專利名稱：拋體與碰撞實驗組合教具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種物理實驗用教具，具體地說為中學物理力學中關(guān)于“平拋物體運動”，“動量守恒”等有關(guān)問題中所用的實驗裝置。
背景技術(shù)：
目前中學物理力學部分中，所用的J2135-1型碰撞實驗器，如圖1所示，其結(jié)構(gòu)包括斜槽軌道、C形夾、鋼球和膠木球或玻璃球，及支球管等組成。各部分的功能斜槽軌道為鋁型材特制，末端為水平槽軌，鋼球從斜槽上某一高度滾下，使之保持沿水平方向作平拋運動。鋼質(zhì)小球簡稱入射小球，質(zhì)量稍大，從斜槽上某一高度滾下，在碰撞實驗中作入射球使用，其質(zhì)量可用天平測量。膠質(zhì)球或玻璃小球，簡稱耙球，質(zhì)量為鋼球1/4-1/6，在碰撞實驗中作對心正碰的靶球使用，其質(zhì)量可用天平測量，作平拋實驗時，鋼球與玻璃球或膠木球任意選用。支球管又稱小支柱，由細金屬管制成，在斜槽的水平槽口前，可以上下、左右、前后調(diào)整，作碰撞實驗時，把玻璃球或膠木球作靶球放在支球管上，并調(diào)整兩球心等高，作平拋實驗時，不使用支球管，將支球管翻到斜槽軌道下即可。
(1)關(guān)于《研究平拋物體的運動》(中學物理第一冊，192頁)的實驗時，先用圖釘把白紙釘在豎直木板上，在木板左上角用C型夾固定斜槽，并調(diào)整末端使其水平，開始使小球由斜槽的某一固定位置自由滑下，并由O點開始做平拋運動。先用眼睛粗略地確定做平拋運動的小球在某一位值處，然后使小球從開始時的位置滾下，在粗略確定的位置附近，用鉛筆較準確地確定小球通過的位置，并在坐標紙上記下這一點。以后依次改變位置，用同樣的方法確定其他各點的位置。做這個實驗時應(yīng)使小球每次從槽上滾下時開始的位置都相同。在做這個實驗時，確定小球通過的位置非常困難，找一個點就往往要作很多遍，重復勞動太多，即費時又費力。
(2)關(guān)于《驗證動量守恒定律》(中學物理第一冊，194頁)用天平分別測出兩個小球的質(zhì)量。照圖，安裝好實驗裝置。將斜槽固定在桌邊，使槽的末端點的切線是水平的。被碰小球放在斜槽前邊的支球管上，通過支管下端的總成調(diào)節(jié)支球管的高度，直到兩球心等高為止。調(diào)節(jié)實驗裝置，使兩球相碰時處于同一高度，碰撞后的速度方向在同一條直線上。為了記錄小球飛出的水平距離，在地上鋪一張白紙，白紙上鋪放復寫紙，當小球落在復寫紙上時，便在白紙上留下了小球落地的痕跡。在白紙上記下重垂線所指的位置，它表示碰撞時入射小球的球心在紙上的垂直投影實驗時。先不放上被碰小球，讓入射小球從斜槽上某一高處滾下，重復10次。用盡可能小的圓把所有的小球落點圈在里面，圓心處就是小球落點的平均位置，然后放上被碰小球，再重復10次，分別找出兩個小球落點的平均位置，再進行計算。
上述教具在做這個實驗時，有以下幾個缺點(一)占地面積大，現(xiàn)有的大部分實驗室都標準化了，實驗桌是固定死的，使這個實驗很難實施。(二)木板容易移動，因而會造成錯誤結(jié)論。
(三)碰撞后小球難找。
(3)關(guān)于《驗證機械守恒定律》(中學物理第一冊，195頁)這個實驗是從自由落體的角度來研究的，但是學生接觸到的情況大多數(shù)是斜面機械能守恒問題，課本實驗無法完成這個實驗。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的為了克服原有實驗器具的存在的不足之處，提供一種實驗結(jié)果準確，省時省力，簡單且易于操作的拋體與碰撞組合教具。
本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的方案是一種拋體與碰撞組合教具，它包括實驗小球、面板1及斜槽軌道5，其特征在于面板1的上、下、左、右分別設(shè)有軌道，上、下水平方向軌道2互相平行設(shè)置，左、右豎直方向軌道3互相平行設(shè)置，上、下水平方向軌道2間距離與左、右豎直方向軌道3間距離相等，一長度與該距離相當?shù)幕?設(shè)置在上、下水平方向軌道2間或左右豎直軌道3間。
(1)在做《研究平拋物的運動》時，把滑槽螺栓分別放入水平軌道里，使斜面緊靠木板，在木板上固定一張白紙上鋪復寫紙，小球從同一高度自由滑下作平拋運動，可利用滑槽斜面的改向作用，使小球在白紙上打出點來，(2)在做《驗證動量守恒定律》的實驗時，先將滑槽螺栓分別放入豎直軌道里，將打點計時器使用的紙帶夾在滑槽內(nèi)的紙夾上，上輔復寫紙，當小球從沿斜面下滑拋出后，即可在紙帶上打出點來，通過研究紙帶，即可達到實驗的目的。
