专利名称：一种电控的力学实验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种中学物理力学实验装置的改进，它能够替代中学物理实验中使用打点计时器进行的有关力学实验装置。
技术背景众所周知，力学是物理学的基础，力学中所要解决的关键课题是力和运动的相互关系，在传统的中学物理实验中采用打点计时器进行测定时间，这种测试由于打点时针和纸带之间产生摩擦而引起误差较大，有时还会对实验结果产生严重的影响，为此本人在全国第四届《科教制作展示会》上提出关于“用干簧管控制电子停表计时的力学实验装置”，它是在运动木板上划分为若干个等分，从起点到终点的各个区间线处埋有干簧管，每组干簧管都与电子停表的两个接头连接，它可采用数个电子停表进行计时，在运动小车的前端底部装有一块磁铁。这种力学实验装置可演示多种的力学实验，使用器材少，测量步骤简单，可实现自动计时，操作容易掌握。但是由于小车上的磁体对干簧管有一个吸引力，使小车在干簧管的正上方时会出现瞬时压力增大，引起小车的受力状态突变，造成对实验产生了一定的误差。
发明内容
本实用新型是利用高效红外线接收管和三极管、光电耦合器组成一个开关电路，使电子停表得到触发产生不同的动作完成计时任务，它是在运动木板上或者2186型轨道小车的轨道壁上每隔一相等距离安装一个高效红外线接收管，用导线将它们与三极管、光电耦合器、电子停表联接，在运动小车或者轨道小车底部前端装有小灯的发光电路装置，每当小车经过装有接收管的地方时，开关电路使电子停表得到触发而产生动作，或者开始计时，或者停止计时，这样就可以自动地测定小车在各个区间的运动时间。
本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是在运动木板或轨道侧壁处划分成若干个相等距离的区间，从起始线到每个等分线上都设置一个高效红外线接收管，注意安装时管的接收光线那一面应朝向运动小车上的小灯泡，它们两端分别接在三极管的基极和集电极，而三极管的发射极与光电耦合器连接，光电耦合器的两个输出端则与电子停表相连接，小车上装有小灯泡及其电路。当运动小车的灯泡近距离照射高效红外线接收管时，三极管的基极处于饱和状态，它的集电极导通，激发光电耦合器工作，使光电耦合器输出端导通，触发电子停表产生动作开始计时，高效红外线接收管如果处在正常的室内光照下，三极管的电流很小，集电极处于截止状态，光电耦合器不能工作，它的输出端是断开的，这样电子停表会保持原来状态不变，所以小车在区间内运动时电子停表始终在计时，当小车灯泡近距离照射到下一个等分线上的接收管时，它使与其连接的二个三极管基极都处于饱和状态，并使两个光电耦合器导通，从而二个电子停表受到触发而产生动作，先前计时的电子停表停止计时，后面一个电子停表即刻开始计时，这样通过电子停表就可以自动地显示各个区间的运动时间。
这种电控的力学实验装置结构紧凑，造价低廉，操作方便，容易掌握，计时准确，可完成中学物理力学中多个重要实验，并且可以在初中物理实验中得到推广应用。
下面将结合附图对本实用新型作进一步的说明。
图1是本实用新型的电控力学实验装置演示图。
图2是本实用新型的电控力学实验装置小车及发光电路图。
图3是本实用新型的电控力学实验装置电路原理图。
图中1、运动木板；2.运动小车；3、砝码；4、起点线；5、6、7、8高效红外线接收管；9、发光小灯光；10、偏置电阻；11、三极管；12、光电耦合器；13、电子停表；14、偏置电阻；15、16三极管；17、偏置电阻；18、19三极管；20、光电耦合器；21、电子停表；22、偏置电阻；23、三极管；24、光电耦合器；25、电子停表。
具体实施方式
从图1可知，这种电控的力学实验装置是由运动木板(1)、运动小车(2)和砝码(3)所组成的，在运动木板(1)的上面划分为若干个距离相等的区间，在起点处(4)和各个等分线上装有高效红外线接收管(5)、(6)、(7)、(8)，每个管的两端是与控制线路相连接的，在运动小车(2)的前端底部装有一个发光小灯泡(9)。
图2是运动小车(2)及发光电路图，小灯泡(9)是安装在运动小车(2)的底部，它可近距离照射到高效红外线接收管(5)、(6)、(7)、(8)的接收光线面。这种运动小车(2)也可用2186型轨道小车替代，那么运动木板(1)将由轨道替代，同样可以在轨道壁的侧面上划分若干个相等区间，在每个等分线上分别装上高效红外线接收管(5)、(6)、(7)、(8)，其连接控制电路不改变。
