一种动力学实验弹射装置的制作方法

[0001]
本实用新型涉及中学物理实验器材领域，具体为一种动力学实验弹射装置。


背景技术：

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在动力学实验中有很多实验涉及到弹射装置，典型的是动量定理实验。以动量定理为例，动量定理是物理学中的重要规律之一，是区别于牛顿第二定律的、对外力与运动状态改变关系的另一种描述。动量定理表示了合外力的冲量与动量变化之间的关系，其关注的只是状态变化的效果。动量定理是动力学的普遍定理之一，内容为物体动量的增量等于它所受合外力的冲量即ft=mδv，即所有外力的冲量的矢量和。如果一个系统不受外力或所受外力的矢量和为零，那么这个系统的总动量保持不变，这个结论叫做动量守恒定律。本申请人申请的，现有技术申请号为cn201820974616.2，发明名称为：一种验证动量定理的实验装置公开一种动力学实验弹射装置，在实际的使用过程中，发现用现有技术中的机械式的弹簧发射出电磁炮弹的实验装置，操作繁琐，可重复性差。因此需要对动量定理的实验控制方式进行改进。


技术实现要素：

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1、所要解决的技术问题：
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本实用新型的目的在于提供一种动力学实验弹射装置，本实用器中采用电磁弹射装置发射电磁炮弹来改变系统的动量，而电磁弹射装置中的决定电磁炮弹的发射速度的电磁线圈的磁感应强度通过改变电流的大小实现控制，从而实现了实验控制方式可控并且控制方式简单，能够提升实验的准确性。
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2、技术方案：
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一种动力学实验弹射装置,其特征在于：弹射装置为电磁弹射装置；所述电磁弹射装置包括安装电池的方形电池仓、炮膛支架、炮膛；炮膛支架安装于电池仓的上表面；所述炮膛中沿炮膛的内壁环绕电磁线圈，弹射时弹射球穿过电磁线圈飞出炮膛；所述电磁线圈的电流大小通过与电磁线圈的电流控制电路与单片机相连；所述电磁线圈的控制电路具体为：单片机的两个输出接口分别与第一、第二场效应管电路相连；第一、第二场效应管电路输出端连接后与运放电路串联，所述运放电路的输出端与电磁线圈相连；所述第一、第二场效应管电路均包括一个mos场效应管ao3401；两个场效应管的原极均连接至5v单片机供电电压；两个场效应管的栅极均通过串联对应的电阻后与单片机的对应输出端相连；两个场效应管的漏极均串联一个阻值大小不同的分压电阻（r12,r13）后与运放电路相连；所述运放电路包括运算放大器u7；所述运算放大器u7的型号为sgm321yg5；运算放大器u7的第一引脚通过rc滤波电路后串联至场效应电路的输出端；运算放大器u7的第五引脚接5v的单片机供电电压；运算放大器u7的第四引脚接至三极管q10的基极；运算放大器u7的第二引脚接地；运算放大器u7的第三引脚连接至电阻r15的一端，电阻r15的另一端接地；所述三极管q10的集电极与电磁炮的电磁线圈的一端相连，电磁线圈的另一端与电池相连，电磁线圈的
两端与二极管d5并联，二极管d5的正极连接至三极管q10的发集电极；所述三极管q10的发射极与电阻r15的一端相连。
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优选的，还包括蓝牙接口；所述蓝牙接口与单片机相连；单片机通过串口连接至小车，小车和平板之间通过蓝牙相连。
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3、有益效果
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（1）本实用新型在进行动力学相关实验时，弹射装置采用的是电磁发射装置，通过定量的控制电流的大小，通过的时间，解决了机械式的弹射装置的可重复性差的问题，提高实验的一致性。
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（2）本实用新型中，电磁弹射装置的弹射时间长度，磁场的长度均具有可控性。本实验器通过单片机控制炮弹的弹射时间和距离，单片机发出命令后，两个场效应管电路中只有一个开通，由电阻分压不同，得到电流不同，线圈上的磁场就不同，从而炮弹发出的距离就不同，即发射的弹射球弹射距离可控。
[0011]
（3）本实验器提供的弹射装置的实验控制方式操作简捷清晰，准确率高。
附图说明
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图1为本实用新型的外视图；
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图2为本实用新型结构连接示意图；
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图3为本实用新型中电磁线圈的控制电路图。
具体实施方式
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下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0016]
请参阅图1-3，一种动力学实验弹射装置,图中包括实验小车1与安装在小车表面的弹射装置，弹射装置为电磁弹射装置；所述电磁弹射装置包括安装电池的方形电池仓2、炮膛支架3、炮膛4；炮膛支架安装于电池仓的上表面；所述炮膛中沿炮膛的内壁环绕电磁线圈，弹射时弹射弹穿过电磁线圈飞出炮膛；所述电磁线圈的电流大小通过与电磁线圈的电流控制电路与单片机相连；所述电磁线圈的控制电路具体为：单片机的两个输出接口分别与第一、第二场效应管电路相连；第一、第二场效应管电路输出端连接后与运放电路串联，所述运放电路的输出端与电磁线圈相连；所述第一、第二场效应管电路均包括一个mos场效应管ao3401；两个场效应管的原极均连接至5v单片机供电电压；两个场效应管的栅极均通过串联对应的电阻后与单片机的对应输出端相连；两个场效应管的漏极均串联一个阻值大小不同的分压电阻（r12,r13）后与运放电路相连；所述运放电路包括运算放大器u7；所述运算放大器u7的型号为sgm321yg5；运算放大器u7的第一引脚通过rc滤波电路后串联至场效应电路的输出端；运算放大器u7的第五引脚接5v的单片机供电电压；运算放大器u7的第四引脚接至三极管q10的基极；运算放大器u7的第二引脚接地；运算放大器u7的第三引脚连接至电阻r15的一端，电阻r15的另一端接地；所述三极管q10的集电极与电磁炮的电磁线圈的一端相连，电磁线圈的另一端与电池相连，电磁线圈的两端与二极管d5并联，二极管d5的正
极连接至三极管q10的发集电极；所述三极管q10的发射极与电阻r15的一端相连。
[0017]
优选的，还包括蓝牙接口；所述蓝牙接口与单片机相连；单片机通过串口连接至小车，小车和平板之间通过蓝牙相连。实验时，通过蓝牙连接平板电脑，可以实现在平板电脑上控制电磁弹的发射。
[0018]
具体实施例：
[0019]
如附图3 的电路图，单片机分别控制第一、第二场效应管电路的输入电压。当单片机控制的两路信号均为高电平时，电路不导通。当第一场效应电路输入为低电平，第二场效应电路为高电平时，第一场效应电路导通，r13断开，r12和r14串联分压，利用运放放大器的的虚短与虚断，输出电流为i
out
=v
ref
/r15；当第一场效应电路为高电平，第二场效应电路为低电平时，第二场效应电路导通，r12断开，r13和r14串联分压，输出电流仍为i
out
=v
ref
/r15；两路电阻分压值不同，获得的电流值亦不同。电流周围存在磁场，具有磁效应。因此，通过单片机控制不同的通路获取不同的电流，从而线圈周围的磁场强度不同。所以，基于单片机控制的电磁弹射装置具有时间长度、磁场强度可控性等优点，实验操作简捷清晰，一致性强。
[0020]
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。