(3)在做《驗證機械能守恒定律》實驗中，先將滑槽放入豎直軌道中，再將紙帶夾在紙夾上，紙上鋪復寫紙，當小球從斜面固定高度劃下后，在紙帶上即可打出點，研究紙帶并通過計算，可得出小球平拋的初速度，即可驗證機械能守恒定律。
本實用新型的有益效果是采用本實用新型設(shè)計的教具進行教學，實驗結(jié)果準確，省時，簡單，易于操作。本實用新型結(jié)合新教材的改革思想，使這三個實驗更精確，更科學，更簡單，更直接，并能把它們作為隨堂實驗，走進教室，實現(xiàn)了研究性學習的目的。
經(jīng)教學實驗驗證，這組教具簡單，規(guī)范，方便，準確率高，便于收集數(shù)據(jù)，非常直觀。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中J2135-1型碰撞實驗器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本實用新型的滑槽的主視圖。
圖4為本實用新型的滑槽的側(cè)視圖。
圖5為研究平拋物體的運動實驗裝置圖。
圖6為研究驗證動量守恒定律實驗裝置圖。
圖中a.用J2135-1碰撞實驗器改裝，固定在上。
1、面板 2、水平方向軌道 3、豎直方向軌道 4、滑槽 5、斜槽軌道 6、教具底座7、復寫紙 8、紙夾 9、滑道栓 10、斜面?zhèn)? 11、平面?zhèn)?b>具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步描述本實用新型的拋體與碰撞組合教具，如圖2、圖3、圖4所示，它包括實驗小球、面板1及斜槽軌道5，面板1尺寸為80*80cm其上、下、左、右分別設(shè)有軌道，上、下水平方向軌道2互相平行設(shè)置，左、右豎直方向軌道3互相平行設(shè)置，上、下水平方向軌道2間距離與左、右豎直方向軌道3間距離相等，一長度與該距離相當?shù)亩喙δ芑?設(shè)置在上、下水平方向軌道2間或左右豎直軌道3間。斜槽軌道5末端為水平槽口，斜槽軌道5末端的水平槽口前裝有支球管。
滑槽4橫截面呈 狀，滑槽4的兩側(cè)面一側(cè)為斜面?zhèn)?0，一側(cè)為直角面?zhèn)?1，滑槽4兩端分別設(shè)有個滑道栓9，即用于將滑槽4固定于軌道上的螺栓，在滑槽4里面，即滑槽4底平面上兩端分別設(shè)有紙夾8。上、下、左、右軌道的端部設(shè)有便于滑槽4折裝的槽口。面板1的底部設(shè)有教具底座6，教具底座6上設(shè)有平橫調(diào)節(jié)螺絲，實驗前通過調(diào)節(jié)平橫調(diào)節(jié)螺絲使教具座水平放置。
當做研究平拋物體運動實驗時，滑槽4設(shè)置在上、下水平方向軌道2內(nèi)，其背靠面板1，斜面?zhèn)?0與斜槽軌道5相對設(shè)置，滑槽4的兩端通過滑道栓9與上、下水平方向軌道2連接。實驗前，先將滑槽4兩端設(shè)置在上、下水平方向軌道2內(nèi)，在滑槽4后的面板1上鋪上紙帶復寫紙。利用滑槽4斜面的改向作用在白紙上留下印記。
當做研究驗證動量守恒定律實驗時，滑槽4設(shè)置在左、右豎直方向軌道3內(nèi)，其直角面?zhèn)?1靠面板1，凹面向上，滑槽4的兩端通過滑道栓9與左、右豎直方向軌道3連接，在滑槽內(nèi)鋪上白紙和復寫約，兩端用紙夾8夾住。支起斜槽軌道5末端的水平槽口前裝的支球管，調(diào)節(jié)支球管的高度，直到碰撞小球與待碰小球兩球心等高為止。先將再通過滑道栓9將滑槽4的兩端與滑道相連。
實驗1《研究平拋物體的運動》(如圖5所示)儀器安裝(一)白紙、復寫紙，將他們里外固定在實驗面板1上(二)將滑槽4的斜面反靠向面板1豎直放在上、下水平方向軌道2內(nèi)，并用滑道栓9固定，實驗方法(一)將小球從固定高度滾下，打在滑槽4的斜面上，由于斜面的改向作用原理，使小球瞬時改變方向打擊面板，在白紙上打一點(二)移動滑槽到不同位置，重復上述實驗步驟，即可在白紙打出一系列的點來(三)用平滑曲線直接這些點，即可得平拋曲線實驗2《驗證動量守恒定律》(如圖6所示)儀器安裝(一)將滑槽水平放置在左、右豎直方向軌道內(nèi)，直角面向里，凹面向上，調(diào)整滑槽高度和水平(二)紙帶、復寫紙鋪在滑槽4的底平面上，用紙夾夾上復寫紙、紙帶(紙帶一定要拉緊)實驗方法(一)用重錐線分別測出鋼球離軌道時和玻璃球碰撞前的重心在紙帶上相應(yīng)的位置，在紙帶上描出點01，02。
