本實(shí)用新型涉及一種教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，具體涉及一種教學(xué)用測(cè)量加速度的實(shí)驗(yàn)裝置，屬于物理教學(xué)中教具技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在中學(xué)物理教學(xué)中，對(duì)加速度知識(shí)的掌握是一項(xiàng)重要的教學(xué)目標(biāo)，對(duì)重力加速度的測(cè)量也是中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的必修部分?，F(xiàn)有的加速度實(shí)驗(yàn)裝置一般通過落球法測(cè)重力加速度，原理簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)過程比較直觀，現(xiàn)有技術(shù)中的實(shí)驗(yàn)裝置一般在下落路徑上僅設(shè)置兩個(gè)光電門，實(shí)驗(yàn)時(shí)，測(cè)量一次下落距離和下落時(shí)間，然后，改變位于下方的光電門的位置，重復(fù)實(shí)驗(yàn)并記錄，由于實(shí)驗(yàn)是分次進(jìn)行，小鋼球第二實(shí)驗(yàn)下落時(shí)到第一個(gè)光電門的速度與第一次并不完全相同，容易導(dǎo)致產(chǎn)生誤差；另一方面使小球回落并固定到被倒置的玻璃管的頂部，然后再將玻璃管正立后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，玻璃管需要來回倒置，導(dǎo)致放置時(shí)不容易使其嚴(yán)格豎直，容易出現(xiàn)小球撞到玻璃管內(nèi)壁的情況，也導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)誤差，甚至是使實(shí)驗(yàn)失敗，需要重新調(diào)整，以至于實(shí)驗(yàn)效率低下。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，所要解決的技術(shù)問題為：提供一種測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確、使用方便、測(cè)量效率較高的用于測(cè)量重力加速度的實(shí)驗(yàn)裝置。

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為：一種用于測(cè)量重力加速度的實(shí)驗(yàn)裝置，包括玻璃管，所述玻璃管上端設(shè)置有出口，所述出口通過密封塞進(jìn)行密封，密封塞上安裝有電磁鐵，所述玻璃管內(nèi)的小鋼球通過所述電磁鐵吸附在所述玻璃管上端，所述電磁鐵的電流輸入端與主控制器電連接；所述玻璃管的外表面由上至下依次設(shè)置有第一激光光電門、第二激光光電門和第三激光光電門；所述第一激光光電門、第二激光光電門和第三激光光電門與支架固定連接，所述支架底部設(shè)置有底座，所述底座上設(shè)置有底座平面調(diào)節(jié)腳，所述第一激光光電門、第二激光光電門和第三激光光電門與主控制器雙向電連接，所述主控制器上設(shè)置有第一時(shí)間記錄模塊和第二時(shí)間記錄模塊。

所述第一激光光電門包括第一連接座、第一水平線束激光器和第一陣列接收光電二極管，所述第一連接座固定在所述玻璃管和所述支架之間，所述第一水平線束激光器和所述第一陣列接收光電二極管設(shè)置在所述第一連接座上，并分別位于所述玻璃管兩側(cè)同一水平線上；所述第二激光光電門包括第二連接座、第二水平線束激光器和第二陣列接收光電二極管，所述第二連接座固定在所述玻璃管和所述支架之間，所述第二水平線束激光器和所述第二陣列接收光電二極管設(shè)置在所述第二連接座上，并分別位于所述玻璃管兩側(cè)同一水平線上；所述第三激光光電門包括第三連接座、第三水平線束激光器和第三陣列接收光電二極管，所述第三連接座固定在所述玻璃管和所述支架之間，所述第三水平線束激光器和所述第三陣列接收光電二極管設(shè)置在所述第三連接座上，并分別位于所述玻璃管兩側(cè)同一水平線上。

所述第一水平線束激光器、所述第二水平線束激光器和所述第三水平線束激光器的控制輸入端與所述主控制器的輸出端電連接，所述第一陣列接收光電二極管、所述第二陣列接收光電二極管和所述第三陣列接收光電二極管的信號(hào)輸出端與所述主控制器的信號(hào)輸入端電連接。

