■秦 朗

物理實(shí)驗(yàn)是對(duì)理論物理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和檢測(cè)的一種方式,物體速度測(cè)試裝置也是很多物理實(shí)驗(yàn)必備的道具?，F(xiàn)有的物理速度測(cè)試裝置,只能對(duì)物體的平均速度或瞬時(shí)速度進(jìn)行分開測(cè)算,且測(cè)速的變量不能進(jìn)行調(diào)整,無(wú)法進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn),另外測(cè)速時(shí)裝置也不夠穩(wěn)定,降低了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

一、組成及安裝

改進(jìn)后的測(cè)速裝置如圖1所示,裝置拆分結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖中:1.底座;2.吸盤;3.擋板;4.刻度;5.電動(dòng)伸縮桿;6.安裝塊;7.轉(zhuǎn)軸;8.連接塊;9.支撐板;10.測(cè)量板;11.鉸鏈;12.活動(dòng)槽;13.活動(dòng)桿;14.卡釘;15.安裝板;16.激光測(cè)速裝置;17.秒表;18.卡孔。

圖1

圖2

在裝置拆分結(jié)構(gòu)中:(1)擋板3的右面與測(cè)量板10左端存在一定距離差,且測(cè)量板10與擋板3的水平中心線重疊。(2)連接塊8關(guān)于支撐板9水平中心線對(duì)稱分布,且連接塊8外側(cè)與安裝塊6外側(cè)存在一定距離差。(3)測(cè)量板10為內(nèi)部帶凹槽結(jié)構(gòu),且測(cè)量板10與安裝板15的垂直中心線重疊。(4)安裝板15左端固定連接有兩個(gè)激光測(cè)速裝置16,激光測(cè)速裝置16采用了ZLS-C50傳感器系統(tǒng)。(6)安裝板15右端連接有可拆卸秒表17。

二、工作原理

首先通過(guò)電動(dòng)伸縮桿5控制安裝塊6、轉(zhuǎn)軸7、連接塊8和支撐板9一端升起,由支撐板9帶起測(cè)量板10進(jìn)行提升,因?yàn)闇y(cè)量板10通過(guò)鉸鏈11和底座1活動(dòng)連接,所以測(cè)量板10與底座1之間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)可變化的角度,根據(jù)擋板3上端的刻度4確定測(cè)量板10的位置,角度的變化,可以進(jìn)行多組數(shù)據(jù)的測(cè)量。測(cè)量板10一端提升至一定位置后,通過(guò)卡釘14在卡孔18中的位置移動(dòng)活動(dòng)桿13,使安裝板15的位置發(fā)生改變,從而使安裝板15不影響測(cè)量板10上端的物體正常測(cè)速。接著將吸盤2與桌面吸合,使整體保持平穩(wěn)狀態(tài),接著將物體放置在測(cè)量板10內(nèi)部的凹槽內(nèi)部,打開秒表17的同時(shí)松開物體,當(dāng)物體落在測(cè)量板10底端時(shí),再按下秒表17,根據(jù)測(cè)量板10和秒表17顯示的數(shù)據(jù)即可計(jì)算平均速度,同時(shí)物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,安裝板15上的激光測(cè)速裝置16可以測(cè)出物體的瞬時(shí)速度,若要進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn),則調(diào)整電動(dòng)伸縮桿5的位置和活動(dòng)桿13的位置,繼續(xù)測(cè)量即可。

三、改進(jìn)點(diǎn)

1.裝置穩(wěn)定性提高。

吸盤2在底座1下端等間距分布有四組,且吸盤2下端與安裝板15下端存在一定距離差,吸盤2可以使底座1與桌面完全吸合,使底座1穩(wěn)定地固定在桌面上,從而使物體測(cè)速時(shí)不會(huì)產(chǎn)生晃動(dòng)。

2.可以進(jìn)行多組數(shù)據(jù)測(cè)量。

測(cè)量板10在電動(dòng)伸縮桿5的作用下可以進(jìn)行多角度調(diào)整,形成多組測(cè)量條件,可以得到多組實(shí)驗(yàn)對(duì)比數(shù)據(jù)。

3.實(shí)驗(yàn)誤差減小。

激光測(cè)速裝置16采用了ZLS-C50傳感器系統(tǒng),是通過(guò)觀察穿過(guò)光柵的移動(dòng)物體來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)速的,測(cè)速精度高,兩個(gè)傳感器同時(shí)工作,能夠得到同一物理?xiàng)l件下的精確瞬時(shí)速度。同時(shí),測(cè)量板10為內(nèi)部帶凹槽結(jié)構(gòu),可以防止物體在運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生偏移。