本實(shí)用新型涉及牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律演示設(shè)備領(lǐng)域，尤其是一種不同質(zhì)量物體加速度對(duì)比演示裝置。

背景技術(shù)：

牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律中，物體加速度的大小跟物體受到的作用力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同，其表達(dá)式為F＝ma，其中F為合外力，m為物體的質(zhì)量，a為物體加速度，該定律適用于宏觀(guān)物體在慣性系中進(jìn)行低速運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，是物理學(xué)習(xí)中重要的運(yùn)動(dòng)定律。現(xiàn)有教學(xué)中，使用雙層軌道，每個(gè)軌道上放置一個(gè)小車(chē)，然后利用線(xiàn)纜吊裝兩個(gè)重物，觀(guān)察兩個(gè)小車(chē)在不同重物時(shí)的運(yùn)動(dòng)速度的變化，在小車(chē)上可以放置不同重量的配重，通過(guò)重物、配重的變化來(lái)了解上述公式，但在教學(xué)效果回訪(fǎng)時(shí)發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)不好，只能大致的觀(guān)察到重物大于配重時(shí)，小車(chē)的加速度比較快，但具體能快多少等數(shù)字量的變化是無(wú)法直觀(guān)的得到的，這對(duì)該定律的熟練掌握造成了較大的障礙。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供由電機(jī)驅(qū)動(dòng)、自動(dòng)檢測(cè)牽引力、配重并自動(dòng)計(jì)算出小車(chē)行駛時(shí)間、加速度等結(jié)果的一種不同質(zhì)量物體加速度對(duì)比演示裝置。

本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是：

一種不同質(zhì)量物體加速度對(duì)比演示裝置，包括軌道、小車(chē)，小車(chē)設(shè)置在軌道上端面，在小車(chē)上端面設(shè)置配重放置區(qū)，其特征在于：所述軌道水平或傾斜的設(shè)置在一底座上方，軌道兩端分別設(shè)置一個(gè)皮帶輪，該兩個(gè)皮帶輪上纏繞套裝皮帶，位于軌道上方的皮帶兩端分別連接小車(chē)兩端設(shè)置的拉力傳感器，底座一端的一個(gè)皮帶輪由電機(jī)驅(qū)動(dòng)；

配重放置區(qū)的底面設(shè)置稱(chēng)重傳感器，所述電機(jī)輸出軸上設(shè)置旋轉(zhuǎn)編碼器，所述拉力傳感器的輸出端、稱(chēng)重傳感器的輸出端和旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出端均連接底座上設(shè)置的中央控制模塊的輸入輸出接口，該中央控制模塊的輸入輸出接口通過(guò)一顯示驅(qū)動(dòng)模塊連接底座上設(shè)置的顯示屏、通過(guò)一電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊連接所述電機(jī)的控制端。

而且，底座上端面四角處均安裝一個(gè)豎梁，每個(gè)豎梁上均制出由上至下的滑動(dòng)槽，位于底座同一端的兩個(gè)豎梁的滑動(dòng)槽內(nèi)穿裝一滑動(dòng)桿，每個(gè)滑動(dòng)桿伸出豎梁外側(cè)的圓柱端部外緣套裝軌道相對(duì)位設(shè)置的鉸裝片，每個(gè)鉸裝片外側(cè)的圓柱端部外緣嚙合套裝鎖緊螺母，每個(gè)滑動(dòng)桿的兩個(gè)圓柱端部之間的方形或矩形外緣上向底座外側(cè)延伸制出一支撐梁，兩個(gè)支撐梁的外側(cè)端部均安裝所述皮帶輪。

而且，一側(cè)方形或矩形外緣制出一向底座上端面延伸的支撐梁，該支撐梁外側(cè)端部設(shè)置的平臺(tái)上安裝所述電機(jī)，該電機(jī)通過(guò)主動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)同側(cè)設(shè)置的皮帶輪同軸的從動(dòng)齒輪，主動(dòng)齒輪的外徑小于從動(dòng)齒輪的外徑。

而且，底座上端面一側(cè)設(shè)置一殼體，該殼體內(nèi)安裝所述中央控制模塊、顯示驅(qū)動(dòng)模塊和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，在殼體外的底座上端面安裝按鍵輸入模塊，在殼體上安裝顯示屏。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：

本實(shí)用新型中，軌道設(shè)置在底座的豎梁上，可調(diào)整為水平狀態(tài)，也可以設(shè)置成傾斜狀態(tài)，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊調(diào)整期輸出的扭矩和轉(zhuǎn)速，旋轉(zhuǎn)編碼器可以測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)并換算為小車(chē)的行程，稱(chēng)重床感器可以稱(chēng)量配重的重量，拉力傳感器可以測(cè)量皮帶兩端部的力的大小，以上各種數(shù)據(jù)自動(dòng)輸入到中央控制模塊中，由其自動(dòng)計(jì)算出軌道不同狀態(tài)時(shí)、配重和電機(jī)扭矩不同比例時(shí)、小車(chē)在上坡下坡時(shí)等情況中，合外力、質(zhì)量和加速度之間的數(shù)值關(guān)系，該數(shù)值自動(dòng)由顯示屏顯示，學(xué)生可以非常直觀(guān)的知道各種物理量的關(guān)系，還可以自己動(dòng)手設(shè)計(jì)不同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，非常的方便。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1的軌道傾斜設(shè)置，小車(chē)為上坡時(shí)的示意圖；

