1.一種物理實(shí)驗(yàn)演示裝置,其特征在于:包括底座以及設(shè)置于底座上的階梯型操作臺(tái),其中階梯型操作臺(tái)從高至低依次設(shè)置第一、二、三、四臺(tái)階,第一臺(tái)階的臺(tái)階面設(shè)置于階梯型操作臺(tái)的后背板的后側(cè)向外延伸,第二、三、四臺(tái)階的臺(tái)階面設(shè)置于階梯型操作臺(tái)的后背板的前側(cè),并且階梯型操作臺(tái)的后背板的部分作為第一臺(tái)階的臺(tái)階側(cè)面,第一、二、三、四臺(tái)階的臺(tái)階面分別與第一、二、三、四臺(tái)階的臺(tái)階側(cè)面構(gòu)成對(duì)應(yīng)的臺(tái)階;第一、二、三、四臺(tái)階的臺(tái)階側(cè)面具有不同的設(shè)置高度,分別記為S1,S2,S3和S4,并且S1,S2,S3和S4已知;
第一、二、三臺(tái)階的臺(tái)階側(cè)面的下端分別設(shè)置風(fēng)扇,第一臺(tái)階的臺(tái)階面和臺(tái)階側(cè)面相交的部分設(shè)置擋板;
每一個(gè)臺(tái)階的臺(tái)階面和臺(tái)階側(cè)面的交匯處都對(duì)應(yīng)設(shè)置有通過感測(cè)傳感器,以及分別在第二、三、四臺(tái)階面和底座上表面上設(shè)置的計(jì)時(shí)測(cè)量單元;計(jì)時(shí)測(cè)量單元包括計(jì)時(shí)器和測(cè)量單元,控制器接收到信號(hào)后控制對(duì)應(yīng)的計(jì)時(shí)測(cè)量單元中的計(jì)時(shí)器啟動(dòng),計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí),當(dāng)對(duì)應(yīng)的測(cè)量單元測(cè)量到小球落到臺(tái)階面時(shí),對(duì)應(yīng)的計(jì)時(shí)器停止計(jì)時(shí),將計(jì)時(shí)結(jié)果發(fā)送至控制器,控制器處理后將計(jì)時(shí)結(jié)果發(fā)送至顯示器進(jìn)行顯示;
顯示器、通過感測(cè)傳感器、開始鍵、驅(qū)動(dòng)單元、計(jì)時(shí)單元分別與控制器連接,驅(qū)動(dòng)單元還分別連接風(fēng)扇和擋板,用于控制風(fēng)扇的功率和擋板的打開和閉合。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置,其特征在于:第一臺(tái)階的臺(tái)階面為凹槽結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置,其特征在于:第一、二、三、四臺(tái)階的臺(tái)階面具有一定的傾斜角度。
4.如權(quán)利要求1-3所述的裝置,其特征在于:通過感測(cè)傳感器為壓力傳感器。
5.一種利用如上述權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的物理實(shí)驗(yàn)演示裝置的重力加速度測(cè)量方法,其特征在于,依次包括如下步驟:
(1)將小球放置于第一臺(tái)階的臺(tái)面上,通過開始鍵發(fā)送開始命令至處理器,處理器接收到開始命令后,控制驅(qū)動(dòng)單元同時(shí)將擋板和第一、二、三臺(tái)階對(duì)應(yīng)的風(fēng)扇打開;
(2)對(duì)應(yīng)的通過感測(cè)傳感器和計(jì)時(shí)測(cè)量單元開始測(cè)量,并將測(cè)量結(jié)果發(fā)送至控制器;
(3)控制器接收到測(cè)量結(jié)果,經(jīng)過處理后分別獲得小球在第一、二、三、四臺(tái)階的臺(tái)階側(cè)面的下落時(shí)間T1,T2,T3,T4;
(3)利用第一、二、三、四臺(tái)階的臺(tái)階側(cè)面的高度值S1,S2,S3和S4,以及小球在第一、二、三、四臺(tái)階的臺(tái)階側(cè)面的下落時(shí)間T1,T2,T3,T4,通過如下公式分別計(jì)算得到每個(gè)下落時(shí)間對(duì)應(yīng)的重力加速度值:g=2S/t2,其中S為小球的下落高度,t為小球在對(duì)應(yīng)下落高度的時(shí)間;
(4)分別將步驟(3)得到的4個(gè)重力加速度的計(jì)算值做平均后得到第一測(cè)量重力加速度;
(5)選擇不同質(zhì)量的小球,重復(fù)步驟(1)-(4),得到第二測(cè)量重力加速度;
(6)將第一測(cè)量加速度和第二測(cè)量加速度的平均值作為最終測(cè)量的重力加速度。