一种斜面加速度实验装置的制作方法

本发明涉及物理教学用具技术领域，特别是涉及一种斜面加速度的实验装置。

背景技术：

斜面加速度实验的目的验证小车在斜面上运动的加速度，把小车放在斜面上时，在重力的作用下，斜面上的小车沿斜面向下滚动，重力加速度是竖直向下的，平行于斜面的重力加速度分量是gsinθ，这是忽略摩擦后小车的净加速度，为了测量这个加速度，使小车从静止启动，根据匀变速直线运动的规律，相邻的相等的时间间隔内的位移差相等，△s＝at²,即可计算出实际的由于重力加速g引起的加速度。

目前，在做斜面加速度实验时，小车在斜面上向下滑动时，小车会获得一个速度，为了让小车停下来，一般在斜面的下端设置一个挡板，通过挡板的阻挡作用以使小车停下，在此过程中，小车会和挡板产生一个碰撞，实验中经常会出现小车被撞坏的情况，增加了实验器材的成本。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种斜面加速度的实验装置，以使小车运动至平面滑板时自动通过刹车制动，制动可靠且安全，可有效避免小车因碰撞而损坏。

本发明提供了一种斜面加速度实验装置，包括倾斜滑板、水平滑板、打点计时器、纸带和小车；所述倾斜滑板的下端与水平滑板顺接，所述打点计时器安装在倾斜滑板上部的上侧面，所述纸带穿过打点计时器并与小车的后端相连；所述小车包括车体和制动机构；所述车体的前部安装有前轮轴，所述前轮轴的两端均安装有前滚轮，车体的后部安装有后轮轴，所述后轮轴的两端均安装有后滚轮，后轮轴的中部套设有可与磁铁吸附的第一吸附件；所述制动机构包括安装在车体内的电源、第一电磁铁、水银开关、拉簧和拉簧座；所述电源、第一电磁铁和水银开关依次通过导线首尾串联以形成回路，所述水银开关在车体倾斜时断开以使该回路断开，水银开关在车体水平时闭合以使该回路闭合；所述第一电磁铁设置在第一吸附件的前侧，第一电磁铁的后部设置有与该第一吸附件相匹配的弧形凹槽，所述拉簧座固定在第一电磁铁前侧的车体上，所述拉簧的两端分别与拉簧座和第一电磁铁连接。

本发明的小车在斜面滑板上自由滑动时，打点计时器每隔0.02s在纸条上打下一个点，即可通过打点的纸条测量出相相等的时间间隔内的位移差，从而计算出由于重力加速g引起的加速度。因为重力的关系，水银开关的水银水珠会向容器中较低的地方流去，本发明的小车位于倾斜滑板上时，水银开关的水银水珠处于使其断开的位置，第一电磁铁处于断电状态，拉簧向前拉动第一电磁铁，使得第一电磁体与第一吸附件分离，制动机构处于不工作状态，小车可以自由滑动，当小车运动至水平滑板时，小车的角度改变，使得水银开关的水银水珠流动至使其闭合的位置，第一电磁体通电并产生吸附力，第一电磁体与第一吸附件之间的吸引力大于拉簧的拉力，使得第一电磁体向第一吸附件运动，第一电磁体的弧形凹槽与第一吸附件接触，这样，即可通过弧形凹槽与第一吸附件之间的摩擦力进行自动，使得小车减速并停下，相比传统的通过小车与挡板碰撞的制动方法，本发明的制动可靠且安全，有效地避免了小车因碰撞而损坏。

