朱新培 邱欣平

(赣州市兴国平川中学 江西 赣州 342400)

1 引言

随着时代的发展，传感器等数字化仪器已经普及到了各级各类学校的实验室，光电门和数字计时器组成的光电数字计时系统已经成为了物理实验室的标准配置[1].用它们可以进行速度、加速度、计时、计数、周期和频率等物理量的测量.用这套系统组合其他的实验装置，可以完成如探究牛顿第二定律、动能定理、验证机械能守恒定律、用单摆测重力加速度、研究碰撞中的动量守恒等实验.然而由于光电传感器器件小、计时短、红外光束不可视等原因，导致很多学生对实验中的核心部分——光电门和计时器的工作原理却不甚了解，由此引发的实验误差更是一无所知.

基于这种情况，笔者设计并制作了一套巨型真人版的光电门演示系统，用于演示光电门的计时原理、测量平均速度、获得瞬时速度的原理、分析系统误差的产生原因及其应对方法.

2 系统框架设计

该演示仪的框架图如图1所示.用直径为25 mm的PVC水管做框架，拼接成一个高2 200 mm,宽900 mm,厚度300 mm的真人版门框①.门框左右两侧离地1 900 mm高处对称地安装一对激光对射传感器的发射器②和接收器③.为了方便调节激光发射器和接收器对准，激光发射器和接收器都是用活动扣安装在两片竖直透明亚克力板上，亚克力板又是插在两根PVC水管所开的竖直槽中，并且也可以上下移动及左右微旋.在门框的一侧，设计了一个用透明亚克力板做成的盒子……