一种作用力与反作用力相互作用实验装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及物理实验领域，具体为一种作用力与反作用力相互作用实验装置及其使用方法。

背景技术

在物理学科中，对于力学的研究十分重要，尤其是物体之间的作用力，即牛顿第三定律，一般为了客观的展示出物体之间的作用力的实际效果，在物理课堂上通过两组弹簧拉力计或可移动的小车去进行教学实验，以实际反映出牛顿第三定律的效果。

发明人在实现该方案的过程中发现现有技术中存在如下问题没有得到良好的解决：1、现有的实验流程，一般是通过两组弹簧拉力计或小车与气球的组合进行实验，但是但需要进行精确实验时，仅通过上述中的设备，很难获取较高精度的数据，且实验后，伴随着去除人力干预，弹簧拉力计会自动复位，使得，不方便学生去随时获取数据，2、现有的设施在进行实验上，由于采用人力释放，释放力度与力的方向都不同，使得容易造成较大的实验误差，不便于实验的严谨性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种作用力与反作用力相互作用实验装置及其使用方法，以解决上述背景技术中提出的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种作用力与反作用力相互作用实验装置，包括置物座，所述置物座的顶端固定有支撑杆，所述支撑杆的顶端固定有呈向右倾斜的传动轨道，所述传动轨道的末端连通有冲击轨道，所述传动轨道的内部滑动设置有活动小车，所述传动轨道的内壁中设置有释放机构；

所述冲击轨道的内部滑动设置有冲击小车，所述冲击小车的整体结构与活动小车的整体结构相同，所述冲击小车与活动小车的外壁上均固定有检测机构。

优选的，所述释放机构包括推送仓，所述推送仓的外壁与传动轨道的内壁固定连接，所述推送仓的内部固定有推送弹簧，所述推送弹簧的前端固定有推送块，所述推送块的外壁开设有与传动轨道内部滑轨相匹配的槽口，所述推送块的前端与活动小车的外壁紧密贴合设置。

优选的，所述释放机构还包括限制齿轮和弧形板，所述限制齿轮的轴端固定在传动轨道的顶端，所述限制齿轮关于活动小车的轴线对称设置有两个，所述限制齿轮的轴端贯穿至传动轨道的底端并固定连接有横杆，所述弧形板通过转轴与传动轨道的侧壁转动连接，所述弧形板的轴端固定有扭转弹簧，所述弧形板内侧弧面与横杆的横截面相匹配。

优选的，所述活动小车的外壁上固定有若干个直齿块，且若干个直齿块呈等间距水平分布在活动小车的外壁上，并且若干个直齿块均与两个限制齿轮的外齿相啮合。

优选的，所述检测机构包括冲击柱和冲击块，所述冲击柱的一端与活动小车的外壁固定连接，所述冲击柱的两侧内壁均开设有滑槽，所述冲击块的侧壁与冲击柱中的滑槽呈滑动配合设置，所述冲击块的后端固定有复位弹簧，且复位弹簧的一端与冲击柱的内壁固定连接。

优选的，所述检测机构还包括安装仓和转动柱，所述安装仓的外壁与冲击块的内壁固定连接，所述安装仓的内部固定有伸缩弹簧，且伸缩弹簧的顶端固定有限制块，所述转动柱的外壁与冲击块的内壁转动连接，所述转动柱的外壁上固定有线缆，所述线缆的前端贯穿伸缩弹簧的内部并与限制块的底端固定连接，所述转动柱的前端固定有转盘；

所述冲击柱的顶壁与侧壁上均开始有若干个限制槽，且若干个限制槽呈等间距水平分布，所述冲击柱为亚克力板制成，所述冲击柱的外表面上开设有刻度槽，且刻度槽与限制槽相对应。

优选的，所述限制块的顶端固定有荧光层，所述限制块的侧壁具有机械加工形成的斜面，所述限制块与限制槽呈水平设置。

一种作用力与反作用力相互作用实验装置的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1、在装置使用前，学生可手动将活动小车向上推动，活动小车沿着传动轨道上移，通过活动小车侧壁上的若干个直齿块的设置，伴随着活动小车向后移动，带动两个限制齿轮转动，其中一个限制齿轮通过轴端带动横杆进行逆时针转动，横杆侧壁挤压弧形板，致使弧形板进行逆时针转动，从而横杆移动至弧形板的前端；

S2、伴随着弧形板的转动，横杆移动至弧形板的前端，弧形板通过扭转弹簧复位，横杆与弧形板内壁贴合连接，对整个活动小车进行锁定，接着将冲击小车放置在冲击轨道上，冲击小车处于静置状态；

