平拋運動分運動特性實驗儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種平拋運動分運動特性實驗儀，其特征在于包括豎直平板、底座、半圓形軌道、電動小車、手電筒、電磁鐵、小鐵球、遙控開關(guān)和遙控器，豎直平板固定在水平的底座上，在豎直平板頂端固定一個水平半圓形軌道，半圓形軌道上放置一輛電動小車，電動小車上固定一部光束豎直向下的手電筒和帶遙控開關(guān)的電磁鐵，在半圓形軌道直線部分靠近豎直平板的軌道邊和豎直平板間固定一個帶遙控開關(guān)的電磁鐵，兩電磁鐵都串聯(lián)了控制電流通斷的遙控開關(guān)，兩個遙控開關(guān)由同一個遙控器控制。本實用新型具有操作方便、人為操作少、實驗條件更嚴密、實驗結(jié)果更準確、實驗過程更容易觀察、更有助于學生科學理解平拋運動分運動特性等優(yōu)點。
【專利說明】平拋運動分運動特性實驗儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種教學實驗裝置，具體是涉及一種平拋運動分運動特性實驗儀。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有教材中關(guān)于平拋運動的實驗，一是平拋豎落儀，二是平拋運動實驗器，三是平拋運動規(guī)律演示儀。平拋豎落儀演示的實驗，將處于同一高度的兩小球一個水平彈出做平拋運動，另一個自由釋放做自由落體運動，然后靠聽兩球落地的聲音重合來證實平拋運動豎直方向上的運動與自由落體運動等效，但兩球落地與地面碰擊發(fā)出的聲音小，而且兩球在空中運動時間較短，是否同時落地，少許時間差異不易察覺，從而可信度差；目前和教材配套使用的平拋運動實驗器是通過平拋運動物體在運動過程中對處于豎直位置的復寫紙施加一定的壓力，從而使得位于復寫紙下面的白紙上留下痕跡，得到平拋運動物體的運動軌跡，然后通過對軌跡的測量和研究得出平拋運動的規(guī)律，該實驗有兩個缺陷:一是它要求做平拋運動物體在運動過程中對處于豎直位置的復寫紙施加一定的壓力，這就改變了物體做平拋運動的基本條件，做平拋運動的物體在運動過程中只受重力；二是它要通過對軌跡的測量和計算對比，才能間接得出平拋運動的規(guī)律。對于散見于不同時期不同期刊改進的平拋運動規(guī)律演示儀，都利用電磁鐵來控制小球的釋放，同時也利用了做平拋運動的小球碰擊觸碰開關(guān)來實現(xiàn)被電磁鐵吸住的小球的釋放，盡管做平拋運動的小球此后只受重力作用，但在碰擊觸碰開關(guān)的瞬間，觸碰開關(guān)對小球施加了另外的力的作用，使得小球偏離了設定的運動方向。實驗演示的現(xiàn)象對要證實的結(jié)論說服力不強，學生不易接受。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的在于克服上述技術(shù)的不足，提供一種人為操作少、實驗條件更嚴密、實驗結(jié)果更準確、實驗過程更容易觀察的平拋運動實驗裝置，有助于學生科學理解平拋運動分運動的特性。
[0004]本實用新型是這樣實現(xiàn)的，平拋運動分運動特性實驗儀，其特征在于包括豎直平板、底座、半圓形軌道、電動小車、手電筒、電磁鐵、小鐵球、遙控開關(guān)和遙控器，豎直平板固定在水平的底座上，在豎直平板頂端固定一個水平半圓形軌道，半圓形軌道的直線部分與豎直平板所在面平行，半圓形軌道上放置一輛電動小車，電動小車上固定一部光束豎直向下的手電筒和帶遙控開關(guān)的電磁鐵，在半圓形軌道直線部分靠近豎直平板的軌道邊和豎直平板間固定一個帶遙控開關(guān)的電磁鐵，兩電磁鐵都豎直放置且型號一致，都串聯(lián)了控制電流通斷的遙控開關(guān)，兩個遙控開關(guān)由同一個遙控器控制，兩個電磁鐵下端處于同一水平高度，兩個相同的小鐵球在電磁鐵通電后能分別懸吸在兩個電磁鐵下方。所述的豎直平板上有若干條水平橫線，用于輔助觀察水平方向上兩個小球的位置關(guān)系。所述小車上固定一部光束豎直向下的手電筒和帶遙控開關(guān)的電磁鐵，電磁鐵處于手電筒光束中間。
