本發(fā)明涉及一種物理實驗方法，尤其涉及一種勻變速直線運動實驗方法。

背景技術(shù)：

勻變速直線運動是速度均勻變化的直線運動，即加速度不變的直線運動，其速度時間圖像是一條傾斜的直線，表示在任意相等的時間內(nèi)速度的變化量都相同。

在中學物理教學中，勻變速直線運動規(guī)律是一個重要學習內(nèi)容，要想驗證勻變速直線運動規(guī)律，求出加速的的值，最重要的是讓物體產(chǎn)生勻加速運動后，測量在相等的時間內(nèi)物體相對位移的規(guī)律性。在中學物理實驗中是讓小車做勻加速直線運動，通過打點計時器在紙帶上留下的點，說明小車在相等時間內(nèi)速度的增量相等，或者是沿直線運動的物體在連續(xù)相等時間內(nèi)的位移的增量相等。存在的問題是：

(1)打點計時器在紙帶上留下的點的印記很小很輕，學生很難看到，不適宜做課堂教學實驗。

(2)打點計時器每隔0.02s打一次點，打點的頻率太高且無法調(diào)整，實驗小車只能快速運動，否則“點”便連成一片，無法分清，實驗瞬間完成，學生無法看到小車運動速度是否發(fā)生變化，以及速度變化和紙帶上留下的點的相對位移的關系，只能靠教師去講解，實驗效果不好。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是將中學物理勻變速直線運動規(guī)律實驗加以改進，提供一種實驗方法，解決背景技術(shù)中所存在的問題。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種勻變速直線運動實驗方法，其實驗裝置如圖1所示，包括：

選取型號為12gan20-10玩具減速電機，電壓范圍3-9v，轉(zhuǎn)速范圍15-1000轉(zhuǎn)/分鐘；選取型號為jrx-11的小型小功率繼電器一只；選取雙路直流穩(wěn)壓輸出的04003型學生電源一臺，電壓為0～12v連續(xù)可調(diào)，額定電流1.5a，可以同時作為減速電機及繼電器的電源。

在直流電源與繼電器回路中設置一對觸電，包括動觸點與靜觸點，電機的輸出軸圓輪上內(nèi)側(cè)面帶有擋釘，電機每轉(zhuǎn)一周，擋釘撥動一下動觸點，將常閉的觸點打開一次。

在繼電器的銜鐵端部安裝一只軟筆尖的畫筆，然后將繼電器固定安裝在小車上，小車置于底板上。

實驗操作過程：

讓直流電源分別向電機及繼電器供電，初始時觸點閉合，繼電器的銜鐵處于吸合狀態(tài)，固接在銜鐵上的畫筆處于最底部，即畫筆的筆尖與紙帶接觸。

電機轉(zhuǎn)動后，同時將懸掛法碼的小車釋放，在恒定法碼的重力作用下，小車帶著繼電器做勻加速直線運動，畫筆便在紙帶上開始畫線，當電機帶動圓輪上的擋釘將動觸點撥動一次，觸點斷開，繼電器的線圈因失電而失去吸力使得繼電器的銜鐵彈開，并帶動畫筆上抬一次，畫筆在紙帶上終止劃線；擋釘轉(zhuǎn)過后，觸點再次閉合，固接在銜鐵上的畫筆再次處于最底部而和紙帶接觸劃線，直到擋釘再次將觸點斷開為止，這樣周而復始，紙帶上留下的一段一段的劃線。

實驗研究方法：

電機的電壓一定時，其轉(zhuǎn)速是一個定值，每隔相同的時間擋釘將觸點斷開一次，畫筆上抬一次，即畫筆每次在紙帶上劃線所用的時間均相同，但是由于小車做勻加速直線運動，所以紙帶上的劃線越來越長，即相同的時間段內(nèi)小車的位移越來越大，符合物體勻加速運動的規(guī)律。這些具有“等時”因素的劃線，即可判斷小車在相等時間內(nèi)速度的增量是否相等，或者是沿直線運動的物體在連續(xù)相等時間內(nèi)的位移的增量是否相等，即判斷小車的運動狀態(tài)，求出物體運動的加速度。

調(diào)整劃線頻率：

將電機的輸入電壓減小，電機轉(zhuǎn)速降低，擋釘將觸點斷開的頻率隨之降低，畫筆在紙帶上停留的時間變長，紙帶上的劃線也就變長，劃線的頻率減小，這樣就可以通過改變法碼及小車的質(zhì)量，使得小車運動的速度與加速度變小，可以讓學生清楚的看到小車運動是在不斷地加快，與相等的時間內(nèi)紙帶上的劃線越來越長，具有對應的關系。

