[实用新型]力学综合实验仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种力学综合实验仪。 

背景技术

关于力学的实验，最有代表性的是：1、自由落体运动的实验；2、测量加速度与瞬时速度的实验；3、验证牛顿第二定律的实验。自由落体运动的实验任务是验证两个结论：自由落体运动是匀变速运动、不同物体自由落体的加速度是相同的。实验中需要测量出从静止开始下落经不同时间的下落距离与经历时间的多组对应值，然后进行分析：若距离与时间的二次方成正比则加速度不变，是匀变速运动；若距离与时间的二次方不成正比则加速度变化，不是匀变速运动。实验中需要测量的量是：自由落体的时间和距离，即物体从静止开始运动的时间和距离。因此须满足：(1)释放与记时必须严格同时开始；(2)释放与距离测量也须从同一位置开始：即必须从一个(实验者已经明确的)确定位置开始释放物体，以便于将该位置作为测量下落高度的起点来测量物体所下落的距离。而要满足“释放与记时必须严格同时开始”的要求，在教学当中很难办到，因为自由落体开始下落1米的时间只有0.45秒左右，要求中“严格同时”的精确度要求是非常高的。要达到实验目的，目前教材上还没有进行定量研究的实验方法和实验过程，而只给出了自由落体运动整个过程的、频闪照相的相片，在该相片中可读出其下落高度和下落时间。而用频闪照相的方法对自由落体运动进行实验研究在教学当中是无法实现的。这使得关于这个实验的教学只能停留在分析频闪照片的已有数据来得出实验结论、而不能进行实验过程的程度。测量加速度与瞬时速度的实验目前主要 存在以下不足：(1)计算一个加速度值或速度值须两次测量距离，一个实验中往往要多次计算加速度或速度的值，距离的测量会占用大量的实验时间：(2)由于实际实验次数多于有效实验次数导致实验时间过长：每次实验打出一条纸带，多次实验会打出多条纸带。然后还要进行纸带的挑选，其中有些点迹不清的纸带不能使用，这样就导致了实际实验的次数多于有效次数；(3)挑选纸带的过程需要占用时间；(4)处理纸带时在纸带上选择有效计数点需要占用时间。由于以上的原因会占用实验当中大量的时间，导致实验时间过长，使许多实验在一节课之内常常难以完成，大大影响了教学效果。验证牛顿第二定律的实验一般用打点计时器进行实验，需要在质量不变时改变拉力，加速度随之改变，做多次实验，打出多条纸带，计算出多个加速度，以研究拉力与加速度的关系；在拉力不变时改变质量，加速度随之改变，做多次实验，又打出多条纸带，计算出多个加速度，以研究质量与加速度的关系，这样，需要进行至少十次以上的实验，打出至少十条以上的纸带，要利用打出的十多条纸带算得十多个加速度，需要测量至少二十次以上的距离，会占用大量的实验时间。还由于实际实验次数多于有效实验次数、挑选有用纸带、选择有效计数点占用时间，使得整个实验时间过长，在一节课之内一般很难完成。这就失去了实验在教学中的重要作用，影响了学生对牛顿第二定律的理解，使教学效果显著下降，在平衡摩擦力时，采用手工垫高长木板一端的方法调整斜面倾斜度，要调整到恰好合适的倾斜度，既不方便也浪费时间。验证机械能守恒定律的实验、验证动能定理的实验等实验，都需要测量物体运动的距离，因此都须从一个确定位置(或同一位置)释放物体，以便于将该位置作为测量下落高度的起点来测量物体所下落的距离。目前一般均采用手握释放的方法释放物体。又例如利用多条相同的橡皮筋进行的验证动能定理的实验，先后用条数不同但拉伸长度相同的橡皮筋对物体做功以验证动能 定理。由于橡皮筋悬挂点固定，拉伸长度也要相同，因此必须严格地从同一位置释放物体，目前也是采用手握释放的方法。上述方法不能完全达到从确定位置(或同一位置)释放物体的实验要求：因为实验中采用手握释放的方法释放物体，由于释放前手的晃动导致不能真正从同一位置释放，不能满足“多条橡皮筋拉伸长度相同”的实验要求，影响实验效果。 

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题：提供一种力学综合实验仪，可以调整物体的被释放位置，并调整到实验必须的一个位置，然后释放物体；把目前使用打点计时器进行实验改成使用光电门进行实验；由目前的手工垫高长板一端的方法进行的调节长板倾斜度的过程，变成通过机械装置来进行调节的过程，使调节过程变为一个渐渐变化的过程。