[实用新型]重力势能与动能转化的实验平台

说明书

技术领域

本实用新型涉及高中物理实验器具技术领域，尤其涉及重力势能与动能转化的实验平台。

背景技术

在青少年的高中时期，学习物理时，有一章节学习内容是能量守恒，其中最经典的实验内容就是重力势能全部转化为动能，或者动能全部转化为重力势能的问题，在实验的过程中，实验器材及实验数据对于计算器能量守恒问题至关重要，数据误差小，能够帮助学生更好的理解能量守恒问题。

现有技术中，重力势能与动能转化的实验器材，往往直接是通过将小球在弧形滑道上滑下，并滑道水平滑道上，记录其下降高度和滑到水平滑道位置的速度，然后再将小球的质量通过称重获得，在将所得数据带入重力势能E=mgh和动能E=mv² /2的计算公式，计算出气重力势能与动能转化的能量守恒问题。

但是在动能转化为重力势能的实验过程中，由于小球滑到弧形滑道的某一高度时瞬间滑落，在这短短的时间内，对学生观察和测量高度带来很大困难，很容易使测量的高度误差很大，导致后期实验数据不准确，从而使实验失败；在小球滑到水平滑道时，由于小球与水平滑道之间具有摩擦力，导致后期在计算小球在水平滑道上的速度产生很大的误差，导致实验数据不准确，影响实验的准确性。

实用新型内容

有鉴于此，有必要提供一种能够降低实验数据误差的重力势能与动能转化的实验平台。

本实用新型是这样实现的，重力势能与动能转化的实验平台，包括弧形滑道和水平滑道，还包括控制板、高度测量装置、弹力机、风机装置和速度计算装置，所述弧形滑道为圆的四分之一圆弧，其弧径为0.5m~1m，所述水平滑道水平放置，弧形滑道的一端与水平滑道的一端相切连接，弧形滑道处于水平滑道的上方，所述水平滑道上设有风槽和网格板，所述网格板盖合所述风槽，且网格板的上表面与弧形滑道的最低端齐平，所述高度测量装置包括控制电路板、压力感应器、LED灯和刻度尺，所述刻度尺竖直安装在弧形滑道的一侧，在弧形滑道的弧面上对应所述刻度尺的每个刻度的高度处设置一个所述压力感应器，在刻度尺的每个刻度处安装一个所述LED灯，不同高度处的压力感应器通过所述控制电路板连接与其同一高度的LED灯，所述弹力机安装在所述网格板上的远离弧形滑道的一端，弹力机上连接有弹力开关，所述弹力开关固定在所述控制板上，所述风机装置包括风机、吹气管、集风罩和风机调速开关，所述吹气管设于所述风槽内，所述风机的出风口通过管道与吹气管连接，所述集风罩设于网格板的上方，且集风罩笼罩所述网格板，所述风机的进风口连接集风罩，所述风机调速开关与所述风机电连接，所述速度计算装置包括两个感应探头、计算器和显示屏，所述两个感应探头的其中一个安装在水平滑道上的靠近弧形滑道的一端端头处，另一个安装在水平滑道上，两个感应探头之间的距离为0.5m~1m，所述计算器安装在所述控制板上，两个感应探头电连接所述计算器，所述显示屏安装在所述计算器上。

进一步地，所述控制板上设有支架，所述控制板通过所述支架固定在水平滑道上。

进一步地，所述网格板上设有多个均匀分布的出风孔，出风孔口径为0.5mm~2mm，且出风孔之间的间距不大于5mm。

本实用新型提供的重力势能与动能转化的实验平台的优点在于：本实用新型结构简单合理，通过在水平滑道上设置风槽和网格板，再将风机装置的吹气管设于所述风槽内，风机的出风口通过管道与吹气管连接，将风机装置的集风罩设于网格板的上方，且集风罩笼罩网格板，风机的进风口连接集风罩，风机与风机调速开关连接，在使用的过程中，通过风机调速开关调节风机的风速大小，将处于网格板上的小球飘起为止，从而降低小球与网格板之间的摩擦，从而提高小球在水平滑道上所测速度的准确性，吹气管吹出的气流通过网格板进入所述集风罩内，再通过风机重新回到吹气管，有效降低四周气流对小球的影响，从而提供一个能够获得实验数据准确性的一个良好环境；

通过设置高度测量装置，包括控制电路板、压力感应器、LED灯和刻度尺，所述刻度尺竖直安装在弧形滑道的一侧，在弧形滑道的弧面上对应所述刻度尺的每个刻度的高度处设置一个所述压力感应器，在刻度尺的每个刻度处安装一个所述LED灯，不同高度处的压力感应器通过所述控制电路板连接与其同一高度的LED灯，当小球在弧形滑道上滚动时，途经处于不同高度的压力感应器时，压力感应器将信号传递给控制电路板，控制电路板将启动同一高度的LED灯，从而便于观察小球运动的高度，且能够准确的获得实验数据，方便快捷，真实有效；