由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施例提供的一種勻變速直線運動實驗方法，實驗原理清晰，結(jié)構(gòu)簡單，可視性好，實驗過程便于控制，實驗成功率高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例提供的一種勻變速直線運動實驗方法所用裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例提供的繼電器的原理結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的實驗方法進行清楚、完整地描述。

在勻變速直線運動實驗裝置底板上固定安裝電機1及一對常閉的觸點3，包括動觸點與靜觸點，觸點3與電源4及繼電器6通過軟導線構(gòu)成閉合回路，電機1的輸出軸圓輪上內(nèi)側(cè)面帶有擋釘2，電機每轉(zhuǎn)一周，擋釘2撥動一下動觸點，將常閉的觸點打開一次。

將小車置于底板上，上面固定安裝繼電器6，在小車的左端繼電器6的銜鐵上固定畫筆5，其畫筆5的筆尖為含有墨汁的軟筆尖；

拉線一端系在小車的右端，然后繞過定滑輪懸掛法碼。

作為優(yōu)選，本裝置采用的直流電源4為04003型雙路直流穩(wěn)壓電源，輸出電壓0～12v連續(xù)可調(diào)，額定電流1.5a，可同時向電機1及繼電器6分別供電。

實驗時，首先按圖1所示將底板調(diào)整水平，接好電路，將紙帶用膠帶粘在底板上。

讓直流電源分別向電機1及繼電器6供電，初始時觸點3處于閉合狀態(tài)，即繼電器6內(nèi)部的線圈中有電流通過，其磁場將繼電器6的銜鐵吸合，固接在銜鐵上的畫筆5處于最底部，即畫筆5的筆尖與紙帶接觸。

在電機1帶動圓輪轉(zhuǎn)動的同時，將懸掛法碼的小車釋放，在恒定法碼的重力作用下，小車帶著繼電器6做勻加速直線運動，畫筆便在紙帶上開始畫線，當電機1帶動圓輪轉(zhuǎn)動一周，圓輪上的擋釘2將動觸點撥動一次，使觸點3斷開，繼電器6的線圈因失電而失去吸力使得繼電器的銜鐵彈開，銜鐵帶動畫筆5上抬一次，畫筆5在紙帶上終止劃線；擋釘2轉(zhuǎn)過后，觸點3再次閉合，固接在銜鐵上的畫筆5再次處于最底部而和紙帶接觸，隨著小車的運動，畫筆5繼續(xù)在紙帶上劃線，直到擋釘2再次將觸點3斷開為止，這樣周而復始，隨著小車做勻加速直線運動，紙帶上留下的一段一段的劃線，便可以用來研究小車的運動規(guī)律。

在此實驗過程中，電機1的電壓一定時，其轉(zhuǎn)速是一個定值，每隔相同的時間擋釘2將觸點3斷開一次，繼電器6的銜鐵帶動畫筆5上抬一次，即畫筆5每次在紙帶上劃線所用的時間均相同，但是由于小車做勻加速直線運動，所以紙帶上的劃線越來越長，即相同的時間段內(nèi)小車的位移越來越大，符合物體勻加速運動的規(guī)律。這些具有“等時”因素的劃線，就可以用來判斷物體的運動狀態(tài)，求出物體運動的加速度。

在上述實驗中，將電機1輸入電壓減小，電機1轉(zhuǎn)速降低，擋釘2將觸點3斷開的頻率隨之降低，畫筆5在紙帶上停留的時間變長，紙帶上的劃線也就變長，劃線的頻率減小。這樣就可以通過改變法碼及小車的質(zhì)量，使得小車運動的速度與加速度變小，可以讓學生清楚的看到小車運動是在不斷地加快(具有加速度)，所以在相等的時間內(nèi)紙帶上的劃線越來越長，小車的瞬時速度越來越大，劃線的長短與小車運動的速度之間具有對應的關系。

由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施例提供的一種勻變速直線運動實驗方法具有如下特點：

(1)畫筆5在紙帶上畫出的具有“等時”因素的線段非常清晰，學生都能看到，該方法非常適宜做課堂教學實驗。

(2)可以非常方便的調(diào)整畫筆5劃線的頻率，可以相應改變小車運動的加速度，讓學生清楚的看到小車運動的狀態(tài)與在紙帶上的劃線之間的對應關系，實驗原理清晰明確。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。