導(dǎo)軌槽內(nèi)，兩個(gè)磁控開(kāi)關(guān)5安裝于導(dǎo)軌板2邊緣的淺槽上，可沿淺槽滑動(dòng)以調(diào)節(jié)距離，兩磁控開(kāi)關(guān)5用導(dǎo)線分別與電子表6的秒功能開(kāi)關(guān)并聯(lián)，具體做法是磁控開(kāi)關(guān)按圖4電路圖制作，用干簧管8與單芯插孔9兩端聯(lián)接；電子表6的秒功能開(kāi)關(guān)按圖6制作，將單芯插孔10兩接線點(diǎn)與電子表的秒功能開(kāi)關(guān)11并聯(lián)；導(dǎo)線與磁控開(kāi)關(guān)5、電子表6的秒功能開(kāi)關(guān)的聯(lián)接端裝有與單芯插孔相配的單芯插頭；在物理小車3一側(cè)的支架12上裝有兩塊永磁體4，根據(jù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的需要可只裝一塊永磁體；在 物理小車運(yùn)動(dòng)方向的一端面上裝一錐形小彈簧13，實(shí)驗(yàn)時(shí)該彈簧與檔板7相撞起減振作用，把兩個(gè)物理小車上的彈簧相對(duì)置并壓縮彈簧，則該彈簧可提供作“物體在內(nèi)力作用分開(kāi)時(shí)的動(dòng)量守恒”實(shí)驗(yàn)的內(nèi)力。實(shí)驗(yàn)是這樣進(jìn)行的1、測(cè)物理小車3運(yùn)動(dòng)時(shí)間將物理小車3置于導(dǎo)軌板2起始位置上，用細(xì)線一端接小車，另一端跨過(guò)滑輪1接牽引砝碼，小車3側(cè)面支架12上裝一塊磁體4，當(dāng)小車3在砝碼牽引下運(yùn)動(dòng)通過(guò)第一個(gè)磁控開(kāi)關(guān)5時(shí)，小車3上的磁體4對(duì)磁控開(kāi)關(guān)5內(nèi)的干簧管8產(chǎn)生磁化作用并吸合，進(jìn)而使與磁控開(kāi)關(guān)5并聯(lián)的電子表秒功能開(kāi)關(guān)開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)小車3通過(guò)第二個(gè)磁控開(kāi)關(guān)5時(shí)，同樣原理使秒功能開(kāi)關(guān)停止計(jì)時(shí)，即可精確測(cè)出這段位移的時(shí)間。2、測(cè)物理小車3即時(shí)速度的時(shí)間(位移很短)在小車3側(cè)面支架上安裝兩塊磁體4，當(dāng)小車運(yùn)動(dòng)第一塊磁體通過(guò)磁控開(kāi)關(guān)5時(shí)，與前述1同樣原理電子表秒表開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)?shù)诙K磁體通過(guò)同一磁控開(kāi)關(guān)時(shí)計(jì)時(shí)停止，這樣即可測(cè)得物理小車即時(shí)速度的時(shí)間。上述結(jié)構(gòu)中的磁控開(kāi)關(guān)5也可采用光控開(kāi)關(guān)，或機(jī)械撞擊開(kāi)關(guān)，光控開(kāi)關(guān)的電路圖按圖5制作，將半導(dǎo)體光敏三極管14與可變電阻15串接后再與單芯插孔16并接，此時(shí)物理小車3側(cè)面支架12上的磁體則改換為兩個(gè)小燈(光源)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)可只開(kāi)一個(gè)燈。
圖3為采用與
圖1同樣原理設(shè)計(jì)的用于測(cè)定自由落體時(shí)間的實(shí)驗(yàn)儀器，在上下兩圓木板17、18之間用壓簧19聯(lián)接，機(jī)械撞擊開(kāi)關(guān)由位于兩木板17、18相對(duì)中心位置的兩電極20、21與單芯插孔22并接構(gòu)成，下電極20上固定一小彈簧23，該小彈簧23與上電極21有一定間隙，作瞬時(shí)導(dǎo)通上下電極用，機(jī)械撞擊開(kāi)關(guān)和磁控開(kāi)關(guān)24分別與電子表6的秒功能開(kāi)關(guān)并聯(lián)。測(cè)自由落體下落時(shí)間時(shí)，將磁控開(kāi)關(guān)24支撐固定于一定的高度位置上，用一磁體作下落物體，將磁體靠近磁控開(kāi)關(guān)24讓其自由下落，磁體通過(guò)磁控開(kāi)關(guān)24并對(duì)其產(chǎn)生磁化作用使之瞬時(shí)接通，進(jìn)而使電子表的秒功能開(kāi)關(guān)接通開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)下落磁體撞擊木板17(地面)時(shí)，使木板17、18間的彈簧壓縮，并使上下電板20、21由小彈簧23瞬時(shí)接通，致使電子表的秒功能開(kāi)關(guān)再次瞬時(shí)接通，則計(jì)時(shí)停止，即可測(cè)出自由落體的下落時(shí)間。
