[实用新型]一种探究牛顿第二定律的实验装置

说明书

本实用新型提供了一种探究牛顿第二定律的实验装置，涉及物理实验教学用具技术领域，包括轨道、小桶、滑动设于所述轨道上的小车、设于轨道一端的定滑轮、一端固定于小车上的细线，所述细线的另一端通过所述定滑轮与小桶固定，还包括数据采集器、设于所述小车上的力传感器和位移传感器。本实用新型能通过位移传感器发射器、位移传感器接收器直接而实时测出小车移动的位移，并通过力传感器直接而实时测出小车所受的拉力，因此使用本实用新型探究牛顿第二定律的实验装置，实验过程和结果形象、直观、准确，避逸了学生因实验误差画出的图不能足以验证了牛顿第二定律的情况，从而消除学生疑虑，使实验操作更加简单。

技术领域

本实用新型涉及一种探究牛顿第二定律的实验装置，属于物理实验教学用具技术领域。

背景技术

根据牛顿第二定律a=F/m , 结合“控制变量法”，当m不变时a和F成正比；当F不变时，a和m成反比。

为了探究牛顿第二定律，现有技术中，用到的实验仪器有电磁打点计时器、纸带、复写纸、低压交流电源、小车、沙桶、砝码、定向滑轮等，靠计算实验过程中在纸带上留下的点计算得到质量与加速度的关系，从而达到探究牛顿第二定律的目的。但传统的实验方法采用打点计时器，与纸带之间会产生较大的摩擦，容易造成实验结果不准确；各实验器材之间的安装麻烦，纸带容易出现断裂，打点过程中漏点的现象；计算比较麻烦，影响实验效率；实验结果比较死板，不能直观反映实验结果各变量之间的关系。

在现有技术中，还有一种传统实验装置，采用超声波测距方式测量位移，由于超声波原理测距存在一定的盲区，因此在操作是有一定的难度，另外传统实验装置利用小车外挂重物的重力来替代小车在行进过程中所受的拉力，这种方式很不科学，因为小车在行进过程中存在摩擦力，该重力实际比小车所受到的拉力偏大，因此导致实验结果不准确。

有鉴于此，本申请人对此进行专门研究，开发出一种探究牛顿第二定律的实验装置，本案由此产生。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型提供了一种探究牛顿第二定律的实验装置，使简化实验操作，提高实验效率和实验结果的准确性。

为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：

一种探究牛顿第二定律的实验装置，包括轨道、小桶、滑动设于所述轨道上的小车、设于轨道一端的定滑轮、一端固定于小车上的细线，所述细线的另一端通过所述定滑轮与小桶固定，还包括数据采集器、设于所述小车上的力传感器和位移传感器。力传感器用于实时检测小车受到的拉力，位移传感器用于实时检测小车通过的位移。

作为优选，所述力传感器和位移传感器均通过无线方式向数据采集器传输信号，数据采集器是指：现场实时对数据进行采集然后传输或者储存的自动化设备，数据采集器与计算机相连，将信号传送至计算机进行处理。无线方式传输信号不仅可以使实验装置更加简单，还避免了有线所带来的误差，提高实验结果的精确度。

作为优选，所述小车的车轮上设有磁铁。磁铁作为位移传感器测量并计算位移的目标侧量物。

作为优选，所述小桶内设有砝码。砝码的数量和质量可根据实验探究需要增减。

本实用新型的工作原理：

小车内部的力传感器和位移传感器，可以实时测量小车所受到的拉力及小车所行驶的距离，对位移进行二次求导计算出加速度a，从而可以方便地验证牛顿第二定律F=ma。

本实用新型能实现如下技术效果：

本实用新型探究牛顿第二定律的实验装置能通过位移传感器发射器、位移传感器接收器直接而实时测出小车移动的位移，并通过力传感器直接而实时测出小车所受的拉力，因此使用本实用新型探究牛顿第二定律的实验装置，实验过程和结果形象、直观、准确，避逸了学生因实验误差画出的图不能足以验证了牛顿第二定律的情况，从而消除学生疑虑，使实验操作更加简单。