[0005]本實用新型的有益效果是，它具有操作方便、人為操作少、實驗條件更嚴密、實驗結(jié)果更準確、實驗過程更容易觀察、更有助于學生科學理解平拋運動分運動特性等優(yōu)點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0006]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0007]在圖中，1、半圓形軌道2、豎直平板3、電動小車4、電磁鐵A 5、電磁鐵B 6、手電筒7、遙控開關(guān)A 8、遙控開關(guān)B 9、底座10、遙控器11、小鐵球A 12、小鐵球B 13、水平橫線。
【具體實施方式】
[0008]如圖1所示，平拋運動分運動特性實驗儀，其包括豎直平板(2)、底座(9)、半圓形軌道(I)、電動小車(3)、手電筒(6)、電磁鐵A (4)、電磁鐵B (5)、小鐵球A (11)、小鐵球B
(12)、遙控開關(guān)A (7)、遙控開關(guān)B (8)和遙控器(10)，豎直平板(2)固定在水平的底座(9)上，在豎直平板(2)頂端固定一個水平半圓形軌道(1)，半圓形軌道(I)的直線部分與豎直平板(2)所在面平行，半圓形軌道(I)上放置一輛電動小車(3)，電動小車(3)上固定一部光束豎直向下的手電筒(6)和帶遙控開關(guān)A (7)的電磁鐵A (4)，在半圓形軌道(I)直線部分靠近豎直平板(2)的軌道邊和豎直平板(2)間固定一個帶遙控開關(guān)B (8)的電磁鐵B (5)，電磁鐵A (4)、電磁鐵B (5)都豎直放置且型號一致，分別串聯(lián)了控制電流通斷的遙控開關(guān)A (7)、遙控開關(guān)B (8)，兩個遙控開關(guān)由同一個遙控器(10)控制，兩個電磁鐵下端處于同一水平高度，兩個相同的小鐵球A (11)和小鐵球B (12)，小鐵球A (11)在電磁鐵A (4)通電后能懸吸在電磁鐵A (4)下方,小鐵球B (12)在電磁鐵B (5)通電后能懸吸在電磁鐵B
(5)下方。所述的豎直平板(2)上有若干條水平橫線(13)，用于輔助觀察水平方向上小球A和小球B的位置關(guān)系。所述電動小車(3)上固定一部光束豎直向下的手電筒(6)和帶遙控開關(guān)A (7)的電磁鐵A (4),電磁鐵A (4)處于手電筒(6)光束中間。其實驗原理是:用置于電動小車上的電磁鐵吸住小球，接通電動小車電源，讓電動小車在水平半圓軌道上運動，在半圓軌道的直線部分小車做勻速直線運動，電磁鐵吸住的小球也一同做勻速直線運動，斷開電磁鐵電源，小車依然做勻速直線運動，小球則以車的速度為初速度做平拋運動，在豎直方向上，通過觀察小球與手電光的位置情況，研究得出平拋運動其水平方向上的運動特點；用電磁鐵吸住小球A和B，接通電動小車電源，讓電動小車在水平半圓軌道上運動，當小車運動到半圓軌道的直線部分時，斷開電鍵，小球A作平拋運動，小球B自由落下，通過豎直平板上的水平橫線觀察對比兩小球在水平方向上的位置情況，研究得出平拋運動其豎直方向上的運動特點。
[0009]平拋運動分運動特性實驗儀可完成實驗舉例:
[0010]一、研究平拋運動水平分運動的特性。接通手電筒(6)的電源，讓手電筒(6)發(fā)出的平行光豎直向下，電磁鐵A (4)所在電路閉合，電磁鐵A (4)具有磁性，電動小車(3)上的電磁鐵A (4)吸住小鐵球A (11)，讓小鐵球A (11)處于手電筒(6)光束的中間部位，接通電動小車(3 )電源，讓電動小車(3 )在水平半圓形軌道(I)上做勻速運動，當電動小車(3 )運動至半圓形軌道(I)的直線部分后，操作遙控器(10)，斷開電磁鐵A (4)電路，電磁鐵A