S3、接着学生通过向后推动弧形板，弧形板内壁挤压横杆，致使横杆移出弧形板，解除对横杆的锁定，这时通过传动轨道上的传送弹簧和推送块的设置，赋予活动小车的初速度，致使活动小车沿着传送轨道滑动，并通过传送轨道移入冲击轨道中，与冲击小车进行碰撞；

S4、伴着和活动小车前端与冲击小车的前端接触，活动小车上的冲击块与冲击小车中的冲击块接触，由于力的作用是相互的，致使两个冲击块相对运动，冲击块向后移动，挤压复位弹簧，并且由于限制块的侧壁具有机械加工形成的斜面，限制块不断挤压限制槽的内壁并进行收缩，致使整个冲击块不断后移，致使停止，这时通过限制块上的荧光层和冲击柱上的刻度槽去获取数据；

S5、最后当完成数据记录后，可通过转动冲击块上的转盘，转盘带动转动柱顺时针或逆时针转动，转动柱收绞线缆，通过缩短线缆，拉扯限制块向下移动，挤压伸缩弹簧，致使可移出整个冲击块，方便继续进行实验。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明中，通过弧形板和横杆的设置，通过转动弧形板，解除对横杆的锁定，致使解除对限制齿轮的锁定，这时利用推送弹簧和推送块的设置，推动活动小车在传送轨道中稳定滑行，通过恒定活动小车的推送力度，以及锁定小车的移动方向，方便实验的精准性。

本发明中，通过冲击块的设置，由于力的作用是相互的，伴随着活动小车与冲击小车的撞击，两个冲击块会同时向后移动，从而通过限制块、限制槽的设置，使得当冲击块停止运动时，会利用限制块卡入限制槽中，保持当前状态，避免数据在实验完成时自动恢复，不便于学生进行读取数据。

附图说明

图1为本发明的总装截面结构示意图；

图2为本发明的装置本体俯视结构示意图；

图3为本发明中的释放机构剖视结构示意图；

图4为本发明中的冲击柱侧视剖面结构示意图；

图5为本发明中的活动小车主视结构示意图；

图6为本发明中的图1中A处放大结构示意图；

图7为本发明中的图4中B处放大结构示意图。

图中：1、置物座；2、支撑杆；3、传动轨道；4、冲击轨道；5、活动小车；6、释放机构；61、推送仓；62、推送弹簧；63、推送块；64、限制齿轮；65、横杆；66、弧形板；7、冲击小车；8、检测机构；81、冲击柱；82、冲击块；83、安装仓；86、转动柱；86、线缆；86、转盘。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本物理实验领域普通技术工作人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图7，本发明提供一种技术方案：一种作用力与反作用力相互作用实验装置，包括置物座1，置物座1的顶端固定有支撑杆2，支撑杆2的顶端固定有呈向右倾斜的传动轨道3，传动轨道3的末端连通有冲击轨道4，传动轨道3的内部滑动设置有活动小车5，传动轨道3的内壁中设置有释放机构6；

冲击轨道4的内部滑动设置有冲击小车7，冲击小车7的整体结构与活动小车5的整体结构相同，冲击小车7与活动小车5的外壁上均固定有检测机构8。

本实施例中，如图1和图2所示，释放机构6包括推送仓61，推送仓61的外壁与传动轨道3的内壁固定连接，推送仓61的内部固定有推送弹簧62，推送弹簧62的前端固定有推送块63，推送块63的外壁开设有与传动轨道3内部滑轨相匹配的槽口，推送块63的前端与活动小车5的外壁紧密贴合设置，伴随着弧形板66解除与横杆65的锁定，这时推送弹簧62释放，推动推送块63向前移动，从而赋予活动小车5的初速度，致使活动小车5沿着传送轨道滑动，并通过传送轨道移入冲击轨道4中，与冲击小车7进行碰撞。

本实施例中，如图2、图3和图6所示，释放机构6还包括限制齿轮64和弧形板66，限制齿轮64的轴端固定在传动轨道3的顶端，限制齿轮64关于活动小车5的轴线对称设置有两个，限制齿轮64的轴端贯穿至传动轨道3的底端并固定连接有横杆65，弧形板66通过转轴与传动轨道3的侧壁转动连接，弧形板66的轴端固定有扭转弹簧，弧形板66内侧弧面与横杆65的横截面相匹配，学生可手动将活动小车5向上推动，活动小车5沿着传动轨道3上移，通过活动小车5侧壁上的若干个直齿块的设置，伴随着活动小车5向后移动，带动两个限制齿轮64转动，其中一个限制齿轮64通过轴端带动横杆65进行逆时针转动，横杆65侧壁挤压弧形板66，致使弧形板66进行逆时针转动，从而横杆65移动至弧形板66的前端，且弧形板66通过扭转弹簧复位，横杆65与弧形板66内壁贴合连接，对整个活动小车5进行锁定。

