[实用新型]一种动能守恒验证装置

说明书

本实用新型公开了一种动能守恒验证装置，包括滑道一、滑道二、转台、底盘；转台包括转盘一、转盘二、刻度盘；转盘一处于转台的底层；转盘二处于转台的中间层；刻度盘处于转台的顶层；滑道一与转盘一刚性连接；滑道二与转盘二刚性连接；转台与底盘通过转轴连接；底盘上设置有调平气泡；底盘四角设置有调平旋钮。本实用新型能验证任意方向运动的两个刚性小球的动能守恒定律，操作简单。

技术领域

本实用新型涉及物理实验仪器领域，具体涉及一种动能守恒验证装置。

背景技术

动能是物体在运动状态下具有的能量，计算公式为在包括多个刚性物体的孤立系统中，刚性物体间可以通过碰撞来改变单个刚性物体的动能，但所有刚性物体的动能总和却是不会改变的，这就是动能守恒定理。物理教学中常需要演示动能守恒，传统演示动能守恒的方法是：第一次，让一个质量为m₁的刚性小球沿底端水平的斜坡滚下，刚性小球到达斜坡底端后，开始做平抛运动，接着记录平抛运动起点到刚性小球落地点的水平距离s₁，第二次，再次让质量为m₁的刚性小球沿斜坡滚下，但在斜坡底端预先放置另一质量为m₂的静止的刚性小球，使两个刚性小球发生弹性碰撞后做平抛运动，记录两个刚性小球的平抛运动起点到落地点的水平距离s₂和s₃，因为小球竖直方向下落高度是恒定的，所以下落时间恒定，再考虑水平速度大小所以水平速度大小v正比于水平运动距离s，平抛起点动能正比于水平运动距离s的平方，通过验证最后实现验证动能守恒定理，该方法操作简单，但只能验证速度方向相同的两个刚性小球的动能守恒，无法验证速度方向不同的两个刚性小球的动能守恒。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题：

本实用新型的目的在于提供一种动能守恒验证装置，以验证速度方向不同的两个刚性小球的动能守恒。

(二)技术方案：

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种动能守恒验证装置，包括滑道一、滑道二、转台、底盘；所述转台包括转盘一、转盘二、刻度盘；所述转盘一处于所述转台的底层；所述转盘二处于所述转台的中间层；所述刻度盘处于所述转台的顶层；所述滑道一与所述转盘一刚性连接；所述滑道二与所述转盘二刚性连接；所述转台与所述底盘通过转轴连接；所述底盘上设置有调平气泡；所述底盘四角设置有调平旋钮。

其技术原理是：让两个刚性小球分别由两个滑道滑下，并在转台上相撞，最后落到底盘上，通过刚性小球落到底盘的位置与转台中心的水平距离，换算出两个刚性小球的动能。通过旋转两个滑道的角度，改变两个刚性小球的碰撞角度和弹出方向，验证任意方向弹出的两个刚性小球的动能之和不改变。

进一步的，所述滑道一、所述滑道二可以通过更换不同尺寸来调节高度。用以改变刚性小球相撞时的初始动能和，扩大动能守恒验证范围。

进一步的，所述滑道一、所述滑道二设置有中线。用以对照刻度盘，方便读出两个刚性小球的碰撞角度。

进一步的，所述底盘上设置有圆弧线，所述圆弧线的圆心在所述转台的中心上。圆弧线与转台中心的距离在实验前已经记录，通过刚性小球的落地点对应的圆弧线，可以方便的读出刚性小球的落地点到转台的中心的距离。

(三)有益效果

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、通过调节两个滑道夹角，使两个刚性小球的碰撞方向不同。可以验证任意方向弹出的两个刚性小球的动能守恒。

2、通过更换不同高度尺寸的滑道，可以验证不同初始动能的刚性小球的动能守恒。

附图说明

图1为本实用新型所述的一种动能守恒验证装置的正向结构俯视图；

图2为本实用新型所述的一种动能守恒验证装置的侧向结构俯视图；