所述第一連接座、所述第二連接座和所述第三連接座為圓環(huán)形。

所述玻璃管內(nèi)底部設(shè)置有緩沖墊。

所述玻璃管外部設(shè)置有鉛錘裝置。

所述玻璃管為有機(jī)玻璃制成。

所述密封塞上還設(shè)置有抽真空管，所述抽真空管與真空泵的抽氣管連接。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：

1、通過設(shè)置三個(gè)激光光電門和兩個(gè)時(shí)間記錄模塊，可以一次完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)量，不僅減小了系統(tǒng)誤差，而且還提高了實(shí)驗(yàn)效率；

2、通過與激光光電門固定連接的支架對(duì)玻璃管進(jìn)行固定，一方面使本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定，另一方面，通過支架底部的底座平面調(diào)節(jié)腳可以對(duì)玻璃管的豎直度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使玻璃管可以調(diào)節(jié)到完全豎直，避免實(shí)驗(yàn)過程中小球撞擊玻璃管的事故發(fā)生，提高了實(shí)驗(yàn)的成功率；

3、三個(gè)激光光電門均采用陣列接收光電二極管，大大增加了光電二極管接收范圍，使該實(shí)驗(yàn)裝置更容易調(diào)試，而且其反應(yīng)速度也更為靈敏，進(jìn)一步提高了實(shí)驗(yàn)的精度。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型提出的一種用于測(cè)量重力加速度的實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型提出的一種用于測(cè)量重力加速度的實(shí)驗(yàn)裝置的電路連接圖。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型的技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合具體實(shí)施例和附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例；基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

如圖1所示，本實(shí)用新型提出了一種用于測(cè)量重力加速度的實(shí)驗(yàn)裝置，包括玻璃管1，所述玻璃管1上端設(shè)置有出口，所述出口通過密封塞2進(jìn)行密封，密封塞上安裝有電磁鐵21，所述玻璃管內(nèi)的小鋼球3通過所述電磁鐵3吸附在所述玻璃管1上端，所述電磁鐵21的電流輸入端與主控制器4電連接；所述玻璃管1的外表面由上至下依次設(shè)置有第一激光光電門5、第二激光光電門6和第三激光光電門7；所述第一激光光電門5、第二激光光電門6和第三激光光電門7與支架8固定連接，所述支架8底部設(shè)置有底座81，所述底座81上設(shè)置有底座平面調(diào)節(jié)腳82，所述玻璃管1的底部固定設(shè)置在底座8上，所述底座8上設(shè)置有底板平面調(diào)節(jié)腳81，所述第一激光光電門5、第二激光光電門6和第三激光光電門7與主控制器4雙向電連接，所述主控制器4上設(shè)置有第一時(shí)間記錄模塊44和第二時(shí)間記錄模塊45。

進(jìn)一步地，所述第一激光光電門5包括第一連接座51、第一水平線束激光器52和第一陣列接收光電二極管53，所述第一連接座51固定在所述玻璃管1和所述支架8之間，所述第一水平線束激光器52和所述第一陣列接收光電二極管53設(shè)置在所述第一連接座52上，并分別位于所述玻璃管1兩側(cè)同一水平線上；所述第二激光光電門6包括第二連接座61、第二水平線束激光器62和第二陣列接收光電二極管63，所述第二連接座61固定在所述玻璃管1和所述支架8之間，所述第二水平線束激光器62和所述第二陣列接收光電二極管63設(shè)置在所述第二連接座61上，并分別位于所述玻璃管1兩側(cè)同一水平線上；所述第三激光光電門7包括第三連接座71、第三水平線束激光器72和第三陣列接收光電二極管73，所述第三連接座71固定在所述玻璃管1和所述支架8之間，所述第三水平線束激光器72和所述第三陣列接收光電二極管73設(shè)置在所述第二連接座71上，并分別位于所述玻璃管1兩側(cè)同一水平線上。

進(jìn)一步地，如圖2所示，所述第一水平線束激光器52、所述第二水平線束激光器62和所述第三水平線束激光器72的控制輸入端與所述主控制器4的輸出端電連接，所述第一陣列接收光電二極管53、所述第二陣列接收光電二極管63和所述第三陣列接收光電二極管73的信號(hào)輸出端與所述主控制器4的信號(hào)輸入端電連接。