本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)1、由于采用大規(guī)模集成電路制作的電子表直接計(jì)時(shí)，并使用高靈敏度的磁控或光控電路控制開(kāi)關(guān)，因而測(cè)時(shí)精度高(可達(dá)10ms)；2、由于不使用工頻交流電，因而使用安全可告，初中學(xué)生也可做相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)；3、可自成體系而不須配備其它器材即能完成中學(xué)物理運(yùn)動(dòng)學(xué)中所有關(guān)于測(cè)定運(yùn)動(dòng)時(shí)間的實(shí)驗(yàn)；4、使用本實(shí)用新型操作簡(jiǎn)便，1－2分鐘即可完成一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，有很好的重復(fù)性和連續(xù)工作能力；5、有很好的性價(jià)比，生產(chǎn)成本低。
權(quán)利要求1.一種數(shù)字計(jì)時(shí)導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)小車，包括一端裝有帶檔板定滑輪的導(dǎo)軌板，位于導(dǎo)軌板面的導(dǎo)軌槽上放置物理小車，導(dǎo)軌板沿長(zhǎng)度方向一側(cè)刻有長(zhǎng)度標(biāo)尺，其特征是在導(dǎo)軌板面邊緣的淺槽內(nèi)裝有兩個(gè)可沿淺槽滑動(dòng)的控制電子表秒功能的開(kāi)關(guān)，此兩個(gè)控制開(kāi)關(guān)用導(dǎo)線分別與電子表的秒功能開(kāi)并聯(lián)，在物理小車的一側(cè)裝設(shè)有一支架，在支架上裝有與電子表秒功能開(kāi)關(guān)的控制開(kāi)關(guān)相配合使用的實(shí)現(xiàn)對(duì)秒功能開(kāi)關(guān)控制的控制元件，在電子表的秒功能開(kāi)關(guān)上并接一單芯插孔。
2.一種計(jì)時(shí)器，其特征是在上下兩塊圓木板之間用一壓簧聯(lián)接，于兩圓木板的相對(duì)面的中心位置分別固定一薄銅片電極，在下部電極上安裝有一與上部電極有一定間隙的小彈簧，上下電極與單芯插孔并接構(gòu)成機(jī)械撞擊開(kāi)關(guān)，機(jī)械撞擊開(kāi)關(guān)和磁控開(kāi)關(guān)用導(dǎo)線分別與電子表的秒功能開(kāi)關(guān)并聯(lián)。
3.按權(quán)利要求1所述的數(shù)字計(jì)時(shí)導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)小車，其特征是安裝于導(dǎo)軌板面的電子表秒功能開(kāi)關(guān)的控制開(kāi)關(guān)為磁控或光控開(kāi)關(guān)，則物理小車一側(cè)支架上安裝的控制元件對(duì)應(yīng)為永磁體或光源；磁控開(kāi)關(guān)由干簧管與單芯插孔兩端聯(lián)接構(gòu)成，光控開(kāi)關(guān)由半導(dǎo)體光敏三極管串聯(lián)一可變電阻后再與單芯插孔并聯(lián)構(gòu)成。
4.按權(quán)利要求1、3所述的計(jì)時(shí)器，其特征是在物理小車沿導(dǎo)軌槽方向的一端面上裝有一錐形彈簧。
專利摘要本實(shí)用新型是一種普通物理運(yùn)動(dòng)學(xué)實(shí)驗(yàn)中用于測(cè)定時(shí)間的數(shù)字計(jì)時(shí)導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)小車。本實(shí)用新型的特征是在導(dǎo)軌板面邊緣的淺槽內(nèi)裝有兩個(gè)可滑動(dòng)的控制電子表秒功能的開(kāi)關(guān)，此兩個(gè)控制開(kāi)關(guān)用導(dǎo)線分別與電子表的秒功能開(kāi)關(guān)并聯(lián)。在物理小車一側(cè)的支架上裝有與電子表秒功能開(kāi)關(guān)的控制開(kāi)關(guān)相配合使用的實(shí)現(xiàn)對(duì)秒功能開(kāi)關(guān)控制的控制元件，在電子表的秒功能開(kāi)關(guān)上并接一單芯插孔。本實(shí)用新型用于普通物理運(yùn)動(dòng)學(xué)實(shí)驗(yàn)中所有測(cè)定時(shí)間的實(shí)驗(yàn)。
文檔編號(hào)G09B23/00GK2072258SQ9021676
公開(kāi)日1991年2月27日 申請(qǐng)日期1990年7月18日 優(yōu)先權(quán)日1990年7月18日
發(fā)明者尹崇榮 申請(qǐng)人:尹崇榮