[实用新型]一种力学综合实验测量装置

说明书

本实用新型公开了一种力学综合实验测量装置，包括小车、打点计时器以及导轨，导轨后端固定连接计时器安装座，打点计时器安装在计时器安装座上，轴杆安装板上连接根数大于等于1根的轴杆，位于导轨侧的轴杆上套接轻弹簧；弹簧限位板与轴杆上的轻弹簧相对，在导轨上后部设置小车底盘卡接及按压施放弹力开关，小车上设置多个钩码；小车车头部上连接线绳，导轨前端设置定滑轮，线绳连接于定滑轮上，小车车尾部上固定连接纸带，纸带穿过轴杆安装板并连接于打点计时器上。本实用新型有效地控制了小车的运动方向，增强了实验的可操作性，更有利于通过增加弹簧数量对功进行间接测量，增强了小车受力的稳定性，造价成本低，可以批量生产便于学生分组实验。

技术领域

本实用新型属于高中物理实验教学用具技术领域，具体地是涉及一种力学综合实验测量装置。

背景技术

随着素质教育和新课程改革的不断推进，依据高中物理新课程标准对高中物理教学实验新的要求，结合物理实验教学近17年的经验，发现教材中呈现出的实验装置完成实验存在一定困难，很难达到课程要求。比如，探究功与速度变化的关系这个实验，包括两个角度来探究功与速度变化关系，一个角度是恒力做功，另一个角度是变力做功。用变力做功来探究这个实验，在平时教学过程中很难做成功，然而近几年分别在2013年和2016年的两年高考力学实验中考查了探究轻弹簧的弹性势能。换言之，高考频频考查了弹簧变力做功问题，引起了我对弹簧变力做功问题的重视。我们使用教材的理念在于“用教材教”，而不是“教教材”，平时研究原型实验，高考需要应对变型实验。

在以往教学中的普通高中课程标准实验教科书人教版物理教材上给出的是用橡皮筋对小车做功来探究功与速度变化的关系；如图1所示的，是一种早年出现于教科书中的探究功与速度变化关系的实验装置，其是辽宁省2006年课改后人教版教材给出的实验装置，其采用的是木板作为整个实验装置的载体，在木板上放置小车以及与小车配合使用的打点计时器；此套实验装置没有设置专门的小车车轮使用的轨道而且所使用的弹性装置是橡皮筋，其实验方法是当平衡摩擦力后利用橡皮筋形成的互成角度的共点力来牵引小车，即使该实验在误差允许的范围内，但是也很难操作成功。该实验装置所存在的弊端：1.小车很难沿着直线运动，无法测量运动过程的末速度；2.小车运动的轨迹不稳定，每次实验很难保证橡皮筋的伸长量相同；3.该实验装置只能实现这一种力学中的功与速度变化关系的实验，力学实验探究性单一，已经不足以满足力学实验需求。

还有曾在2007年05月08日公开的专利号为200720108918.3的实用新型专利，专利名称为:“探究功与物体速度变化的关系的实验装置”；此实验装置包括小车、橡皮筋、打点计时器、两根相互平行的轨道，小车通过轮子放置于两根相互平行的轨道上，轨道由螺丝固定在前板、后板之间，后板底部有两个调节螺丝；打点计时器放置于轨道的靠后板处；小车后面夹住的打点纸穿过打点计时器，小车前面中间的钩钩牢橡皮筋的中部，橡皮筋的两端分别固定在前板两侧设有的两个小钩上；小车中部是一空槽；小车的车轮有内侧凸起边缘；橡皮筋为两端有小圆圈的橡皮筋。此实验装置虽然将以往教学中的探究功与速度变化关系的实验装置中的木板改进成专门用于小车车轮的轨道，但是其仍然使用的是橡皮筋，而且仍然是利用橡皮筋所形成的互成角度的共点力来牵引小车；因此，仍然是存在上述的以往实验装置的弊端。

如图2所示的，是一种上述的以往实验装置改进后的实验装置，其是在2006年之后时隔4年的2010年人教版第三版教科书中给出的探究功与速度变化关系的实验装置，也是学生们现在使用的人教版教科书，它是在原有实验装置基础上进行改进的，将原有的橡皮筋所形成的互成角度的共点力改为平行力，然而改进后方法仍然存在以下几个问题：1.小车到固定橡皮筋处的距离较短，很难保证加速后出现匀速运动，如果加长，在市场上，很难买到符合实验条件的橡皮筋；2.加上多条橡皮筋时，小车不稳定，会发生跳跃，就无法测出小车的末速度；3.无论什么样规格的橡皮筋都有一定的截面积，无法实现多个平行力对小车做功。

发明内容