一種靜態(tài)磁懸浮力學(xué)運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及物理實(shí)驗(yàn)裝置領(lǐng)域，具體地講，涉及一種靜態(tài)磁懸浮力學(xué)運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀。
【背景技術(shù)】
[0002]物體速度、加速度的測(cè)量、碰撞問(wèn)題的研究實(shí)驗(yàn)是大學(xué)物理乃至高中物理中常見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)儀器最關(guān)鍵點(diǎn)在于消除或減小物體運(yùn)動(dòng)時(shí)的所受到的各種摩擦力，然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中測(cè)量的長(zhǎng)度、時(shí)間等物理量進(jìn)行速度、加速度的計(jì)算。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置通常由氣栗、有均勻小孔的氣軌和V形底座的滑塊組成，利用氣栗給氣軌持續(xù)供氣，氣體由小孔噴出使滑塊懸浮，此時(shí)滑塊與氣軌間完全分離，從而消除了摩擦力，實(shí)現(xiàn)了物體速度、加速度的測(cè)量。
[0003]傳統(tǒng)的氣墊導(dǎo)軌懸浮技術(shù)應(yīng)用十分廣泛，但是存在很多難以克服的問(wèn)題。
[0004]首先，氣墊導(dǎo)軌難維護(hù)。為了保證氣墊的均勻，氣墊導(dǎo)軌和滑塊表面必須光滑平整，所以在實(shí)驗(yàn)中不能有磕碰腐蝕，一旦出現(xiàn)磕碰磨損，氣墊導(dǎo)軌和滑塊表面的不平整將會(huì)影響氣體的均勻噴出，影響了滑塊的平衡，增大了摩擦力，極大的影響實(shí)驗(yàn)效果，甚至直接報(bào)廢不能使用。
[0005]其次，氣墊導(dǎo)軌噪音大。要想實(shí)現(xiàn)氣體的均勻噴出，通常需要大功率的氣栗作為氣源，會(huì)產(chǎn)生較大的噪音，給實(shí)驗(yàn)者帶來(lái)不適；氣栗結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護(hù)成本也較高。
[0006]第三，測(cè)量誤差大。在傳統(tǒng)的氣墊導(dǎo)軌中，通常完全忽略掉摩擦力，認(rèn)為滑塊無(wú)阻力，這種測(cè)量方法將會(huì)給測(cè)量結(jié)果帶來(lái)較大的誤差。另一方面，改變導(dǎo)軌傾角時(shí)，通常采用墊高底腳的方法，底角角度的大小需要用墊高物體的高度、導(dǎo)軌底腳間距來(lái)計(jì)算，帶來(lái)了不必要的誤差。
[0007]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0008]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種靜態(tài)磁懸浮力學(xué)運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀，穩(wěn)定性高、安裝簡(jiǎn)單易操作、成本低。
[0009]本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的:
[0010]一種靜態(tài)磁懸浮力學(xué)運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀，包括導(dǎo)軌，其特征是:所述導(dǎo)軌內(nèi)壁和底部均設(shè)置有永磁鐵一，所述導(dǎo)軌內(nèi)設(shè)置有滑塊，所述滑塊的兩側(cè)均設(shè)置有滑輪，所述滑輪與所述導(dǎo)軌內(nèi)壁接觸，所述滑塊的側(cè)壁和底部也設(shè)置有與所述永磁鐵一極性相反的永磁鐵二，所述導(dǎo)軌的上側(cè)還設(shè)置有光電門(mén)。
[0011]作為對(duì)本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述導(dǎo)軌設(shè)置在所述底座上。
[0012]作為對(duì)本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述導(dǎo)軌的一端通過(guò)支架與所述底座連接，另一端直接設(shè)置在所述底座上。
[0013]作為對(duì)本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述底座上設(shè)置有水平儀。
[0014]作為對(duì)本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述底座和所述導(dǎo)軌的連接處設(shè)置有數(shù)顯角度尺。
