本實用新型涉及物理實驗裝置領域。

背景技術：

在高中物理實驗中，涉及到牛頓第二定律的驗證實驗，傳統(tǒng)實驗中利用一端帶滑輪的木板、墊塊、小車、打點計時器、拉繩、砝碼、紙帶等實驗裝置進行實驗，在準備階段，較為重要的環(huán)節(jié)時需要利用墊塊調節(jié)木板的傾斜角度，時小車能夠勻速移動，以達到平衡摩擦力的效果，傳統(tǒng)的調節(jié)方式中，墊塊的移動性較強，在前后移動墊塊進行調節(jié)時，墊塊的移動距離不好精確把握，導致移動距離偏大而造成木板角度調節(jié)較大，影響調節(jié)過程，且僅依靠墊塊與實驗桌之間的摩擦力對墊塊位置進行固定，墊塊與實驗桌之間、墊塊與木板之間等容易發(fā)生相對移動，而造成木板傾斜角度的改變，影響實驗數據。同時在學生估測小車是否勻速運動時，沒有較為明確的距離和時間的參照物，直觀目測誤差大，需要多次利用打點計時器進行確認，造成紙帶浪費和時間的消耗。因此需要對傳統(tǒng)實驗裝置的調節(jié)階段進行改進。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題，是針對上述存在的技術不足，提供一種牛頓第二定律驗證實驗裝置。結構簡單，成本較低，調節(jié)準確，有明確的速度估測參照物，使用更方便。

本實用新型采用的技術方案是：提供一種牛頓第二定律驗證實驗裝置，包括一端帶滑輪的木板、小車、打點計時器、拉繩、砝碼、紙帶，打點計時器安裝于木板后端；其特征在于：木板下方設置有基板；基板前端左右兩側固定有支板；木板前端與支板轉軸連接；基板的后部設置有墊塊，墊塊在木板與基板之間；基板的后部上表面左右兩側均固定有磁性金屬條；墊塊下端左右兩側均固定有與磁性金屬條對應的磁鐵；兩個磁性金屬條之間，基板上表面固定有齒條；墊塊下端開有與齒條位置對應的安裝槽；安裝槽內轉軸連接有齒輪，齒輪與齒條嚙合配合；木板的右側沿長度方向均勻間隔安裝有閃爍指示燈。

進一步優(yōu)化本技術方案，牛頓第二定律驗證實驗裝置的木板前端固定有擋板，擋板在滑輪后方；擋板后端固定有緩沖海綿。

進一步優(yōu)化本技術方案，牛頓第二定律驗證實驗裝置的木板的左側沿長度方向刻有刻度線。

本實用新型與傳統(tǒng)實驗裝置相比，其有益效果在于：

1、利用磁鐵對磁性金屬條的磁性吸力，能夠很好的對墊塊的位置進行定位，減少在實驗過程中，墊塊意外滑動的情況，保證木板的角度位置不變，齒輪與齒條的嚙合配合，使墊塊的移動控制性更強，方便于精準的移動墊塊以調節(jié)木板的傾斜角度。木板前端與基板的支板轉軸連接，可進行轉動，同時對木板的定位較好。在無拉力情況下釋放小車測試是否平衡摩擦力時，閃爍指示燈能夠輔助肉眼判斷，使學生觀察判斷更方便準確，減少紙帶的使用，閃爍指示燈之間間隔均勻，即每兩個閃爍指示燈之間距離相同，閃爍指示燈的閃爍頻率一定，即可輔助提示時間，從而方便于輔助學生判斷小車是否勻速；

2、試驗中，小車以一定的速度沖向木板的前端，擋板可防止小車掉落，緩沖海綿能夠起到緩沖的作用，減少撞擊和噪音；

3、最終確認是否平衡摩擦力需要通過紙帶進行實驗觀測，木板上設置刻度線能夠方便于試驗過程中測量紙帶上的點，無需再攜帶直尺等測量工具。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為本實用新型基板后端部分結構示意圖；

圖3為墊塊底部結構示意圖；

圖中，1、木板；2、小車；3、打點計時器；4、拉繩；5、砝碼；6、紙帶；7、基板；8、支板；9、墊塊；10、磁性金屬條；11、磁鐵；12、齒條；13、安裝槽；14、齒輪；15、閃爍指示燈；16、擋板；17、緩沖海綿；18、刻度線；19、滑輪。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明。

