[实用新型]探究加速度与力、质量关系的装置

说明书

本实用新型公开了探究加速度与力、质量关系的装置，包括架台、气垫导轨、滑块、光电门、数字计时器、气源箱；所述探究加速度与力、质量关系的装置包括调节杆，所述调节杆垂直固连在架台上方一端，所述调节杆的一侧从下到上均布设有卡槽，所述气垫导轨的一端搭放在架台上，所述气垫导轨的另一端通过卡槽搭放在调节杆上；所述调节杆、架台、气垫导轨上设有刻度。本实用新型可以避免因为平衡摩擦力引起的误差；根据现有物理教材前一节知识而设计，学生很容易想到；由数据绘制图表更方便；对建构物理模型有较大的促进作用，也能为学习牛顿运动定理的内容做好铺垫；与人教版必修二教材中实验方案相比更全面。

技术领域

本实用新型涉及物理实验装置技术领域，具体是指探究加速度与力、质量关系的装置。

背景技术

对于传统的探究加速度与力、质量关系的实验，认为砝码与砝码盘的总重力就是小车所受到的拉力大小，其实是一种近似，随着砝码的增加这种误差会增加，高中学生对传统的方案，有关近似法的理解有一定困难，其原因是，教材中提供的传统方案因实验原理不完善而造成了系统误差，另外，小车在木板上运动时必然会受到摩擦力的作用，所以要平衡摩擦力，且在平衡摩擦力时，可把有打点计时器的那一端木板适当抬高，给小车一个初速度，若车子能匀速下滑，则小车所受的摩擦力和其重力沿斜面向下的分力平衡，平衡摩擦时，很容易造成误差，应用打点计时器和纸带计算时计算点多，过于复杂，测量距离时偶然误差大。因此需要一种通过力的分解，找到重力沿斜面向下的分力提供合力的装置，减小误差，使学生从物理现象的观察和物理实验的研究分析中归纳出结论，使学生的思维得到训练。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服上述技术的缺陷，提供探究加速度与力、质量关系的装置。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案为探究加速度与力、质量关系的装置：包括架台、气垫导轨、滑块、光电门、数字计时器、气源箱；所述探究加速度与力、质量关系的装置包括调节杆，所述调节杆垂直固连在架台上方一端，所述调节杆的一侧从下到上均布设有卡槽，所述气垫导轨的一端搭放在架台上，所述气垫导轨的另一端通过卡槽搭放在调节杆上；所述调节杆、架台、气垫导轨上设有刻度。

作为改进，所述气源箱与气垫导轨的进气口连接。

作为改进，所述光电门与数字计时器连接。

作为改进，所述光电门、数字计时器、气源箱与电源连接。

本实用新型与现有技术相比的优点在于：

1、通过气垫导轨消除摩擦力的影响，避免因为平衡摩擦力引起的误差；

2、设计思想是根据现有物理教材前一节知识而设计，根据学生的思维能力，学生很容易想到用滑块重力沿斜面向下的分力来充当滑块的合力，并且这个合力是恒定的，不会出现系统误差；

3、在探究滑块质量一定，滑块的加速度与合力的关系时，用高度h来代替滑块的的合力；用来代替滑块的加速度，高度h可以由支架上的刻度直接读出，时间t可以由数字计时器直接读出，通过间接的方法来找到加速度与力的关系，这样在记录数据和处理数据时更简单；在探究滑块所受合力一定，滑块的加速度与质量的关系时，因为要确保合力不变，所以滑块的质量m与气垫导轨的高度h的乘积不变，故探究滑块的加速度与质量的关系时，可以探究与h的关系，这个关系刚好满足正比关系，这样学生就能很直观得出滑块合力不变时，滑块的加速度与质量成反比的结论，就不需要再画反比曲线了；

4、光滑斜面是高中物理中最常用的物理模型之一，通过本实用新型让学生感受与光滑斜面最相近的物理模型，学生通过对气垫导轨斜面模型的实践操作，对建构物理模型有较大的促进作用，也能为学习牛顿运动定理的内容做好铺垫；