專利名稱：一種磁性碰撞試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種實(shí)驗(yàn)裝置，具體涉及一種磁性碰撞試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
大學(xué)物理力學(xué)教學(xué)中常利用碰撞實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律和機(jī)械能守恒定律，其碰撞過程中采用完全彈性碰撞和完全非彈性碰撞兩種情況來驗(yàn)證。傳統(tǒng)的碰撞實(shí)驗(yàn)裝置主要包括氣墊導(dǎo)軌，安裝在氣墊導(dǎo)軌一側(cè)、并沿導(dǎo)軌延伸方向分布的2個(gè)光電門，與光電門相連的數(shù)字毫秒計(jì)，設(shè)置在氣墊導(dǎo)軌上的2個(gè)碰撞滑塊，安裝在2個(gè)碰撞滑塊相對(duì)面上的碰撞器，以及固定在碰撞滑塊上的擋光片。傳統(tǒng)碰撞實(shí)驗(yàn)裝置在進(jìn)行完全彈性碰撞實(shí)驗(yàn)時(shí)，2個(gè)碰撞滑塊的相對(duì)面上會(huì)安裝上0型彈簧片來作為碰撞器。由于2個(gè)0型彈簧片在碰撞后才會(huì)使2碰撞滑塊分離，因此會(huì)產(chǎn)生一定量的能量損失，且0型彈簧片在長期使用后也容易出現(xiàn)老化現(xiàn)象而影響其自身的彈性，因此完全彈性碰撞所獲得的實(shí)驗(yàn)效果不夠理想。傳統(tǒng)碰撞實(shí)驗(yàn)裝置在進(jìn)行完全非彈性碰撞實(shí)驗(yàn)時(shí)，2個(gè)碰撞滑塊的相對(duì)面上會(huì)安裝上尼龍扣或者橡膠泥來作為碰撞器。由于尼龍扣在接觸時(shí)貼合的成功率不高，而橡膠泥在長時(shí)間使用后吸附灰塵或老化等問題，會(huì)使得2個(gè)碰撞滑塊在碰撞后未能很好地結(jié)合在一起，而使得完全非彈性碰撞所獲得的實(shí)驗(yàn)效果不夠理想。另外，由于傳統(tǒng)碰撞實(shí)驗(yàn)裝置在進(jìn)行完全彈性碰撞和完全非彈性碰撞時(shí)需要更換不同的碰撞器，因而使用也極為不便。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種磁性碰撞試驗(yàn)裝置，其具有實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證效果好、使用方便的特點(diǎn)。為解決上述問題，本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的一種磁性碰撞試驗(yàn)裝置，包括氣墊導(dǎo)軌、2 個(gè)碰撞滑塊、2個(gè)光電門和數(shù)字毫秒計(jì)；其中2個(gè)光電門安裝在氣墊導(dǎo)軌的上方、并沿導(dǎo)軌延伸方向分布，光電門的輸出端與數(shù)字毫秒計(jì)電連接；2個(gè)碰撞滑塊設(shè)置在氣墊導(dǎo)軌的軌面上，2個(gè)碰撞滑塊的相對(duì)面上各安裝有一碰撞器，2個(gè)碰撞滑塊上各安裝有一擋光片；其不同之處是所述碰撞器為永磁體。上述方案中，所述永磁體的正反面具有不同的極性。這樣當(dāng)2個(gè)碰撞滑塊上的相對(duì)面上安裝的永磁體極性相同時(shí)，可以進(jìn)行完全彈性碰撞實(shí)驗(yàn)；而當(dāng)2個(gè)碰撞滑塊上的相對(duì)面上安裝的永磁體極性相異時(shí)，可以進(jìn)行完全非彈性碰撞實(shí)驗(yàn)。為了防止碰撞滑塊滑出軌道，上述方案中，所述氣墊導(dǎo)軌的兩端最好還各設(shè)有一緩沖彈片。為了保持氣墊導(dǎo)軌的水平，上述方案中，所述氣墊導(dǎo)軌最好安裝在一調(diào)平支架上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型采用永磁體作為碰撞器，并利用磁性的同性相斥異性相吸的特性，用來代替在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中完全彈性碰撞時(shí)采用的0形彈簧片和完全非彈性碰撞時(shí)采用的尼龍扣或者橡皮泥；這樣不僅無需更換碰撞器類型；而且在進(jìn)行完全彈性碰撞時(shí)，2個(gè)碰撞滑塊上的永磁體同性相斥，使得2個(gè)碰撞滑塊在沒有完全靠近時(shí)變發(fā)生了轉(zhuǎn)向，因而避免了接觸所照成的能量的損失；而在進(jìn)行完全非彈性碰撞時(shí)，2個(gè)碰撞滑塊上的永磁體異性相吸，也能夠確保2個(gè)碰撞滑塊能夠可靠地吸合在一起，從而可有效避免實(shí)驗(yàn)誤差；可見采用永磁體作為碰撞器能夠使得動(dòng)量守恒和機(jī)械能守恒結(jié)果驗(yàn)證得更加精確。