[0015]作為對(duì)本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述光電門(mén)連接電腦計(jì)數(shù)器。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:本實(shí)用新型通過(guò)三面環(huán)繞的永磁材料實(shí)現(xiàn)物體的懸浮，效果更佳；數(shù)顯角度儀直接讀取角度，測(cè)量更精確。穩(wěn)定性高、安裝簡(jiǎn)單易操作、成本低。實(shí)驗(yàn)儀采用成本較低的永磁磁鐵，不需用電，就可以長(zhǎng)期保持磁性。模擬有摩擦力存在的物體運(yùn)動(dòng)，通過(guò)側(cè)面滑輪產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦力，模擬了地球表面物體的運(yùn)動(dòng)。并且可以在實(shí)驗(yàn)中對(duì)摩擦力進(jìn)行測(cè)量，從而讓學(xué)生能夠全面分析物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為本實(shí)用新型的導(dǎo)軌的剖視圖。
[0019]圖中，1、導(dǎo)軌，2、永磁鐵一，3、滑塊，4、滑輪，5、永磁鐵二，6、光電門(mén)，7、底座，8、支架，9、水平儀，10、數(shù)顯角度尺，11、電腦計(jì)數(shù)器。
[0020]【具體實(shí)施方式】:
[0021]下面結(jié)合實(shí)施例，進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型。
[0022]參見(jiàn)圖1和圖2，本實(shí)用新型包括導(dǎo)軌I，所述導(dǎo)軌I內(nèi)壁和底部7均設(shè)置有永磁鐵一 2，所述導(dǎo)軌I內(nèi)設(shè)置有滑塊3，所述滑塊3的兩側(cè)均設(shè)置有滑輪4，所述滑輪4與所述導(dǎo)軌I內(nèi)壁接觸，所述滑塊3的側(cè)壁和底部也設(shè)置有與所述永磁鐵一 2極性相反的永磁鐵二 5，所述導(dǎo)軌I的上側(cè)還設(shè)置有2個(gè)光電門(mén)6，滑輪4共有4個(gè)。
[0023]所述導(dǎo)軌I設(shè)置在所述底座7上，所述導(dǎo)軌I的一端通過(guò)支架8與所述底座7連接，另一端直接設(shè)置在所述底座7上。
[0024]所述底座7上設(shè)置有水平儀9。
[0025]所述底座7和所述導(dǎo)軌I的連接處設(shè)置有數(shù)顯角度尺10。
[0026]所述光電門(mén)6連接電腦計(jì)數(shù)器11。
[0027]在實(shí)驗(yàn)時(shí)，把滑塊3放置在導(dǎo)軌I內(nèi)，滑塊3底部的磁鐵與導(dǎo)軌I內(nèi)的磁鐵產(chǎn)生磁力排斥作用，排斥力使滑塊3懸浮在導(dǎo)軌I內(nèi)?；瑝K3側(cè)面則安裝有滑輪4，與導(dǎo)軌I側(cè)面形成滑動(dòng)摩擦力。光電門(mén)6可以測(cè)量滑塊3通過(guò)時(shí)的時(shí)間、速度、加速度。在實(shí)驗(yàn)儀上可以完成多項(xiàng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)的測(cè)量:
[0028]阻力的測(cè)量。根據(jù)水平儀9調(diào)節(jié)導(dǎo)軌I水平，將滑塊3放置在導(dǎo)軌I 一端。用力推出，使滑塊3依次通過(guò)兩個(gè)光電門(mén)6，根據(jù)電腦計(jì)數(shù)器11測(cè)量的時(shí)間、速度可以計(jì)算滑塊3滑動(dòng)過(guò)程中的阻力加速度，進(jìn)而計(jì)算阻力。
[0029]勻變速運(yùn)動(dòng)的研究。將導(dǎo)軌I 一端抬高，形成斜面，根據(jù)數(shù)顯角度儀10讀出斜面的夾角。將滑塊3放置在導(dǎo)軌I斜面的上端，自由釋放或者改變初速度釋放，使滑塊3依次通過(guò)兩個(gè)光電門(mén)6，根據(jù)電腦計(jì)數(shù)器11測(cè)量數(shù)據(jù)可以分析滑塊3運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
[0030]碰撞實(shí)驗(yàn)。根據(jù)已經(jīng)測(cè)出的阻力，調(diào)節(jié)導(dǎo)軌I斜面的高度，使重力的分力與阻力抵消，在導(dǎo)軌方向內(nèi)形成無(wú)外力環(huán)境。將兩滑塊3的一端安裝彈簧或粘鉤，在導(dǎo)軌I內(nèi)可以完成彈性碰撞、非彈性碰撞的測(cè)試與驗(yàn)證。
[0031]本實(shí)用新型采用永磁材料三面環(huán)繞實(shí)現(xiàn)滑塊3底部的懸浮，滑塊3側(cè)面與導(dǎo)軌I形成滾動(dòng)摩擦，完全模擬了地球表面物體的運(yùn)動(dòng)。通過(guò)光電門(mén)6的測(cè)量，完成各種力學(xué)實(shí)驗(yàn)。
