專利名稱：一種電控的力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種中學(xué)物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)，它能夠替代中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器進(jìn)行的有關(guān)力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置。
技術(shù)背景眾所周知，力學(xué)是物理學(xué)的基礎(chǔ)，力學(xué)中所要解決的關(guān)鍵課題是力和運(yùn)動(dòng)的相互關(guān)系，在傳統(tǒng)的中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中采用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器進(jìn)行測(cè)定時(shí)間，這種測(cè)試由于打點(diǎn)時(shí)針和紙帶之間產(chǎn)生摩擦而引起誤差較大，有時(shí)還會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，為此本人在全國(guó)第四屆《科教制作展示會(huì)》上提出關(guān)于“用干簧管控制電子停表計(jì)時(shí)的力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置”，它是在運(yùn)動(dòng)木板上劃分為若干個(gè)等分，從起點(diǎn)到終點(diǎn)的各個(gè)區(qū)間線處埋有干簧管，每組干簧管都與電子停表的兩個(gè)接頭連接，它可采用數(shù)個(gè)電子停表進(jìn)行計(jì)時(shí)，在運(yùn)動(dòng)小車的前端底部裝有一塊磁鐵。這種力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置可演示多種的力學(xué)實(shí)驗(yàn)，使用器材少，測(cè)量步驟簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)時(shí)，操作容易掌握。但是由于小車上的磁體對(duì)干簧管有一個(gè)吸引力，使小車在干簧管的正上方時(shí)會(huì)出現(xiàn)瞬時(shí)壓力增大，引起小車的受力狀態(tài)突變，造成對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生了一定的誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型是利用高效紅外線接收管和三極管、光電耦合器組成一個(gè)開關(guān)電路，使電子停表得到觸發(fā)產(chǎn)生不同的動(dòng)作完成計(jì)時(shí)任務(wù)，它是在運(yùn)動(dòng)木板上或者2186型軌道小車的軌道壁上每隔一相等距離安裝一個(gè)高效紅外線接收管，用導(dǎo)線將它們與三極管、光電耦合器、電子停表聯(lián)接，在運(yùn)動(dòng)小車或者軌道小車底部前端裝有小燈的發(fā)光電路裝置，每當(dāng)小車經(jīng)過(guò)裝有接收管的地方時(shí)，開關(guān)電路使電子停表得到觸發(fā)而產(chǎn)生動(dòng)作，或者開始計(jì)時(shí)，或者停止計(jì)時(shí)，這樣就可以自動(dòng)地測(cè)定小車在各個(gè)區(qū)間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。
本實(shí)用新型解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是在運(yùn)動(dòng)木板或軌道側(cè)壁處劃分成若干個(gè)相等距離的區(qū)間，從起始線到每個(gè)等分線上都設(shè)置一個(gè)高效紅外線接收管，注意安裝時(shí)管的接收光線那一面應(yīng)朝向運(yùn)動(dòng)小車上的小燈泡，它們兩端分別接在三極管的基極和集電極，而三極管的發(fā)射極與光電耦合器連接，光電耦合器的兩個(gè)輸出端則與電子停表相連接，小車上裝有小燈泡及其電路。當(dāng)運(yùn)動(dòng)小車的燈泡近距離照射高效紅外線接收管時(shí)，三極管的基極處于飽和狀態(tài)，它的集電極導(dǎo)通，激發(fā)光電耦合器工作，使光電耦合器輸出端導(dǎo)通，觸發(fā)電子停表產(chǎn)生動(dòng)作開始計(jì)時(shí)，高效紅外線接收管如果處在正常的室內(nèi)光照下，三極管的電流很小，集電極處于截止?fàn)顟B(tài)，光電耦合器不能工作，它的輸出端是斷開的，這樣電子停表會(huì)保持原來(lái)狀態(tài)不變，所以小車在區(qū)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)電子停表始終在計(jì)時(shí)，當(dāng)小車燈泡近距離照射到下一個(gè)等分線上的接收管時(shí)，它使與其連接的二個(gè)三極管基極都處于飽和狀態(tài)，并使兩個(gè)光電耦合器導(dǎo)通，從而二個(gè)電子停表受到觸發(fā)而產(chǎn)生動(dòng)作，先前計(jì)時(shí)的電子停表停止計(jì)時(shí)，后面一個(gè)電子停表即刻開始計(jì)時(shí)，這樣通過(guò)電子停表就可以自動(dòng)地顯示各個(gè)區(qū)間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。