(二)用一個鋼球從固定高度滾下后，將在紙帶上打出一個點，計為“鋼1”(三)用一個鋼球從固定高度滾下與玻璃球相碰后同時落下，在紙帶上可打出兩個點，計為“鋼2”，“玻1”(四)取下紙帶分別測量01到鋼1，01到鋼2，02到玻1的距離L1、L2、L3，并用天平測量鋼球和玻璃球的質(zhì)量M1、M2(五)計算M1L1＝M1L2+M2L3，從而驗證動量守恒定律是否守衡。
實驗3《驗證機械能守恒定律》(如圖6所示)儀器安裝(一)將滑槽水平放置在豎直軌道上，直角面向里，凹面向上，調(diào)整滑槽高度和水平(二)在滑槽的內(nèi)部兩頭的兩個小紙夾上分別夾上復寫紙、紙帶。注紙帶一定要拉緊實驗方法(一)用重錐線測得鋼球離軌道時的重心在紙帶上相應(yīng)的位置，在紙帶上描出點01。
(二)測量出和鋼球滾下時的斜面高度h和小球離開斜槽軌道后下落高度H，算出鋼球滾下做平拋物體的運動時所用得時間t。
(三)鋼球從固定高度滾下后，將在紙帶上打出一個點，計為“鋼1”。
(四)取下紙帶，量出01到鋼1的距離，即可用V＝S01鋼1/t算出小球離開斜槽的速度(五)計算結(jié)果比較，即可驗證機械能守恒定律。
權(quán)利要求1.一種拋體與碰撞組合教具，它包括實驗小球、面板(1)及斜槽軌道(5)，其特征在于面板(1)的上、下、左、右分別設(shè)有軌道，上、下水平方向軌道(2)互相平行設(shè)置，左、右豎直方向軌道(3)互相平行設(shè)置，上、下水平方向軌道(2)間距離與左、右豎直方向軌道(3)間距離相等，一長度與該距離相當?shù)幕?4)設(shè)置在上、下水平方向軌道(2)間或左右豎直軌道(3)間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋體與碰撞組合教具，其特征在于所述滑槽(4)橫截面呈 狀，滑槽(4)的兩側(cè)面一側(cè)為斜面?zhèn)?10)，一側(cè)為直角面?zhèn)?11)，滑槽(4)兩端分別設(shè)有個滑道栓(9)，在滑槽(4)里面兩端分別設(shè)有紙夾(8)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的拋體與碰撞組合教具，其特征在于滑槽(4)設(shè)置在上、下水平方向軌道(2)內(nèi)，其背靠面板(1)，斜面?zhèn)?10)與斜槽軌道(5)相對設(shè)置，滑槽(4)的兩端通過滑道栓(9)與上、下水平方向軌道(2)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的拋體與碰撞組合教具，其特征在于滑槽(4)設(shè)置在左、右豎直方向軌道(3)內(nèi)，其平面?zhèn)?11)靠面板(1)，凹面向上，滑槽(4)的兩端通過滑道栓(9)與左、右豎直方向軌道(3)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋體與碰撞組合教具，其特征在于在斜槽軌道(5)末端為水平槽口，水平槽口前裝有支球管。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的拋體與碰撞組合教具，其特征在于上、下、左、右軌道的端部設(shè)有便于滑槽(4)折裝的槽口。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的拋體與碰撞組合教具，其特征在于面板(1)的底部設(shè)有教具底座(6)，教具底座(6)上設(shè)有平橫調(diào)節(jié)螺絲。
專利摘要本實用新型提供一種實驗結(jié)果準確，省時省力，簡單且易于操作的拋體與碰撞組合教具。該拋體與碰撞組合教具，它包括實驗小球、面板(1)及斜槽軌道(5)，其特征在于面板(1)的上、下、左、右分別設(shè)有軌道，上、下水平方向軌道(2)互相平行設(shè)置，左、右豎直方向軌道(3)互相平行設(shè)置，上、下水平方向軌道(2)間距離與左、右豎直方向軌道(3)間距離相等，一長度與該距離相當?shù)幕?4)設(shè)置在上、下水平方向軌道(2)間或左右豎直軌道(3)間。主要是通過小球在復寫紙輔蓋的紙上進行打擊而留下痕跡，對痕跡進行測量、計算分析，從而達到實驗的目的。
文檔編號G09B23/00GK2665844SQ0322218
公開日2004年12月22日 申請日期2003年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月26日
發(fā)明者劉海林 申請人:劉海林