一种不同质量物体加速度对比演示装置的制作方法

本实用新型涉及牛顿第二运动定律演示设备领域，尤其是一种不同质量物体加速度对比演示装置。

背景技术：

牛顿第二运动定律中，物体加速度的大小跟物体受到的作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同，其表达式为F＝ma，其中F为合外力，m为物体的质量，a为物体加速度，该定律适用于宏观物体在惯性系中进行低速运动的规律，是物理学习中重要的运动定律。现有教学中，使用双层轨道，每个轨道上放置一个小车，然后利用线缆吊装两个重物，观察两个小车在不同重物时的运动速度的变化，在小车上可以放置不同重量的配重，通过重物、配重的变化来了解上述公式，但在教学效果回访时发现，学生的学习学习不好，只能大致的观察到重物大于配重时，小车的加速度比较快，但具体能快多少等数字量的变化是无法直观的得到的，这对该定律的熟练掌握造成了较大的障碍。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供由电机驱动、自动检测牵引力、配重并自动计算出小车行驶时间、加速度等结果的一种不同质量物体加速度对比演示装置。

本实用新型采取的技术方案是：

一种不同质量物体加速度对比演示装置，包括轨道、小车，小车设置在轨道上端面，在小车上端面设置配重放置区，其特征在于：所述轨道水平或倾斜的设置在一底座上方，轨道两端分别设置一个皮带轮，该两个皮带轮上缠绕套装皮带，位于轨道上方的皮带两端分别连接小车两端设置的拉力传感器，底座一端的一个皮带轮由电机驱动；

配重放置区的底面设置称重传感器，所述电机输出轴上设置旋转编码器，所述拉力传感器的输出端、称重传感器的输出端和旋转编码器的输出端均连接底座上设置的中央控制模块的输入输出接口，该中央控制模块的输入输出接口通过一显示驱动模块连接底座上设置的显示屏、通过一电机驱动模块连接所述电机的控制端。

而且，底座上端面四角处均安装一个竖梁，每个竖梁上均制出由上至下的滑动槽，位于底座同一端的两个竖梁的滑动槽内穿装一滑动杆，每个滑动杆伸出竖梁外侧的圆柱端部外缘套装轨道相对位设置的铰装片，每个铰装片外侧的圆柱端部外缘啮合套装锁紧螺母，每个滑动杆的两个圆柱端部之间的方形或矩形外缘上向底座外侧延伸制出一支撑梁，两个支撑梁的外侧端部均安装所述皮带轮。

而且，一侧方形或矩形外缘制出一向底座上端面延伸的支撑梁，该支撑梁外侧端部设置的平台上安装所述电机，该电机通过主动齿轮驱动同侧设置的皮带轮同轴的从动齿轮，主动齿轮的外径小于从动齿轮的外径。

而且，底座上端面一侧设置一壳体，该壳体内安装所述中央控制模块、显示驱动模块和电机驱动模块，在壳体外的底座上端面安装按键输入模块，在壳体上安装显示屏。

本实用新型的优点和积极效果是：

本实用新型中，轨道设置在底座的竖梁上，可调整为水平状态，也可以设置成倾斜状态，电机转动时可以通过电机驱动模块调整期输出的扭矩和转速，旋转编码器可以测量电机转动的圈数并换算为小车的行程，称重床感器可以称量配重的重量，拉力传感器可以测量皮带两端部的力的大小，以上各种数据自动输入到中央控制模块中，由其自动计算出轨道不同状态时、配重和电机扭矩不同比例时、小车在上坡下坡时等情况中，合外力、质量和加速度之间的数值关系，该数值自动由显示屏显示，学生可以非常直观的知道各种物理量的关系，还可以自己动手设计不同的实验内容，非常的方便。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1的轨道倾斜设置，小车为上坡时的示意图；

图3是图1的控制原理图。

具体实施方式

下面结合实施例，对本实用新型进一步说明，下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本实用新型的保护范围。

一种不同质量物体加速度对比演示装置，如图1～3所示，包括轨道9、小车7，小车设置在轨道上端面制出的凹槽内，在小车上端面设置配重放置区6，本实用新型的创新在于：所述轨道水平或倾斜的设置在一底座10上方，轨道两端分别设置一个皮带轮1，该两个皮带轮上缠绕套装皮带8，位于轨道上方的皮带两端分别连接小车两端设置的拉力传感器4，底座一端的一个皮带轮由电机15驱动.

配重放置区的底面设置称重传感器25，所述电机输出轴上设置旋转编码器26，所述拉力传感器的输出端、称重传感器的输出端和旋转编码器的输出端均连接底座上设置的中央控制模块的输入输出接口，该中央控制模块的输入输出接口通过一显示驱动模块连接底座上设置的显示屏17、通过一电机驱动模块连接所述电机的控制端。

本实施例中，底座上端面四角处均安装一个竖梁2，每个竖梁上均制出由上至下的滑动槽3，位于底座同一端的两个竖梁的滑动槽内穿装一滑动杆22，每个滑动杆伸出竖梁外侧的圆柱端部22外缘套装轨道相对位设置的铰装片20，每个铰装片外侧的圆柱端部外缘啮合套装锁紧螺母23。

为了避免滑动杆在滑动槽内滑动时出现晃动，在两个圆柱端部之间的滑动杆的截面为方形或矩形，使滑动槽内的滑动杆外缘较好的贴合在滑动槽两侧的内壁上，不会像整体截面均为圆形的形状出现径向转动这样的晃动。

每个滑动杆位于底座同一端的两个竖梁之间的方形或矩形外缘上向底座外侧延伸制出一朝向斜上方的支撑梁11，两个支撑梁的外侧端部的铰轴13上均安装所述皮带轮。一侧方形或矩形外缘制出一底座上端面延伸的支撑梁，该支撑梁外侧端部设置的平台16上安装所述电机，该电机通过主动齿轮14驱动同侧设置的皮带轮同轴的从动齿轮12，主动齿轮的外径小于从动齿轮的外径，这样起到了减速的作用。

底座上端面一侧设置一壳体18，该壳体内安装所述中央控制模块、显示驱动模块和电机驱动模块，在壳体外的底座上端面安装按键输入模块19，在壳体上安装显示屏。

轨道的每个角处均安装一铰装片，每个铰装片上均制出长通槽21，当轨道倾斜设置时，便于圆柱端部调整位置。

图1为轨道水平状态，小车向右侧行驶，图2为轨道右侧倾斜向下的状态，小车向左侧行驶，这样图1和图2中小车受到的合外力发生了变化。

由于轨道上设置有凹槽，所以位于两个皮带轮下方的皮带位于凹槽内。配重5可以使用砝码。

本实用新型中，轨道设置在底座的竖梁上，可调整为水平状态，也可以设置成倾斜状态，电机转动时可以通过电机驱动模块调整期输出的扭矩和转速，旋转编码器可以测量电机转动的圈数并换算为小车的行程，称重床感器可以称量配重的重量，拉力传感器可以测量皮带两端部的力的大小，以上各种数据自动输入到中央控制模块中，由其自动计算出轨道不同状态时、配重和电机扭矩不同比例时、小车在上坡下坡时等情况中，合外力、质量和加速度之间的数值关系，该数值自动由显示屏显示，学生可以非常直观的知道各种物理量的关系，还可以自己动手设计不同的实验内容，非常的方便。