這種電控的力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，造價(jià)低廉，操作方便，容易掌握，計(jì)時(shí)準(zhǔn)確，可完成中學(xué)物理力學(xué)中多個(gè)重要實(shí)驗(yàn)，并且可以在初中物理實(shí)驗(yàn)中得到推廣應(yīng)用。


下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。
圖1是本實(shí)用新型的電控力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置演示圖。
圖2是本實(shí)用新型的電控力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置小車及發(fā)光電路圖。
圖3是本實(shí)用新型的電控力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置電路原理圖。
圖中1、運(yùn)動(dòng)木板；2.運(yùn)動(dòng)小車；3、砝碼；4、起點(diǎn)線；5、6、7、8高效紅外線接收管；9、發(fā)光小燈光；10、偏置電阻；11、三極管；12、光電耦合器；13、電子停表；14、偏置電阻；15、16三極管；17、偏置電阻；18、19三極管；20、光電耦合器；21、電子停表；22、偏置電阻；23、三極管；24、光電耦合器；25、電子停表。
具體實(shí)施方式
從圖1可知，這種電控的力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置是由運(yùn)動(dòng)木板(1)、運(yùn)動(dòng)小車(2)和砝碼(3)所組成的，在運(yùn)動(dòng)木板(1)的上面劃分為若干個(gè)距離相等的區(qū)間，在起點(diǎn)處(4)和各個(gè)等分線上裝有高效紅外線接收管(5)、(6)、(7)、(8)，每個(gè)管的兩端是與控制線路相連接的，在運(yùn)動(dòng)小車(2)的前端底部裝有一個(gè)發(fā)光小燈泡(9)。
圖2是運(yùn)動(dòng)小車(2)及發(fā)光電路圖，小燈泡(9)是安裝在運(yùn)動(dòng)小車(2)的底部，它可近距離照射到高效紅外線接收管(5)、(6)、(7)、(8)的接收光線面。這種運(yùn)動(dòng)小車(2)也可用2186型軌道小車替代，那么運(yùn)動(dòng)木板(1)將由軌道替代，同樣可以在軌道壁的側(cè)面上劃分若干個(gè)相等區(qū)間，在每個(gè)等分線上分別裝上高效紅外線接收管(5)、(6)、(7)、(8)，其連接控制電路不改變。
圖3是其電路原理圖，高效紅外線接收管(5)的一端與一個(gè)偏置電阻(10)及三極管(11)的基極相連，另一端則與三極管(11)的集電極相接，三極管(11)的發(fā)射極連接一個(gè)光電耦合器(12)，光電耦合器(12)的兩個(gè)輸出端連接電子停表(13)的公共端接頭(a)和計(jì)時(shí)控制接頭(b)，高效紅外線接收管(6)的一端與偏置電阻(14)、三極管(15)、(16)的基極相接，另一端則與三極管(15)和(16)的基極相連，高效紅外線接收管(7)與(6)的結(jié)構(gòu)相同，它的一端與偏置電阻(17)、三極管(18)和(19)的基極連接，另一端則與三極管(18)、(19)的集電極相連，三極管(15)與(11)、(16)與(18)的發(fā)射極相互連接在一起，三極管(16)的發(fā)射極接一個(gè)光電耦合器(20)，這個(gè)光電耦合器(20)的兩個(gè)輸出端則與電子停表(21)連接，而高效紅外線接收管(8)的控制線路與接收管(5)的相同，它的一端與偏置電阻(22)、三極管(23)的基極相接，另一端則與三極管(23)的集電極相連，三極管(23)與(19)的發(fā)射極相互連接在一起，然后接一個(gè)光電耦合器(24)，光電耦合器(24)的輸出端連接一個(gè)電子停表(25)。