圖3是圖1的控制原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明，下述實(shí)施例是說(shuō)明性的，不是限定性的，不能以下述實(shí)施例來(lái)限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。

一種不同質(zhì)量物體加速度對(duì)比演示裝置，如圖1～3所示，包括軌道9、小車(chē)7，小車(chē)設(shè)置在軌道上端面制出的凹槽內(nèi)，在小車(chē)上端面設(shè)置配重放置區(qū)6，本實(shí)用新型的創(chuàng)新在于：所述軌道水平或傾斜的設(shè)置在一底座10上方，軌道兩端分別設(shè)置一個(gè)皮帶輪1，該兩個(gè)皮帶輪上纏繞套裝皮帶8，位于軌道上方的皮帶兩端分別連接小車(chē)兩端設(shè)置的拉力傳感器4，底座一端的一個(gè)皮帶輪由電機(jī)15驅(qū)動(dòng).

配重放置區(qū)的底面設(shè)置稱(chēng)重傳感器25，所述電機(jī)輸出軸上設(shè)置旋轉(zhuǎn)編碼器26，所述拉力傳感器的輸出端、稱(chēng)重傳感器的輸出端和旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出端均連接底座上設(shè)置的中央控制模塊的輸入輸出接口，該中央控制模塊的輸入輸出接口通過(guò)一顯示驅(qū)動(dòng)模塊連接底座上設(shè)置的顯示屏17、通過(guò)一電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊連接所述電機(jī)的控制端。

本實(shí)施例中，底座上端面四角處均安裝一個(gè)豎梁2，每個(gè)豎梁上均制出由上至下的滑動(dòng)槽3，位于底座同一端的兩個(gè)豎梁的滑動(dòng)槽內(nèi)穿裝一滑動(dòng)桿22，每個(gè)滑動(dòng)桿伸出豎梁外側(cè)的圓柱端部22外緣套裝軌道相對(duì)位設(shè)置的鉸裝片20，每個(gè)鉸裝片外側(cè)的圓柱端部外緣嚙合套裝鎖緊螺母23。

為了避免滑動(dòng)桿在滑動(dòng)槽內(nèi)滑動(dòng)時(shí)出現(xiàn)晃動(dòng)，在兩個(gè)圓柱端部之間的滑動(dòng)桿的截面為方形或矩形，使滑動(dòng)槽內(nèi)的滑動(dòng)桿外緣較好的貼合在滑動(dòng)槽兩側(cè)的內(nèi)壁上，不會(huì)像整體截面均為圓形的形狀出現(xiàn)徑向轉(zhuǎn)動(dòng)這樣的晃動(dòng)。

每個(gè)滑動(dòng)桿位于底座同一端的兩個(gè)豎梁之間的方形或矩形外緣上向底座外側(cè)延伸制出一朝向斜上方的支撐梁11，兩個(gè)支撐梁的外側(cè)端部的鉸軸13上均安裝所述皮帶輪。一側(cè)方形或矩形外緣制出一底座上端面延伸的支撐梁，該支撐梁外側(cè)端部設(shè)置的平臺(tái)16上安裝所述電機(jī)，該電機(jī)通過(guò)主動(dòng)齒輪14驅(qū)動(dòng)同側(cè)設(shè)置的皮帶輪同軸的從動(dòng)齒輪12，主動(dòng)齒輪的外徑小于從動(dòng)齒輪的外徑，這樣起到了減速的作用。

底座上端面一側(cè)設(shè)置一殼體18，該殼體內(nèi)安裝所述中央控制模塊、顯示驅(qū)動(dòng)模塊和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，在殼體外的底座上端面安裝按鍵輸入模塊19，在殼體上安裝顯示屏。

軌道的每個(gè)角處均安裝一鉸裝片，每個(gè)鉸裝片上均制出長(zhǎng)通槽21，當(dāng)軌道傾斜設(shè)置時(shí)，便于圓柱端部調(diào)整位置。

圖1為軌道水平狀態(tài)，小車(chē)向右側(cè)行駛，圖2為軌道右側(cè)傾斜向下的狀態(tài)，小車(chē)向左側(cè)行駛，這樣圖1和圖2中小車(chē)受到的合外力發(fā)生了變化。

由于軌道上設(shè)置有凹槽，所以位于兩個(gè)皮帶輪下方的皮帶位于凹槽內(nèi)。配重5可以使用砝碼。

本實(shí)用新型中，軌道設(shè)置在底座的豎梁上，可調(diào)整為水平狀態(tài)，也可以設(shè)置成傾斜狀態(tài)，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊調(diào)整期輸出的扭矩和轉(zhuǎn)速，旋轉(zhuǎn)編碼器可以測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)并換算為小車(chē)的行程，稱(chēng)重床感器可以稱(chēng)量配重的重量，拉力傳感器可以測(cè)量皮帶兩端部的力的大小，以上各種數(shù)據(jù)自動(dòng)輸入到中央控制模塊中，由其自動(dòng)計(jì)算出軌道不同狀態(tài)時(shí)、配重和電機(jī)扭矩不同比例時(shí)、小車(chē)在上坡下坡時(shí)等情況中，合外力、質(zhì)量和加速度之間的數(shù)值關(guān)系，該數(shù)值自動(dòng)由顯示屏顯示，學(xué)生可以非常直觀(guān)的知道各種物理量的關(guān)系，還可以自己動(dòng)手設(shè)計(jì)不同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，非常的方便。