进一步地，所述第一电磁铁两侧的车体上安装有导轨，所述第一电磁铁可前后滑动地安装在两导轨之间。导轨可以限制第一电磁铁左右移位，第一电磁铁只能在导轨之间前后滑动。

进一步地，所述第一电磁铁的弧形凹槽内覆盖有一层橡胶板，吸附时，第一电磁铁通过所述橡胶板与第一吸附件接触。橡胶板可以增大对第一吸附件的摩擦力，提升制动效果。

进一步地，所述第一吸附件为钢轴套。

进一步地，还包括底板，所述水平滑板安装在底板上，所述倾斜滑板的下端通过销轴与水平滑板连接，以使倾斜滑板可绕销轴转动，所述倾斜滑板的下方设置有支撑在该倾斜滑板与底板之间的气动缸，所述气动缸的上端与倾斜滑板铰接，气动缸的下端与底板铰接。采用上述结构，即可通过气动缸的伸缩来控制倾斜滑板的倾斜角度，从而可以通过不同坡度的倾斜滑板来验证加速度，使得实验的数据更丰富。

进一步地，所述销轴的一侧设置有量角器，该量角器的圆心位于所述底板的上表面与倾斜滑板的下表面的相交线上。通过量角器，即可测得倾斜滑板的倾斜角度，使用方便。

进一步地，所述倾斜滑板与水平滑板的连接处的上侧安装有弹性过渡板，该弹性过渡板的后侧与倾斜滑板平滑连接，弹性过渡板的前侧与水平滑板平滑连接。弹性过渡板具有弹性，无论如何调整倾斜滑板与水平滑板之间的角度，弹性过渡板总能使倾斜滑板与水平滑板平顺连接，从而保证了小车平稳地从倾斜滑板滑动到水平滑板。

进一步地，所述打点计时器的前端设置有第二电磁铁，所述小车的后端设置有可与磁铁吸附的第二吸附件，所述第二电磁铁与第二吸附件相吸引。第二电磁铁通电，通过打点计时器的第二电磁铁吸力作用将小车暂时固定在倾斜滑板的对应位置，第二电磁铁断电后，第二吸附件失去第二电磁铁的吸力作用，小车沿倾斜滑板滑下，便于控制小车的初速度。

进一步地，所述打点计时器为电火花计时器。

本发明的有益效果体现在：本发明的小车运动至平面滑板时自动通过刹车制动，制动可靠且安全，有效避免了小车因碰撞而损坏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的器件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各器件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实施例的结构示意图；

图2为本实施例的小车的内部结构示意图；

图3为本实施例的制动机构的结构示意图。

附图中，1表示倾斜滑板；2表示水平滑板；3表示打点计时器；4表示纸带；5表示小车；51表示车体；52表示前轮轴；53表示前滚轮；54表示后轮轴；55表示后滚轮；56表示第一吸附件；57表示电源；58表示第一电磁铁；581表示弧形凹槽；582表示橡胶板；59表示水银开关；510表示拉簧；511表示拉簧座；512表示导线；513表示导轨；6表示底板；7表示销轴；8表示气动缸；9表示量角器；10表示弹性过渡板；11表示第二电磁铁；12表示第二吸附件。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本专利的保护范围。

如图1-图3所示，本发明实施例提供了一种斜面加速度实验装置，包括倾斜滑板1、水平滑板2、打点计时器3、纸带4、小车5和底板6，倾斜滑板1和水平滑板2均安装在底板6上，倾斜滑板1的下端与水平滑板2顺接，本实施例的打点计时器3优选为为电火花计时器，打点计时器3安装在倾斜滑板1上部的上侧面，纸带4穿过打点计时器3并与小车5的后端相连，小车5在斜面滑板上自由滑动时，打点计时器3每隔0.02s在纸条上打下一个点，即可通过打点的纸条测量出相相等的时间间隔内的位移差，从而计算出由于重力加速g引起的加速度。