[0032]采用數(shù)顯角度儀10直接讀取斜面角度。在導(dǎo)軌I與底座7連接處安裝有數(shù)顯角度儀10，直接讀取斜面角度，便于計(jì)算重力分量，測(cè)量結(jié)果更加精確。
[0033]通過(guò)三面環(huán)繞的永磁材料實(shí)現(xiàn)物體的懸浮，效果更佳；數(shù)顯角度儀直接讀取角度，測(cè)量更精確。
[0034]穩(wěn)定性高、安裝簡(jiǎn)單易操作、成本低。實(shí)驗(yàn)儀采用成本較低的永磁磁鐵，不需用電，就可以長(zhǎng)期保持磁性。
[0035]模擬有摩擦力存在的物體運(yùn)動(dòng)。通過(guò)側(cè)面滑輪產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦力，模擬了地球表面物體的運(yùn)動(dòng)。并且可以在實(shí)驗(yàn)中對(duì)摩擦力進(jìn)行測(cè)量，從而讓學(xué)生能夠全面分析物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種靜態(tài)磁懸浮力學(xué)運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀，包括導(dǎo)軌，其特征是:所述導(dǎo)軌內(nèi)壁和底部均設(shè)置有永磁鐵一，所述導(dǎo)軌內(nèi)設(shè)置有滑塊，所述滑塊的兩側(cè)均設(shè)置有滑輪，所述滑輪與所述導(dǎo)軌內(nèi)壁接觸，所述滑塊的側(cè)壁和底部也設(shè)置有與所述永磁鐵一極性相反的永磁鐵二，所述導(dǎo)軌的上側(cè)還設(shè)置有光電門(mén)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜態(tài)磁懸浮力學(xué)運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀，其特征是:所述導(dǎo)軌設(shè)置在底座上，所述導(dǎo)軌的一端通過(guò)支架與所述底座連接，另一端直接設(shè)置在所述底座上。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的靜態(tài)磁懸浮力學(xué)運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀，其特征是:所述底座上設(shè)置有水平儀。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的靜態(tài)磁懸浮力學(xué)運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀，其特征是:所述底座和所述導(dǎo)軌的連接處設(shè)置有數(shù)顯角度尺。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的靜態(tài)磁懸浮力學(xué)運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀，其特征是:所述光電門(mén)連接電腦計(jì)數(shù)器。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供一種靜態(tài)磁懸浮力學(xué)運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀，包括導(dǎo)軌，其特征是：所述導(dǎo)軌內(nèi)壁和底部均設(shè)置有永磁鐵一，所述導(dǎo)軌內(nèi)設(shè)置有滑塊，所述滑塊的兩側(cè)均設(shè)置有滑輪，所述滑輪與所述導(dǎo)軌內(nèi)壁接觸，所述滑塊的側(cè)壁和底部也設(shè)置有與所述永磁鐵一極性相反的永磁鐵二，所述導(dǎo)軌的上側(cè)還設(shè)置有光電門(mén)。本實(shí)用新型通過(guò)三面環(huán)繞的永磁材料實(shí)現(xiàn)物體的懸浮，效果更佳；數(shù)顯角度儀直接讀取角度，測(cè)量更精確。穩(wěn)定性高、安裝簡(jiǎn)單易操作、成本低。實(shí)驗(yàn)儀采用成本較低的永磁磁鐵，不需用電，就可以長(zhǎng)期保持磁性。
【IPC分類(lèi)】G09B23/08, G09B23/18
【公開(kāi)號(hào)】CN205177234
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520751766
【發(fā)明人】邵明輝, 臧冬云, 張馨雨, 張定俊, 張倫, 王寧, 劉慕顏, 徐錫金
【申請(qǐng)人】濟(jì)南大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2015年9月25日