动量定理实验器的制作方法

本实用新型涉及一种实验器，具体来讲是一种动量定理实验器，属于教学实验设备技术领域。

背景技术：

动量实验是高中物理中的一个重要内容，多用气垫导轨做动量实验。气垫导轨是一种现代化的力学实验仪器。它利用小型气源将压缩空气送入导轨内腔。空气再由导轨表面上的小孔中喷出，在导轨表面与滑行器内表面之间形成很薄的气垫层。滑行器就浮在气垫层上，与轨面脱离接触，因而能在轨面上做近似无阻力的直线运动，极大地减小了以往在力学实验中由于摩擦力引起的误差，使实验结果接近理论值，但是这种设备一般需要较大的体积和长度，而且形成气垫时会有空压机的噪音，影响实验的演示和观察。

技术实现要素：

本实用新型所解决的技术问题在于提供一种结构小巧、测量精确的动量定理实验器。

本实用新型专利是通过以下技术方案实现的：

一种动量定理实验器，包括弹射装置、弹射球、发射管、光电门和力传感器，弹射装置和力传感器分别置于发射管的两端，光电门的检测光路横穿弹射装置和力传感器间的发射管，弹射球置于发射管内并可在弹射装置和力传感器间来回滚动，光电门和力传感器分别与数据采集装置通讯连接。

工作过程和原理：物体动量的增量等于它所受合外力的冲量即

Ft = Δvm = m*v₂ - m*v₁，

实验中，通过弹射器将小球弹出，小球会碰撞微力传感器前端的弹簧，然后被弹回，在此过程中，光电门可以测量出小球碰撞前后的速度值(v₁,v₂)，结合小球的质量m可以求得小球碰撞前后的动量及动量的变化量；微力传感器可以测得小球碰撞过程中的受力的大小以及该力的变化过程，进而可以得出小球所受的冲量大小。经过实验数据对比，小球碰撞过程中所受的冲量等于它的动量的变化量，从而验证动量定理。

本实用新型进一步限定的技术方案为：

进一步的，弹射装置包括撞击杆和撞击座，撞击杆主要由杆体和分别置于杆体两端的撞击端和拉手；撞击座为一端封口的中空圆柱体，其未封口端与发射管的一端套接，撞击座的封口端上设有供撞击杆杆体来回滑动的通孔，撞击杆的撞击端置于撞击座中，撞击杆的把手置于发射管外，在撞击杆撞击端与撞击座封口内侧壁间的杆体上套接有压簧，在撞击杆把手和撞击座封口外侧壁间的杆体上套接有拉簧。

进一步的，力传感器的感应端设有弹性缓冲器，弹性缓冲器延伸入发射管中。

进一步的，发射管和撞击座均为透明状。

进一步的，还包括扑捉器，扑捉器包括套接在发射管外的U型弹簧和插在U型弹簧开口处的扑捉板，发射管在U型弹簧的开口处预留有一条供扑捉板横穿发射管的缺口，扑捉板到发射管内壁的最大垂直距离与弹射球的直径基本一致，撞击座侧壁上刻划有长度标尺，长度标尺的量程与撞击杆杆体的弹射行程基本一致。

进一步的，还包括用于承载弹射装置、发射管、光电门和力传感器的底座，所述底座上设水平调节螺栓。

进一步的，弹射球为钢球或塑料球。

进一步的，扑捉板和发射管的内壁相互衔接以界定出一个刚好将弹射球卡在其内的狭小通道，当弹射球卡接在所述扑捉板与发射管间时，弹射球处于撞击杆的弹射行程内。

本实用新型的有益效果为：一体化设计，小巧美观，测量时不需要额外搭建或组装，操作简便；内置光电门和力传感器，数据采集连续、准确。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为扑捉器的结构示意图。

图中：缓冲器1，发射管2，钢球3，扑捉器4，弹射装置5，调节螺钉6，光电门7，力传感器8，U型弹簧4.1，扑捉板4.2。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于了解，现结合附图进一步阐述本实用新型专利是如何实施的：

一种动量定理实验器，如图1所示，包括上设水平调节螺钉6底座和置于底座上的弹射装置5、钢球3、发射管2、光电门7和力传感器8，弹射装置5和力传感器8分别置于发射管2的两端，光电门7的检测光路横穿弹射装置5和力传感器8间的发射管2，钢球3置于发射管2内并可在弹射装置5和力传感器8间来回滚动，光电门7和力传感器8分别与数据采集装置通讯连接。弹射装置5包括撞击杆和撞击座，撞击杆主要由杆体和分别置于杆体两端的撞击端和拉手；撞击座为一端封口的中空圆柱体，其未封口端与发射管2的一端套接，撞击座的封口端上设有供撞击杆杆体来回滑动的通孔，撞击杆的撞击端置于撞击座中，撞击杆的把手置于发射管2外，在撞击杆撞击端与撞击座封口内侧壁间的杆体上套接有压簧，在撞击杆把手和撞击座封口外侧壁间的杆体上套接有拉簧。力传感器的感应端设有弹性缓冲器1，弹性缓冲器1延伸入发射管2中。发射管2和撞击座均为透明状。撞击座侧壁上刻划有长度标尺，长度标尺与撞击杆杆体平行。

扑捉器4如图2所示，包括套接在发射管2外的U型弹簧4.1和插在U型弹簧4.1开口处的扑捉板4.2，发射管2在U型弹簧4.1的开口处预留有一条供扑捉板4.2横穿的缺口，扑捉板4.2到发射管2内壁的最大垂直距离与弹射球的直径基本一致，钢球碰撞缓冲器后，会反弹回去并被扑捉板压住，和各装置避免了小球在发射管中来回反复滚动现象的发生；

实验中，通过弹射器将小球弹出，小球会碰撞微力传感器前端的弹簧，然后被弹回，在此过程中，光电门可以测量出小球碰撞前后的速度值(v1,v2)，结合小球的质量m可以求得小球碰撞前后的动量及动量的变化量；微力传感器可以测得小球碰撞过程中的受力的大小以及该力的变化过程，进而可以得出小球所受的冲量大小。经过实验数据对比，小球碰撞过程中所受的冲量等于它的动量的变化量，从而验证动量定理。