参照图2和图3，小车5包括车体51和制动机构，车体51的前部安装有前轮轴52，前轮轴52的两端均安装有前滚轮53，车体51的后部安装有后轮轴54，后轮轴54的两端均安装有后滚轮55，后轮轴54的中部套设有可与磁铁吸附的第一吸附件56，本实施例的第一吸附件56优选为钢轴套；制动机构包括安装在车体51内的电源57、第一电磁铁58、水银开关59、拉簧510和拉簧座511；电源57、第一电磁铁58和水银开关59依次通过导线512首尾串联以形成回路，水银开关59在车体51倾斜时断开以使该回路断开，水银开关59在车体51水平时闭合以使该回路闭合；第一电磁铁58设置在第一吸附件56的前侧，第一电磁铁58两侧的车体51上安装有导轨513，第一电磁铁58可前后滑动地安装在两导轨513之间，这样导轨513可以限制第一电磁铁58左右移位，第一电磁铁58只能在导轨513之间前后滑动，第一电磁铁58的后部设置有与第一吸附件56相匹配的弧形凹槽581，拉簧座511固定在第一电磁铁58前侧的车体51上，拉簧510的两端分别与拉簧座511和第一电磁铁58连接。

因为重力的关系，水银开关59的水银水珠会向容器中较低的地方流去，本实施例的小车5位于倾斜滑板1上时，水银开关59的水银水珠处于使其断开的位置，第一电磁铁58处于断电状态，拉簧510向前拉动第一电磁铁58，使得第一电磁体与第一吸附件56分离，制动机构处于不工作状态，小车5可以自由滑动，当小车5运动至水平滑板2时，小车5的角度改变，使得水银开关59的水银水珠流动至使其闭合的位置，第一电磁体通电并产生吸附力，第一电磁体与第一吸附件56之间的吸引力大于拉簧510的拉力，使得第一电磁体向第一吸附件56运动，第一电磁体的弧形凹槽581与第一吸附件56接触，这样，即可通过弧形凹槽581与第一吸附件56之间的摩擦力进行自动，使得小车5减速并停下。

本实施例可在第一电磁铁58的弧形凹槽581内覆盖一层橡胶板582，吸附时，第一电磁铁58通过橡胶板582与第一吸附件56接触，橡胶板582可以增大对第一吸附件56的摩擦力，提升制动效果。

本实施例通过小车5内部的制动机构制动，相比传统的通过小车5与挡板碰撞的制动方法，本实施例的制动可靠且安全，有效地避免了小车5因碰撞而损坏。

倾斜滑板1的下端通过销轴7与水平滑板2连接，以使倾斜滑板1可绕销轴7转动，倾斜滑板1的下方设置有支撑在该倾斜滑板1与底板6之间的气动缸8，气动缸8的上端与倾斜滑板1铰接，气动缸8的下端与底板6铰接，这样，即可通过气动缸8的伸缩来控制倾斜滑板1的倾斜角度，从而可以通过不同坡度的倾斜滑板1来验证加速度，使得实验的数据更丰富。销轴7的一侧设置有量角器9，该量角器9的圆心位于底板6的上表面与倾斜滑板1的下表面的相交线上，通过量角器9，即可测得倾斜滑板1的倾斜角度，使用方便。

倾斜滑板1与水平滑板2的连接处的上侧安装有弹性过渡板10，该弹性过渡板10的后侧与倾斜滑板1平滑连接，弹性过渡板10的前侧与水平滑板2平滑连接，弹性过渡板10具有弹性，无论如何调整倾斜滑板1与水平滑板2之间的角度，弹性过渡板10总能使倾斜滑板1与水平滑板2平顺连接，从而保证了小车5平稳地从倾斜滑板1滑动到水平滑板2。

打点计时器3的前端设置有第二电磁铁11，小车5的后端设置有可与磁铁吸附的第二吸附件12，第二电磁铁11与第二吸附件12相吸引，第二电磁铁11通电，通过打点计时器3的第二电磁铁11吸力作用将小车5暂时固定在倾斜滑板1的对应位置，第二电磁铁11断电后，第二吸附件12失去第二电磁铁11的吸力作用，小车5沿倾斜滑板1滑下，便于控制小车5的初速度。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。