[实用新型]一种基于电磁弹射的牛顿第二定律探究实验仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种物理教学实验装置，具体地说是一种基于电磁弹射的牛顿第二定律探究实验仪。

背景技术

牛顿第二定律，是指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，用数学表达式可以写成F＝ma。作为运动学与力学的桥梁，牛顿第二定律在高中阶段的物理学习中占有举足轻重的地位。高中物理的另一重要章节是关于电磁相互作用的，由于电场和磁场是一种看不见、摸不着的存在，学生理解起来会比较抽象。因此，如果能够发明一种实验装置让学生探究F、m、a三者之间的关系，同时又能方便观察和理解电磁相互作用，必将有助于学生对物理公式和物理现象的理解和掌握。

发明内容

本实用新型的技术任务是针对现有技术的不足，提供一种基于电磁弹射的牛顿第二定律探究实验仪，以克服传统物理公式和物理现象不利于学生理解和掌握的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于电磁弹射的牛顿第二定律探究实验仪，包括力学导轨，力学导轨上滑动卡接有承重滑台；

所述力学导轨包括两条相平行的电磁导轨，承重滑台采用弹射方式在两电磁导轨之间水平移动，承重滑台上设有若干个用于容纳箭形击锤的配重放置槽，箭形击锤的箭头部伸出承重滑台边缘并指向承重滑台的滑动方向；

所述每个电磁导轨内均设有用于加速预弹射承重滑台水平移动的电磁线圈，且相邻电磁线圈之间通过连接导线相连接，力学导轨一侧设有用于承载并测量预弹射箭形击锤弹射瞬间所承受力的电子测力组件，力学导轨下方设有用于测定预弹射箭形击锤质量的质量测量组件，力学导轨两侧对称设有用于测定预弹射箭形击锤弹射速度的测速组件；

上述力学导轨上靠近电子测力组件一侧配合设有用于阻挡承重滑台的滑台挡板，上述电子测力组件、质量测量组件、测速组件和电磁线圈均与PLC电连接。

上述一种基于电磁弹射的牛顿第二定律探究实验仪，当预弹射箭形击锤的箭头部经过测速组件时，测速组件触发PLC芯片内部的震荡器开始计时，当预弹射箭形击锤的箭尾部经过测速组件时，震荡器计时结束，计时数据、预弹射箭形击锤弹射速度数据由PLC编程计算后转化为预弹射箭形击锤弹射加速度。

所述电子测力组件包括电子测力计，电子测力计安装在力学导轨一侧的测力计固定座，电子测力计的承力端设有击锤通道和击锤卡槽，箭形击锤的箭头部穿过击锤卡槽伸入击锤通道中，电子测力计信号线接头与PLC电连接，用于采集预弹射箭形击锤弹射瞬间所承受力。

所述质量测量组件包括电子称，电子称的信号输出端与PLC电连接。

所述测速组件包括对称分设在力学导轨两侧、并与PLC电连接的激光测速计发射头和激光测速计接收头。

所述配重放置槽与箭形击锤之间采用卡接方式固定。

所述箭形击锤上固定安装多个稳定翼。

本实用新型的一种基于电磁弹射的牛顿第二定律探究实验仪与现有技术相比，所产生的有益效果是，

1、设计有质量测量组件，可以测量箭形击锤的质量值m，并将此值显示在PLC控制面板上，为计算提供依据；

2、设计有两条相平行的电磁导轨，每个电磁导轨内均设有用于加速预弹射承重滑台水平移动的电磁线圈，且相邻电磁线圈之间通过连接导线相连接，箭形状击锤夹在两条导轨之间组成一个电磁弹射组件，使用时，两电磁导轨轨接入电源，电流经一电磁导轨流向箭形击锤再流向另一电磁导轨产生强磁场，磁场与电流相互作用，产生强大的安培力推动箭形击锤，能够产生很大加速度a；

3、设计有激光测速组件，能够将箭形击锤的发射速度准确的测量出来，当预弹射箭形击锤的箭头部经过测速组件时，测速组件触发PLC芯片内部的震荡器开始计时，当预弹射箭形击锤的箭尾部经过测速组件时，震荡器计时结束，计时数据、预弹射箭形击锤弹射速度数据由PLC编程计算后转化为预弹射箭形击锤弹射加速度a，显示在PLC控制面板上；

4、设计有电子测力组件，能够有效的测量被箭形击锤击中的瞬间所承受的安培力F，通过数据线将数据传输到PLC控制面板上进行显示。

综上，本实用新型的一种基于电磁弹射的牛顿第二定律探究实验仪，其结构简单，使用方便，设计科学合理，方便学生理解和掌握传统物理公式和物理现象。

附图说明

附图1为本实用新型的主视结构示意图；

附图2为本实用新型的俯视结构示意图；

附图3为本实用新型的等轴测图；

附图4为本实用新型的另一等轴测图。