(4)失去磁性，小鐵球A (11)離開電磁鐵A (4)并以電動小車(3)的速度為初速度作平拋運動，而電動小車(3)則在半圓形軌道(I)上的直線部分一直作勻速直線運動，觀察在其間的任一時刻，小鐵球A (11)是否一直在手電筒光的中間部位。
[0011]二、研究平拋運動豎直分運動的特性。電磁鐵A (4)通電后吸住小鐵球A (11)，電磁鐵B (5)通電后吸住小鐵球B (12)，接通電動小車(3)的電源，讓電動小車(3)在水平半圓形軌道(I)上做勻速運動，當電動小車(3)運動至半圓形軌道(I)的直線部分后，操作遙控器(10)使遙控開關(guān)A (7)、遙控開關(guān)B (8)同時分斷電磁鐵電路，電磁鐵A (4)、電磁鐵B
(5)失去磁性，小鐵球A (11)和小鐵球B (12)同時離開電磁鐵，小鐵球A (11)以電動小車
(3)的速度為初速度作平拋運動，小鐵球B (12)同作自由落體運動。通過豎直平板(2)上的多條水平橫線，觀察兩小球在運動的任一時刻，兩小球是否一直在一條水平線上，并最終是否同時落在豎直板下端的水平底座(不一定落在同一點，但適當調(diào)節(jié)小鐵球B (12)的水平位置或改變小車的運動速度，可使兩球落至水平板上的同一點)。
[0012]三、驗證平拋運動確實可分解為水平方向上的勻速運動與豎直方向上的自由落體運動，沿小鐵球A (11)水平運動的方向左右移動吸引小鐵球B (12)的電磁鐵B (5)的位置，使其處于作平拋運動的小鐵球A (11)在水平底座上落點的正上方，接通電動小車(3)電源，讓電動小車(3)在水平半圓形軌道(I)做勻速運動。當電動小車(3)運動至半圓形軌道
(I)的直線部分后，操作遙控器(10)使遙控開關(guān)A (7)、遙控開關(guān)B (8)同時分斷電磁鐵電路，電磁鐵A (4)、電磁鐵B (5)失去磁性，小鐵球A (11)和小鐵球B (12)同時離開電磁鐵，觀察兩小球在空中運動的任一時刻，兩小球是否處于一條水平線上，并最終是否在豎直板下端水平底座上水平相碰。
【權(quán)利要求】
1.平拋運動分運動特性實驗儀，其特征在于包括豎直平板、底座、半圓形軌道、電動小車、手電筒、電磁鐵、小鐵球、遙控開關(guān)和遙控器，豎直平板固定在水平的底座上，在豎直平板頂端固定一個水平半圓形軌道，半圓形軌道的直線部分與豎直平板所在面平行，半圓形軌道上放置一輛電動小車，電動小車上固定一部光束豎直向下的手電筒和帶遙控開關(guān)的電磁鐵，在半圓形軌道直線部分靠近豎直平板的軌道邊和豎直平板間固定一個帶遙控開關(guān)的電磁鐵，兩電磁鐵都豎直放置且型號一致，都串聯(lián)了控制電流通斷的遙控開關(guān)，兩個遙控開關(guān)由同一個遙控器控制，兩個電磁鐵下端處于同一水平高度，兩個相同的小鐵球在電磁鐵通電后能分別懸吸在兩個電磁鐵下方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平拋運動分運動特性實驗儀，其特征在于所述的豎直平板上有若干條水平橫線，用于輔助觀察水平方向上兩個小球的位置關(guān)系。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平拋運動分運動特性實驗儀，其特征在于所述的小車上固定一部光束豎直向下的手電筒和帶遙控開關(guān)的電磁鐵，電磁鐵處于手電筒光束中間。
【文檔編號】G09B23/10GK204087622SQ201420547919
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月23日
【發(fā)明者】鄭國太, 余曉光, 寧仁敏, 王志丹, 王瓊 申請人:井岡山大學