當(dāng)運(yùn)動(dòng)小車(2)開始朝前移動(dòng)時(shí)，小車上的小燈泡(9)近距離照射起點(diǎn)處(4)的高效紅外線接收管(5)，三極管(11)的基極處于飽和狀態(tài)，集電極導(dǎo)通，使光電耦合器(12)開始工作，其兩個(gè)輸出端導(dǎo)通，觸發(fā)電子停表(13)產(chǎn)生動(dòng)作開始計(jì)時(shí)，小燈泡(9)離開起點(diǎn)處(4)以后，接收管(5)不再接受到近距離光線照射，而在室內(nèi)常光照射下三極管(11)的基極電流很小，集電極處于截止?fàn)顟B(tài)，光電耦合器(12)不能工作，其輸出端斷開，電子停表(13)保持計(jì)時(shí)狀態(tài)不變。當(dāng)運(yùn)動(dòng)小車(2)前進(jìn)到下一個(gè)等分線處的接收管(6)時(shí)，由于小燈泡(9)近距離照射接收管(6)，使三極管(15)和(16)的基極處于飽和狀態(tài)，它們的集電極導(dǎo)通，光電耦合器(12)和(20)開始工作，它們的輸出端導(dǎo)通，電子停表(13)和(21)得到觸發(fā)而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，電子停表(13)停止計(jì)時(shí)，而電子停表(21)開始計(jì)時(shí)。同樣當(dāng)運(yùn)動(dòng)小車(2)的小燈泡(9)近距照射接收管(7)時(shí)，可使電子停表(21)和(25)得到觸發(fā)而產(chǎn)生動(dòng)作，電子停表(21)停止計(jì)時(shí)，電子停表(25)開始計(jì)時(shí)；當(dāng)運(yùn)動(dòng)小車(2)和小燈泡(9)近距離照射接收管(8)時(shí)，電子停表(25)得到觸發(fā)產(chǎn)生動(dòng)作使之停止計(jì)時(shí)，這樣就可以準(zhǔn)確地自動(dòng)記錄運(yùn)動(dòng)小車(2)在各個(gè)區(qū)間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。如果需要的話，可以設(shè)計(jì)4個(gè)、5個(gè)或者6個(gè)電子停表進(jìn)行計(jì)時(shí)，或者采用一個(gè)記憶電子停表進(jìn)行自動(dòng)記憶計(jì)時(shí)，其線路連接基本上與圖3的相同。
權(quán)利要求1.一種由運(yùn)動(dòng)木板(1)、運(yùn)動(dòng)小車(2)、砝碼(3)所組成的電控力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是在運(yùn)動(dòng)木板(1)上劃分為若干個(gè)距離相等的區(qū)間，在起點(diǎn)線(4)和每個(gè)區(qū)間的等分線處設(shè)置有高效紅外線接收管(5)、(6)、(7)、(8)，在運(yùn)動(dòng)小車(2)前端底部裝有一個(gè)發(fā)光小燈泡(9)，高效紅外線接收管(5)一端與三極管(11)的基極，另一端與發(fā)射極相連接，三極管(11)的發(fā)射極連接一個(gè)光電耦合器(12)，光電耦合器(12)的輸出端連接電子停表(13)的公共端接頭(a)和計(jì)時(shí)控制接頭(b)，高效紅外線接收管(6)的一端與三極管(15)和(16)的基極相接，另一端則與三極管(15)和(16)的集電極相接，三極管(15)與(11)、(16)與(18)、(19)與(23)的發(fā)射極相互連接在一起，三極管(16)發(fā)射極端接一個(gè)光電電耦合器(20)，而光電耦合器(20)的輸出端連接電子停一(21)，光電耦合器(24)的輸出端連接一個(gè)電子停表(25)。
2.按權(quán)利要求1所規(guī)定的電控力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是這種運(yùn)動(dòng)木板(1)可用軌道替代，運(yùn)動(dòng)小車(2)用軌道小車替代，而且可以在軌道壁側(cè)面的各個(gè)等分線上設(shè)置高效紅外線接收管(5)、(6)、(7)、(8)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種電控的力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，它是在運(yùn)動(dòng)木板上面或者運(yùn)動(dòng)軌道壁側(cè)面劃分若干個(gè)相等區(qū)間，在各個(gè)等分線處裝有高效紅外線接收管，這些接收管與三極管，光電耦合器組成開關(guān)電路，控制與其連接的電子停表產(chǎn)生動(dòng)作進(jìn)行自動(dòng)計(jì)時(shí)。這種電控的力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置可替代中學(xué)物理中采用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的所有實(shí)驗(yàn)，而且具有計(jì)時(shí)準(zhǔn)確，操作方便，容易掌握的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G09B23/10GK2779529SQ200420104799
公開日2006年5月10日 申請(qǐng)日期2004年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月31日
發(fā)明者李宗彭 申請(qǐng)人:李宗彭