[实用新型]一种实现精确测量位移的动力学实验系统

说明书

本实用新型具体涉及一种可以精确测量位移的动力学实验系统，包括实验小车与导轨；小车包括底盘、四个车轮；车轮利用车轴安装在底盘两边；每个车轮通过车轮的边缘与导轨接触并沿设置在导轨上的轨道运动；车轮边缘的纵切面为圆弧形。设置在导轨上的轨道为两条平行的直线轨道，轨道的纵切面为圆弧形；两条轨道之间的距离大小与小车左右车轮之间的距离相对应。小车还设置光码盘与其对应的光电传感器；光码盘固定安装在其中的一个车轮的车轴上并随着车轮的转动而转动；底盘上相应位置固定设有与光码盘对应的光电传感器；光电传感器采集光码盘的数据。

技术领域

本实用新型涉及物理教学实验器材领域，具体涉及一种实现精确测量位移的动力学实验系统。

背景技术

物体的受力与运动关系是高中物理中的一项重要内容，通过对匀速直线运动、匀变速直线运动、加速直线运动的实验研究，是理解上述关系的重要方式，也是物理教学中的常用手段。现有的实验器材包括一长直板、小车、打点时器等，通过小车拉动纸带打点非时器在纸带上进行打点记录，在实验过程中将打点计时器的纸带要固定在实验小车的尾部从而得出该小车的位移。在这个过程中存在以下的实验误差（1）打点计时器的纸带安装不平衡时会影响实验的结果；（2）小车在长直板上运动时，车轮与长直板上的轨道中滚动时会产生跑偏现象，会对实验结果产生影响。因此我们提出了一种可以精确测量位移的动力学实验系统。

发明内容

1、所要解决的技术问题：

本实用新型的目的是提出一种可以精确测量位移的动力学实验系统，用来解决上述的问题。

2、技术方案：

一种实现精确测量位移的动力学实验系统，包括实验小车与导轨；其特征在于：小车包括底盘、四个车轮；所述车轮利用车轴安装在底盘两边；所述每个车轮通过车轮的边缘与导轨接触并沿设置在导轨上的轨道运动；所述车轮边缘的纵切面为圆弧形。所述设置在导轨上的轨道为两条平行的直线轨道，所述轨道的纵切面为圆弧形，所述轨道的纵切面圆弧形的弧长略大于车轮边缘的纵切面的圆弧形；所述两条轨道之间的距离大小与小车左右车轮之间的距离相等。所述小车还设置光码盘与其对应的光电传感器；所述光码盘固定安装在其中的一个车轮的车轴上并随着车轮的转动而转动；底盘上相应位置固定设有与光码盘对应的光电传感器；所述光电传感器采集光码盘的数据。

进一步地，所述车轮边缘的圆弧两边分别设置内侧直边与外侧直边，所述内侧直边与外侧直边均与车轮边缘的圆弧相连接的部位相切。

进一步地，所述内侧直边的长度比外侧直边的长度短。

3、 有益效果：

（1）在本实用新型中，因为车轮是圆弧底面，轨道也是圆弧面。当小车放置在轨道中时，两个圆弧面总是相切的。车轮在跑偏的状态下，由于车轮的圆弧底圆弧与轨道的圆弧面相切，且由两个圆弧的半径大小不变的，所以车轮跑的距离不会发生变化。现有技术中轨道的纵切面与车轮的底面均是V形，车轮正常移动时是线接触；当出现车轮跑偏的情况时，车轮与导轨之间变成了面接触从而增加了车轮的跑动距离，从而对位移的测量会产生比较大的误差。

（2）本实用新型采用了光码盘与其对应的光电传感器，通过光电传感器采集光码盘的移动的角位移来测量其中一个车轮滚动的距离作为小车的位移，更能够增加实验中测量位移的准确程度。

附图说明

图1为本实用新型的小车的底面翻转的整体结构图；

图2为本实用新型的小车的底面翻转的车轮与光电传感器的结构图

图3为本实用新型中的小车与导轨的截面图；

图4为本实用新型的小车与导轨的接触部位的放大图。

具体实施方式