Учебный прибор по физике Советский патент 1990 года по МПК G09B23/18 

Изобретение относится к наглядным учебным приборам и может быть использовано при изучении закономерностей распределения случайных ошибок физических величин.

Цель изобретения - расширение дидактических возможностей за счет обеспечения распределения ошибок измерения.

На фиг.1 представлена функциональная схема прибора; на фиг. 2-алгоритм работы вычислительного устройства.

Учебный прибор по физике содержит контейнер 1 для шаров в форме перевернутого усеченного конуса с шариками 2 и цилиндрическим патрубком 3 внизу, две заслонки 4 и 5, размещенные на сердечниках соленоидов. 6 и 7, катушки которых подсоединены к е преобразователю 8 выходных сигналов. Датчики падения шариков выполнены в

виде оптронных датчиков, содержащих источники 9 и 10 света и фотоприемники 11 и 12, которые подключены к преобразователю 13 входных сигналов.

Преобразователи 8 и 13 подсоединены к управляющим цепям вычислительного устройства 14, информационные выходы которого подсоединены к графопостроителю 15. Узлы 8, 13 и 14 входят в состав блока 16 управления.

Вычислительное устройство может быть реализовано на базе серийно выпускаемых (например, СМ-1800, ЕС-1840 и т.д.) с использованием языков высокого уровня (Бейсик, .Фокал и т.д.).

Алгоритм работы вычислительного устройства следующий.

После включения питания электромагнитов, фотодатчиков, хронометрического устройства и микроЭВМ в память ЭВМ необходимо загрузить просд сд

со

О v

tsЈ

грамму управления установкой и обработки результатов измерений (ввест с клавиатуры, прочитать с магнитной ленты или магнитного диска). Запустить загруженную программу на выполнение. В ходе выполнения программы ввести с клавиатуры требуемое число измерений N. После ввода числа измерений в цикле N раз производятся следующие действия: открывание заслонки 4, открывание заслонки 5, определение времени падения t по наличию на выходе преобразователя 13 логической 1.

Среднее значение сПО|д определяется по формуле

t пад,

под

N

дисперсия G i - по формуле N

К5 vir (tn«A.; Јnai) °-Ь(N - TJN

Учебный прибор работает следующим образом. о

После загрузки контейнера 1 шариками, включения питания и загрузки в вычислительное устройство программы управления прибор готов к работе (в дальнейшем вычислительное устройство назовем микроЭВМ). Управление сводится к подаче от микроЭВМ сигналов управления, разнесенных во времени. При этом первый импульс тока подается от-преобразователя 8 на соленоид 6 и заслонка 4 открывается, пропуская один шарик в отсек цилиндрического патрубка 3 между заслонками 4 и 5. Второй импульс тока поступает на соленоид 7 после прекращения первого импульса, и заслонка 5, открываясь, освобождает шарик, находящийся между заслонками. Шарик, падая вертикально, перекрывает световой поток от источников 9 и 10 к соответствующим фатоприемникам 11 и 12 При этом сигнал от фотоприемника 11 включает преобразователь 13, а сигнал от фотодатчика 12 - выключает. МикроЭВМ определяет время падения шарика программным опросом хронометрического устройства. Частота опроса, определяет точность измерения времени падения и может изменяться в ши роких пределах. Измерение времени падения повторяется в цикле заданное

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

число раз. Результаты измерения отображаются на экране графического дисплея в виде гистограммы с заданным числом интервалов. Число интервалов может быть изменено с клавиатуры. После проведения заданного числа измерений определяются среднее значение и дисперсия измерения времени падения. Вычисленные значения выводятся на экран дисплея.

Преимущества предлагаемого прибора по сравнению с известными заключаются в увеличении быстродействия, повышении наглядности и уменьшении трудоемкости процесса демонстрации закономерностей распределения случайных ошибок. Использование для этой цели микроЭВМ значительно сокращает время и устраняет трудоемкость вычислений, а в сочетании с наглядностью отображения информации на дисплее делает демонстрационный эксперимент эффектным и привлекательным.

Формула изобретения

1..Учебный прибор по физике, содержащий соленоид, подключенный к выходу блока управления, к входам ко- торого подключены датчики падения тела, и шар, отличающийся тем, что, с целью расширения дидактических возможностей за счет обеспечения демонстрации распределения ошибок измерения, прибор содержит дополнительный соленоид, подключенный к соответствующему дополнительному выходу блока управления, графопостроитель, набор шаров, контейнер для шаров в форме перевернутого усеченного конуса с патрубком в нижней части, причем соленоиды размещены на внешней стороне патрубка друг над другом на расстоянии, не меньшем диаметра шаров, якори соленоидов выполнены подвижными и на них размещены заслонки с возможностью перекрытия проходного отверстия патрубка,датчики падения тела выполнены в виде оптронных пар, а графопостроитель связан с информационным выходим блока управления.

2. Учебный прибор по п.1, отличающийся тем, что блок управления содержит вычислительное устройство, преобразователь входных сигналов и преобразователь выходных

сигналов, причем входы преобразователя входных сигналов являются входами блока управления, выходы преобразователя выходных сигналов свя1559372

5

эаны с выходами блока управления, а информационный выход вычислительного устройства является информационным выходом блока управления.

Изобретение относится к учебным пособиям по физике и может быть использовано при изучении курса свободного падения тел. Цель изобретения - расширение дидактических возможностей за счет демонстрации распределения ошибок измерения. Учебный прибор содержит контейнер для шариков с патрубком и заслонками, размещенными в нем и установленными на сердечниках соленоидов. Управление осуществляется блоком управления, к которому подсоединены катушки соленоидов, датчики падения и графопостроитель. 2 ил.

Фие.1

j HamttMHi/ сброс

Задание fOMVKnfa u)net eifuit N j

----.--,-..-.- ;т11

Uffry ffaAtte jazfiQHtt/ |

pMi$ faw 3 woMxi 3

PKJ- i

jyfcpMtxa L. MujjtyctxyMtF|

JL

| fiem#e«Hue r яувнв

J