[发明专利]消除系统误差的教学用实验装置

说明书

本发明公开了一种消除系统误差的教学用实验装置，其包括：滑道，其配置成倾斜度可调节；运动件，其配置成沿着所述滑道限制的方向运动；计重件，其数量为多个，各个所述计重件预先标定有对应的质量，并且可选择地装载于所述运动件上；摩擦调节装置，其用于调节所述运动件与所述滑道之间的摩擦力大小；运动作用装置，其具有第一状态和第二状态，其中，所述运动作用装置在所述第一状态下抵触所述运动件以提供作用力于所述运动件，并且在所述第二状态下脱离与所述运动件抵触以停止提供作用力于所述运动件；加速测量装置，其与所述运动件连接以测量所述运动件在运动过程中的加速度。本发明提供的教学用实验装置，可以消除系统误差，提高实验成功率。

技术领域

本发明涉及实验装置技术领域，尤其涉及消除系统误差的教学用实验装置。

背景技术

在利用传统的实验装置进行牛顿第二定律的验证实验中，以小盘及其内的砝码的总重力代替小车受到的拉力，而实际上，小车受到的拉力要小于小盘及其内的砝码的总重力，因而存在系统误差，其中，小盘及其内的砝码的总质量越接近小车的质量，系统误差就越大；反之，小盘及其内的砝码总质量越小于小车的质量，系统误差就越小。

由于系统误差的存在，在利用传统的实验装置进行牛顿第二定律的验证实验时，需要精确控制小盘及其内的砝码的总质量，尽力避免因系统误差较大而导致实验失败。由于在实验过程中，砝码的增减将带来系统误差的变化，这使得实验操作者的操作显得畏首畏尾，非常不便，实验体验性差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种消除系统误差的教学用实验装置，以解决现有技术的教学用实验装置存在系统误差的技术问题。

本发明的目的采用以下技术方案实现：

一种消除系统误差的教学用实验装置，包括：

滑道，其配置成倾斜度可调节；

运动件，其配置成沿着所述滑道限制的方向运动；

计重件，其数量为多个，各个所述计重件预先标定有对应的质量，并且可选择地装载于所述运动件上；

摩擦调节装置，其用于调节所述运动件与所述滑道之间的摩擦力大小；

运动作用装置，其具有第一状态和第二状态，其中，所述运动作用装置在所述第一状态下抵触所述运动件以提供作用力于所述运动件，并且在所述第二状态下脱离与所述运动件抵触以停止提供作用力于所述运动件；

加速测量装置，其与所述运动件连接以测量所述运动件在运动过程中的加速度。

通过运动作用装置提供作用力于运动件，使运动件沿着滑道限制的方向运动，当运动作用装置停止提供作用力于运动件时，运动件只受到摩擦力的作用并且在摩擦力作用下减速，进而通过加速测量装置进行测量可以获得其负方向加速度，其中，在没有装载任何计量件的情况下，通过摩擦调节装置调节运动件与滑道之间的摩擦力大小，可以得到运动件在不同摩擦力作用下的负方向加速度，其中，运动件的摩擦力相当于负方向作用力，从而可以验证运动件的质量一定时，加速度与作用力成正比；其中，通过在运动件上加载计重件调节运动件的质量，通过调节滑道的倾斜度而使运动件的重力在滑道方向上的分力抵消因运动件的摩擦面上的压力增加而导致的摩擦力增加，使得每次调节运动件的质量时，运动件的摩擦力大小可以保持不变，从而通过测量不同质量的运动件在相同摩擦力作用下的负方向加速度，可以验证运动件的作用力一定，加速度与质量成反比；根据上述教学用实验装置可以进行牛顿第二定律实验，不需要设置滑轮、细线和砝码，更不需要精确控制小车与砝码之间的质量关系，从而消除因此造成的系统误差，降低实验难度；利用本发明的教学用实验装置进行试验，加速度与作用力成正比、加速度与质量的实验拟合图形不会因系统误差而产生变形，提高实验成功率。

可选地，所述滑道配置为导轨；所述运动件设有导轨孔或者导轨槽，所述导轨从所述导轨孔或者导轨槽中穿过。