匀变速直线运动演示器

文 湖北省应城市第一高级中学高二（3）班 徐诗怡

一、制作背景

目前学校实验室多用交流电源（或学生电源）打点计时器、铁锤、纸带等器材来验证匀变速直线运动的规律，但打点计时器打下来的一系列点模糊不清，难以测量，不便于计算，给学生实验带来较大困难，易造成较大的系统误差。此外，实验中产生的噪声大，纸带在实验室到处飞扬，污染环境，铁锤下落时又很容易损坏地板。

为提供一种节能减排的机械能守恒定律演示器，并能科学、定量地验证匀变速直线运动规律，让学生既有浓厚的兴趣又易接受，我发明了匀变速直线运动演示器。

二、制作过程及操作方式

匀变速直线运动演示器由底座、组合支架、粗、细圆筒、上方方铝盒、中间方铝盒、圆筒等部分组成（如图1）。

图1演示器主视、左视图

1.将细圆筒套入粗圆筒，然后插入中间方铝盒中，并将中间方铝盒上、下的塑料旋转套筒连接、旋转、加固，再将粗圆筒底端旋转入底座上的中心螺丝孔并旋紧，接着把圆筒与细线相连后放入套环里，电动机轴杆与细软笔连接并加固，最后安装上方方铝盒。

图2演示器电路图

2.在中间的方铝盒内安装电池盒，将线路板、调速器、电阻、开关与电动机连接。使用时先在细软笔上涂上红墨水，然后用细线将圆筒提起，再闭合电源开关K1和K2，使电动机达到匀速转动（细软笔也随之匀速转动）时再松开细线，使圆筒自由下落，细软笔就会在圆筒表面画出若干条螺旋记号，并设AB间的距离为S1，BC间的距离为S2，CD间的距离为S3……若要改变转速n的大小，可直接闭合K3，调节调速器即可。电路如图2。

3.用刻度尺测出各连续相同时间t内的位移分别为S1、S2、S3…… ；根据电动机的转速n求出细软笔的转动周期T（不同的电动机转速不同，转动周期T不同）。

4.求出圆筒表面上任意两个记号之间的动能变化量ΔEk。

5.求出圆筒表面上相应位移上重力势能变化量ΔEp。

使用本发明进行教学，不仅使用方便，可见度大，而且能定量验证匀变速直线运动的规律。