图3是其电路原理图，高效红外线接收管(5)的一端与一个偏置电阻(10)及三极管(11)的基极相连，另一端则与三极管(11)的集电极相接，三极管(11)的发射极连接一个光电耦合器(12)，光电耦合器(12)的两个输出端连接电子停表(13)的公共端接头(a)和计时控制接头(b)，高效红外线接收管(6)的一端与偏置电阻(14)、三极管(15)、(16)的基极相接，另一端则与三极管(15)和(16)的基极相连，高效红外线接收管(7)与(6)的结构相同，它的一端与偏置电阻(17)、三极管(18)和(19)的基极连接，另一端则与三极管(18)、(19)的集电极相连，三极管(15)与(11)、(16)与(18)的发射极相互连接在一起，三极管(16)的发射极接一个光电耦合器(20)，这个光电耦合器(20)的两个输出端则与电子停表(21)连接，而高效红外线接收管(8)的控制线路与接收管(5)的相同，它的一端与偏置电阻(22)、三极管(23)的基极相接，另一端则与三极管(23)的集电极相连，三极管(23)与(19)的发射极相互连接在一起，然后接一个光电耦合器(24)，光电耦合器(24)的输出端连接一个电子停表(25)。
当运动小车(2)开始朝前移动时，小车上的小灯泡(9)近距离照射起点处(4)的高效红外线接收管(5)，三极管(11)的基极处于饱和状态，集电极导通，使光电耦合器(12)开始工作，其两个输出端导通，触发电子停表(13)产生动作开始计时，小灯泡(9)离开起点处(4)以后，接收管(5)不再接受到近距离光线照射，而在室内常光照射下三极管(11)的基极电流很小，集电极处于截止状态，光电耦合器(12)不能工作，其输出端断开，电子停表(13)保持计时状态不变。当运动小车(2)前进到下一个等分线处的接收管(6)时，由于小灯泡(9)近距离照射接收管(6)，使三极管(15)和(16)的基极处于饱和状态，它们的集电极导通，光电耦合器(12)和(20)开始工作，它们的输出端导通，电子停表(13)和(21)得到触发而产生运动，电子停表(13)停止计时，而电子停表(21)开始计时。同样当运动小车(2)的小灯泡(9)近距照射接收管(7)时，可使电子停表(21)和(25)得到触发而产生动作，电子停表(21)停止计时，电子停表(25)开始计时；当运动小车(2)和小灯泡(9)近距离照射接收管(8)时，电子停表(25)得到触发产生动作使之停止计时，这样就可以准确地自动记录运动小车(2)在各个区间的运动时间。如果需要的话，可以设计4个、5个或者6个电子停表进行计时，或者采用一个记忆电子停表进行自动记忆计时，其线路连接基本上与图3的相同。
权利要求1.一种由运动木板(1)、运动小车(2)、砝码(3)所组成的电控力学实验装置，其特征是在运动木板(1)上划分为若干个距离相等的区间，在起点线(4)和每个区间的等分线处设置有高效红外线接收管(5)、(6)、(7)、(8)，在运动小车(2)前端底部装有一个发光小灯泡(9)，高效红外线接收管(5)一端与三极管(11)的基极，另一端与发射极相连接，三极管(11)的发射极连接一个光电耦合器(12)，光电耦合器(12)的输出端连接电子停表(13)的公共端接头(a)和计时控制接头(b)，高效红外线接收管(6)的一端与三极管(15)和(16)的基极相接，另一端则与三极管(15)和(16)的集电极相接，三极管(15)与(11)、(16)与(18)、(19)与(23)的发射极相互连接在一起，三极管(16)发射极端接一个光电电耦合器(20)，而光电耦合器(20)的输出端连接电子停一(21)，光电耦合器(24)的输出端连接一个电子停表(25)。
2.按权利要求1所规定的电控力学实验装置，其特征是这种运动木板(1)可用轨道替代，运动小车(2)用轨道小车替代，而且可以在轨道壁侧面的各个等分线上设置高效红外线接收管(5)、(6)、(7)、(8)。
专利摘要本实用新型公开了一种电控的力学实验装置，它是在运动木板上面或者运动轨道壁侧面划分若干个相等区间，在各个等分线处装有高效红外线接收管，这些接收管与三极管，光电耦合器组成开关电路，控制与其连接的电子停表产生动作进行自动计时。这种电控的力学实验装置可替代中学物理中采用打点计时器的所有实验，而且具有计时准确，操作方便，容易掌握的特点。
文档编号G09B23/10GK2779529SQ200420104799
公开日2006年5月10日 申请日期2004年12月31日 优先权日2004年12月31日
发明者李宗彭 申请人:李宗彭