圖1為一種磁性碰撞試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標(biāo)示1、氣墊導(dǎo)軌；2、緩沖彈片；3、數(shù)字毫秒計(jì)；4、碰撞滑塊；5、擋光片；6、光電門；7、碰撞器；8、調(diào)平支架。
具體實(shí)施方式
參見圖1，本實(shí)用新型一種磁性碰撞試驗(yàn)裝置，主要由氣墊導(dǎo)軌1、2個(gè)碰撞滑塊4、 2個(gè)光電門6和數(shù)字毫秒計(jì)3組成。上述2個(gè)碰撞滑塊4的相對(duì)面上各安裝有一碰撞器7， 2個(gè)碰撞滑塊4上各安裝有一擋光片5。其中氣墊導(dǎo)軌1是以空氣作為潤滑劑，近似無摩擦的力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置。氣墊導(dǎo)軌1由三角鋁合金管制成，一端密封，一端與氣源相連以通入壓縮空氣。氣墊導(dǎo)軌1向上的兩個(gè)外表面上鉆有許多噴氣小孔，壓縮空氣進(jìn)入管腔后，從小孔噴出。為了能夠保證實(shí)驗(yàn)效果，所述氣墊導(dǎo)軌1應(yīng)放置于水平桌面上。在本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例中，所述氣墊導(dǎo)軌1整體安裝在一調(diào)平支架8上，通過調(diào)節(jié)調(diào)平支架8的支腳螺絲使氣墊保持水平。另外，為了防止碰撞滑塊4從氣墊導(dǎo)軌1的兩端脫出，所述氣墊導(dǎo)軌1的兩端還各設(shè)有一緩沖彈片2。光電門6和數(shù)字毫秒計(jì)3構(gòu)成光電計(jì)時(shí)系統(tǒng)，其中2個(gè)光電門6安裝在氣墊導(dǎo)軌1的上方、并沿導(dǎo)軌延伸方向分布。光電門6的輸出端與數(shù)字毫秒計(jì)3電連接。2個(gè)光電門6之間具有一定的間距，為了能夠測量碰撞滑塊4碰撞前和碰撞后的速度， 2個(gè)光電門6之間的間距應(yīng)大于2個(gè)碰撞滑塊4上的擋光片5之間的最小距離，其中2個(gè)碰撞滑塊4上的擋光片5之間的最小距離出現(xiàn)在兩碰撞滑塊4靠近時(shí)由于斥力作用使兩滑塊保持的最小距離時(shí)。碰撞滑塊4的2個(gè)碰撞滑塊4的相對(duì)面上各安裝有一永磁體作為碰撞器7。該永磁體的正反面具有不同的極性。在進(jìn)行完全彈性碰撞實(shí)驗(yàn)時(shí)，2個(gè)碰撞滑塊4上的永磁體的正反面安裝方向相同，此時(shí)2個(gè)碰撞滑塊4上的永磁體發(fā)生同性相斥作用。在進(jìn)行完全非彈性碰撞實(shí)驗(yàn)時(shí)，2個(gè)碰撞滑塊4上的永磁體的正反面安裝方向相反，此時(shí)2個(gè)碰撞滑塊4 上的永磁體發(fā)生異型相吸作用。采用本碰撞試驗(yàn)裝置進(jìn)行碰撞實(shí)驗(yàn)的步驟如下1、將氣墊導(dǎo)軌1放置在水平桌面上，并通過調(diào)節(jié)調(diào)平裝置使氣墊導(dǎo)軌1保持水平； 同時(shí)使數(shù)字毫秒計(jì)3處于正常工作狀態(tài)；2、用物理天平分別稱量2個(gè)碰撞滑塊4的質(zhì)量，并記錄下2個(gè)碰撞滑塊4的質(zhì)量 Hi1 禾口 m2 ；3、開啟氣墊導(dǎo)軌1的氣源，并將2個(gè)碰撞滑塊4置于兩光電門6之外，采用適當(dāng)力雙手各推動(dòng)1個(gè)碰撞滑塊4，使2個(gè)碰撞滑塊4作相對(duì)運(yùn)動(dòng)；4、當(dāng)碰撞滑塊4經(jīng)過光電門6時(shí)，其碰撞滑塊4上的擋光片5會(huì)將光電門6的光路進(jìn)行遮擋，此時(shí)光電門6會(huì)將該信號(hào)送入數(shù)字毫秒計(jì)3中計(jì)算出2個(gè)碰撞滑塊4的碰撞前的速度Vltl和V2。