本實(shí)用新型的一種用于測(cè)量重力加速度的實(shí)驗(yàn)裝置的工作過程如下：

(1)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：實(shí)驗(yàn)開始前，通過控制器4上的電磁鐵按鈕41使電磁鐵21通電產(chǎn)生磁性，將玻璃管1連同底座8一起倒置，玻璃管1內(nèi)的小球3滑落到玻璃管1上端時(shí)被電磁鐵21吸住，然后將玻璃管連同底座8一起正立放置到桌面上，通過底座8上的底板平面調(diào)節(jié)腳81調(diào)節(jié)玻璃管1使其成豎直狀態(tài)；

(2)實(shí)驗(yàn)開始：通過控制器4上的開始按鈕42，使電磁鐵21失電失去磁性，小鋼球做自由落體運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，所述第一水平線束激光器52、所述第二水平線束激光器62和所述第三水平線束激光器72得電發(fā)光，當(dāng)小鋼球落到第一激光光電門5所在水平面時(shí)，第一陣列接收光電二極管53產(chǎn)生擋光信號(hào)，控制器4內(nèi)的第一時(shí)間記錄模塊和第二時(shí)間記錄模塊均開始計(jì)時(shí)；當(dāng)小鋼球落到第二激光光電門6所在水平面時(shí)，第二陣列接收光電二極管63產(chǎn)生擋光信號(hào)，控制器4內(nèi)的第一時(shí)間記錄模塊結(jié)束計(jì)時(shí)，當(dāng)小鋼球落到第三激光光電門7所在水平面時(shí)，第三陣列接收光電二極管73產(chǎn)生擋光信號(hào)，控制器4內(nèi)的第二時(shí)間記錄模塊結(jié)束計(jì)時(shí)，同時(shí)，第一時(shí)間記錄模塊和第二時(shí)間記錄模塊將記錄得到的時(shí)間t1和t2顯示在顯示屏43上。

(3)計(jì)算：通過標(biāo)尺測(cè)量出第一光電門的中心和第二光電門的中心的距離h₁，以及第一光電門的中心和第三光電門的中心的距離h₂，則根據(jù)

可以得到，

因此，本實(shí)用新型的一種用于測(cè)量重力加速度的實(shí)驗(yàn)裝置，可以一次實(shí)驗(yàn)即測(cè)出重力加速度的值，不用多次倒置玻璃管使小球回到頂部，也不需要移動(dòng)光電門的位置，實(shí)驗(yàn)效率高；并且，由于一次實(shí)驗(yàn)可以測(cè)出兩組時(shí)間數(shù)據(jù)，一方面避免了兩次實(shí)驗(yàn)的計(jì)時(shí)初始時(shí)間小球速度不一樣導(dǎo)致的實(shí)驗(yàn)誤差，另一方面，由于小球下落一段時(shí)間才開始計(jì)時(shí)，也避免了電磁鐵斷電后的剩磁對(duì)小球速度的影響，因此減小了系統(tǒng)誤差，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更為準(zhǔn)確。

進(jìn)一步地，所述第一連接座51、所述第二連接座62和所述第三連接座63可以為圓環(huán)形，通過螺栓固定套設(shè)在所述玻璃管上。

進(jìn)一步地，所述玻璃管1內(nèi)底部設(shè)置有緩沖墊11，可以避免小球?qū)ΣＡЧ艿膹?qiáng)烈撞擊。

進(jìn)一步地，所述玻璃管外部可以設(shè)置有鉛錘裝置，鉛錘裝置用于在調(diào)節(jié)底座時(shí)觀察玻璃管1的豎直狀況，以免實(shí)驗(yàn)過程中，小鋼球下落時(shí)撞擊到玻璃管1的內(nèi)壁導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。

進(jìn)一步地，所述玻璃管為有機(jī)玻璃制成。

進(jìn)一步地，所述密封塞上還可以設(shè)置抽真空管22，所述抽真空管22與真空泵的抽氣管連接，用于對(duì)玻璃管1內(nèi)的真空度進(jìn)行調(diào)節(jié)。

上面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例作了詳細(xì)說明，但是本實(shí)用新型并不限于上述實(shí)施例，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本實(shí)用新型宗旨的前提下作出各種變化。