本实施例中，如图1、图2和图3所示，活动小车5的外壁上固定有若干个直齿块，且若干个直齿块呈等间距水平分布在活动小车5的外壁上，并且若干个直齿块均与两个限制齿轮64的外齿相啮合，通过若干个直齿块的设置，伴随着活动小车5向后移动，带动两个限制齿轮64转动，从而致使限制齿轮64下方的横杆65转动，进而通过弧形板66的设置，对横杆65进行锁定，实现对限制齿轮64的锁定。

本实施例中，如图2和图4所示，检测机构8包括冲击柱81和冲击块82，冲击柱81的一端与活动小车5的外壁固定连接，冲击柱81的两侧内壁均开设有滑槽，冲击块82的侧壁与冲击柱81中的滑槽呈滑动配合设置，冲击块82的后端固定有复位弹簧，且复位弹簧的一端与冲击柱81的内壁固定连接，伴着和活动小车5前端与冲击小车7的前端接触，活动小车5上的冲击块82与冲击小车7中的冲击块82接触，由于力的作用是相互的，致使两个冲击块82相对运动，冲击块82向后移动，挤压复位弹簧，从而可正常实现实验流程。

本实施例中，如图2、图4和图7所示，检测机构8还包括安装仓83和转动柱85，安装仓83的外壁与冲击块82的内壁固定连接，安装仓83的内部固定有伸缩弹簧，且伸缩弹簧的顶端固定有限制块84，转动柱85的外壁与冲击块82的内壁转动连接，转动柱85的外壁上固定有线缆86，线缆86的前端贯穿伸缩弹簧的内部并与限制块84的底端固定连接，转动柱85的前端固定有转盘87；

冲击柱81的顶壁与侧壁上均开始有若干个限制槽，且若干个限制槽呈等间距水平分布，冲击柱81为亚克力板制成，冲击柱81的外表面上开设有刻度槽，且刻度槽与限制槽相对应，当完成数据记录后，可通过转动冲击块82上的转盘87，转盘87带动转动柱85顺时针或逆时针转动，转动柱85收绞线缆86，通过缩短线缆86，拉扯限制块84向下移动，挤压伸缩弹簧，致使可移出整个冲击块82，方便继续进行实验。

本实施例中，如图7所示，限制块84的顶端固定有荧光层，限制块84的侧壁具有机械加工形成的斜面，限制块84与限制槽呈水平设置，由于限制块84的侧壁具有机械加工形成的斜面，限制块84不断挤压限制槽的内壁并进行收缩，致使整个冲击块82不断后移，致使停止，这时通过限制块84上的荧光层和冲击柱81上的刻度槽去获取数据。

本实施例中，如图1至图7所示，一种作用力与反作用力相互作用实验装置的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1、在装置使用前，学生可手动将活动小车5向上推动，活动小车5沿着传动轨道3上移，通过活动小车5侧壁上的若干个直齿块的设置，伴随着活动小车5向后移动，带动两个限制齿轮64转动，其中一个限制齿轮64通过轴端带动横杆65进行逆时针转动，横杆65侧壁挤压弧形板66，致使弧形板66进行逆时针转动，从而横杆65移动至弧形板66的前端；

S2、伴随着弧形板66的转动，横杆65移动至弧形板66的前端，弧形板66通过扭转弹簧复位，横杆65与弧形板66内壁贴合连接，对整个活动小车5进行锁定，接着将冲击小车7放置在冲击轨道4上，冲击小车7处于静置状态；

S3、接着学生通过向后推动弧形板66，弧形板66内壁挤压横杆65，致使横杆65移出弧形板66，解除对横杆65的锁定，这时通过传动轨道3上的传送弹簧和推送块63的设置，赋予活动小车5的初速度，致使活动小车5沿着传送轨道滑动，并通过传送轨道移入冲击轨道4中，与冲击小车7进行碰撞；

S4、伴着和活动小车5前端与冲击小车7的前端接触，活动小车5上的冲击块82与冲击小车7中的冲击块82接触，由于力的作用是相互的，致使两个冲击块82相对运动，冲击块82向后移动，挤压复位弹簧，并且由于限制块84的侧壁具有机械加工形成的斜面，限制块84不断挤压限制槽的内壁并进行收缩，致使整个冲击块82不断后移，致使停止，这时通过限制块84上的荧光层和冲击柱81上的刻度槽去获取数据；

S5、最后当完成数据记录后，可通过转动冲击块82上的转盘87，转盘87带动转动柱85顺时针或逆时针转动，转动柱85收绞线缆86，通过缩短线缆86，拉扯限制块84向下移动，挤压伸缩弹簧，致使可移出整个冲击块82，方便继续进行实验。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术工作人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。