如圖1-3所示，牛頓第二定律驗證實驗裝置，包括一端帶滑輪19的木板1、小車2、打點計時器3、拉繩4、砝碼5、紙帶6，打點計時器3安裝于木板1后端；其特征在于：木板1下方設置有基板7；基板7前端左右兩側固定有支板8；木板1前端與支板8轉軸連接；基板7的后部設置有墊塊9，墊塊9在木板1與基板7之間；基板7的后部上表面左右兩側均固定有磁性金屬條10；墊塊9下端左右兩側均固定有與磁性金屬條10對應的磁鐵11；兩個磁性金屬條10之間，基板7上表面固定有齒條12；墊塊9下端開有與齒條12位置對應的安裝槽13；安裝槽13內轉軸連接有齒輪14，齒輪14與齒條12嚙合配合；木板1的右側沿長度方向均勻間隔安裝有閃爍指示燈15；木板1前端固定有擋板16，擋板16在滑輪19后方；擋板16后端固定有緩沖海綿17；木板1的左側沿長度方向刻有刻度線18。

本實用新型在使用時，一端帶滑輪19的木板1、小車2、打點計時器3、拉繩4、砝碼5、紙帶6為常規(guī)實驗中使用的裝置，調節(jié)木板1的傾斜角度時，將墊塊9放置于木板1與基板7之間，墊塊9在磁性金屬條10上前后滑動，學生手動推拉墊塊9時，齒輪14與齒條12處于嚙合狀態(tài)，在做較小的調動時，可防止用力不均而使墊塊9大距離移動，齒輪14與安裝槽13通過轉軸轉動連接，可通過過度配合使轉軸的轉動阻力較大，即齒輪14的轉動存在一定的阻力，以達到提高墊塊9移動控制性的目的。判斷木板1的傾斜角度是否已經平衡摩擦力時，在小車2后端連接紙帶6，紙帶6另一端穿過打點計時器3的限位孔，但是不開啟打點計時器3，釋放小車2，通過觀察判斷小車2是否勻速運動，在釋放小車2給予小車2一個較小的初速度后，開啟閃爍指示燈15，利用閃爍指示燈15的輔助，可通過多種方法估測小車2是否勻速，一種是可觀察小車2全部通過每一個閃爍指示燈15時閃爍指示燈15的閃爍次數，比如通過每一個閃爍指示燈15的閃爍次數均為兩次，則估測小車2為勻速移動，若通過一個閃爍指示燈15時閃爍時間超過兩次，而經過下一個或后面的閃爍指示燈15時，時間在兩次以內，則可判斷小車2處于加速狀態(tài)，同理其他運動狀態(tài)也可進行輔助判斷，為常規(guī)判斷思路；還可以觀察小車2經過每兩個相鄰閃爍指示燈15時的閃爍次數進行判斷，判斷原理相同。若未平衡，繼續(xù)移動墊塊9再進行調節(jié)估測即可，估測小車2勻速移動后，即認為基本達到平衡則可開啟打點計時器3進行實驗確認，方法為常規(guī)實驗過程。

一般在實驗中，僅進行實驗數據的記錄，而不做處理，本實驗中的實驗數據即為紙帶6，而在通過紙帶6上的點確認是否平衡摩擦力時，需要較為精確的測量紙帶6上點的間隔，傳統(tǒng)實驗過程中，則需要學生額外攜帶直尺進行測量，將刻度線18設置在木板1的一側，則可方便于測量，無需攜帶直尺。也可以采用量規(guī)的方式進行點的間隔測量，將量規(guī)放置于基板7上。

閃爍指示燈15的開啟可通過手動開關進行控制，還可以在本實用新型中增加紅外開關的自動控制，在木板1上表面安裝紅外控制開關，位置與后端第一個閃爍指示燈15齊平，當小車2前端經過紅外控制開關時，即可開啟閃爍指示燈15閃爍，且此時小車2前端剛經過第一個閃爍指示燈15，閃爍指示燈15開始閃爍，方便于閃爍次數的計算，同時減少人為控制。紅外控制開關的安裝、使用等均為常規(guī)技術手段。

本實用新型中閃爍指示燈15的控制電路，為常規(guī)成熟的技術手段，因此本文未做描述。實驗過程為常規(guī)實驗步驟。齒輪14、齒條12可采用塑料材質，齒距、齒厚均較小。