，實(shí)驗(yàn)人員記錄下2個(gè)碰撞滑塊4的碰撞前的速度Vltl和V2tl ；5、在進(jìn)行完全彈性碰撞時(shí)，2個(gè)碰撞滑塊4上安裝的永磁體的同極相對(duì)，此時(shí)因永磁體的同性相斥作用，2個(gè)碰撞滑塊4在幾乎接近時(shí)會(huì)發(fā)生相背運(yùn)動(dòng)，2個(gè)碰撞滑塊4會(huì)再次經(jīng)過2個(gè)光電門6，數(shù)字毫秒計(jì)3計(jì)算出2個(gè)碰撞滑塊4的碰撞后的速度V1、和v2，實(shí)驗(yàn)人員記錄下2個(gè)碰撞滑塊4的碰撞后的速度V1、和V2 ；在進(jìn)行完全非彈性碰撞時(shí)，2個(gè)碰撞滑塊4上安裝的永磁體的異極相對(duì)，此時(shí)因永磁體的異性相吸作用，2個(gè)碰撞滑塊4接近時(shí)會(huì)貼合在一起兩者隨動(dòng)量較大的碰撞滑塊4方向運(yùn)動(dòng)，2個(gè)碰撞滑塊4同時(shí)經(jīng)過1個(gè)光電門6，數(shù)字毫秒計(jì)3中計(jì)算出2個(gè)碰撞滑塊4的碰撞后的速度v3，實(shí)驗(yàn)人員記錄下2個(gè)碰撞滑塊4的碰撞后的速度V3 ；6、利用上述記錄下的數(shù)據(jù)，并通過相關(guān)公式的計(jì)算即可驗(yàn)證碰撞前后的動(dòng)量和機(jī)械能是否守恒。
權(quán)利要求1.一種磁性碰撞試驗(yàn)裝置，包括氣墊導(dǎo)軌(1)、2個(gè)碰撞滑塊G)、2個(gè)光電門(6)和數(shù)字毫秒計(jì)(3)；其中2個(gè)光電門(6)安裝在氣墊導(dǎo)軌(1)的上方、并沿導(dǎo)軌延伸方向分布， 光電門(6)的輸出端與數(shù)字毫秒計(jì)(3)電連接；2個(gè)碰撞滑塊(4)設(shè)置在氣墊導(dǎo)軌(1)的軌面上，2個(gè)碰撞滑塊(4)的相對(duì)面上各安裝有一碰撞器(7)，2個(gè)碰撞滑塊(4)上各安裝有一擋光片(5)；其特征在于所述碰撞器(7)為永磁體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁性碰撞試驗(yàn)裝置，其特征在于永磁體的正反面具有不同的極性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種磁性碰撞試驗(yàn)裝置，其特征在于氣墊導(dǎo)軌(1)的兩端各設(shè)有一緩沖彈片(2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種磁性碰撞試驗(yàn)裝置，其特征在于氣墊導(dǎo)軌(1)安裝在一調(diào)平支架(8)上。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種磁性碰撞試驗(yàn)裝置，包括氣墊導(dǎo)軌、2個(gè)碰撞滑塊、2個(gè)光電門和數(shù)字毫秒計(jì)；其中2個(gè)光電門安裝在氣墊導(dǎo)軌的上方、并沿導(dǎo)軌延伸方向分布，光電門的輸出端與數(shù)字毫秒計(jì)電連接；2個(gè)碰撞滑塊設(shè)置在氣墊導(dǎo)軌的軌面上，2個(gè)碰撞滑塊上各安裝有一擋光片，2個(gè)碰撞滑塊的相對(duì)面上各安裝有一永磁體作為碰撞器。本實(shí)用新型利用磁性的同性相斥異性相吸的特性，在進(jìn)行完全彈性碰撞時(shí)能夠有效避免能量損失，而在進(jìn)行完全非彈性碰撞時(shí)能夠確?；瑝K可靠吸合在一起，因此不僅無需更換碰撞器類型，也使得動(dòng)量守恒和機(jī)械能守恒結(jié)果驗(yàn)證得更加精確。
文檔編號(hào)G09B23/10GK202171886SQ201120273579
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月29日
發(fā)明者梁維剛, 潘福東, 王俊, 王力虎, 陳鳳榮, 魏瑩芬, 黃格 申請(qǐng)人:廣西師范大學(xué)