專利名稱：一種拋物碰撞運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種實(shí)驗(yàn)儀器，特別是用于物理教學(xué)中演示物體平拋、斜拋、碰撞實(shí)驗(yàn)的儀器，屬教學(xué)儀器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
物體平拋運(yùn)動(dòng)是高中物理課程教學(xué)中的一項(xiàng)重要的內(nèi)容。按照教學(xué)大綱的要求，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)描繪出平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，并根據(jù)運(yùn)動(dòng)軌跡求出平拋物體的初速度。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法是將帶有座標(biāo)紙的實(shí)驗(yàn)板置于軌道之后，在軌道上釋放小球，通過肉眼觀察小球運(yùn)動(dòng)軌跡的x值和y值，將它們記錄在座標(biāo)紙上，反復(fù)重復(fù)上述步驟，每次記錄下不同的座標(biāo)值，然后連接各次的座標(biāo)點(diǎn)描繪出物體平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。除此之外，還另有一種小球壓印復(fù)寫紙法。相比而言，小球壓印復(fù)寫紙法操作更為方便一些。但上述方法均存在著共同的缺點(diǎn)，即1.小球需要反復(fù)從同一高度釋放；2.通過肉眼觀察，描繪多個(gè)點(diǎn)跡畫出的拋物線軌跡存在著誤差。此外，還有一種方法，它采用在拋物體上安裝筆芯，拋物體運(yùn)動(dòng)時(shí)筆芯與坐標(biāo)紙接觸，筆芯隨物體運(yùn)動(dòng)將運(yùn)動(dòng)軌跡描畫在坐標(biāo)紙上。此方法雖簡(jiǎn)單易行但因?yàn)楣P芯與畫紙之間產(chǎn)生摩擦，運(yùn)動(dòng)軌跡不甚準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是克服上述已有技術(shù)之缺陷而提供一種實(shí)驗(yàn)方法簡(jiǎn)單易行、直觀性好、精確度高的拋物碰撞運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀。
本實(shí)用新型所稱問題是由以下技術(shù)方案解決的一種拋物碰撞運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀，構(gòu)成中包括記錄板、框架、凹槽軌道、拋物體，其中記錄板嵌在框架中，凹槽軌道設(shè)置在框架上，其特別之處是所述記錄板為磁粉顯示板，所述拋物體為外形對(duì)稱的階臺(tái)空心圓柱體，其中部直徑大于兩端直徑，在兩個(gè)端面上分別設(shè)有相同的永磁體，所述凹槽軌道的截面形狀與拋物體的外形相匹配，凹槽軌道與框架之間設(shè)有調(diào)整墊片，凹槽軌道與磁粉顯示板平行。
上述拋物碰撞運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀，所述框架下部設(shè)有接物槽，槽中襯有柔性墊。
上述拋物碰撞運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀，所述框架底部設(shè)有支腳，支腳上設(shè)有調(diào)平螺栓。
上述拋物碰撞運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀，所述凹槽軌道中平拋軌道設(shè)置在斜拋軌道的上方。
本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)，利用磁粉顯示板作為記錄板，以帶有永磁體的拋物體可圓滿完成平拋、斜拋、碰撞等多項(xiàng)物理實(shí)驗(yàn)。該儀器所采用的拋物體外形結(jié)構(gòu)可以滿足在其做空間運(yùn)動(dòng)時(shí)與磁粉顯示板保持恒定距離的要求，以均衡的磁力吸引磁粉，因而所做出的拋物線軌跡清晰、準(zhǔn)確。與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法相比，它具有簡(jiǎn)便易行、直觀性突出、精確度高、對(duì)比性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。將其用作教學(xué)演示或?qū)W生實(shí)驗(yàn)的教學(xué)儀器，可以收到加深學(xué)生感性認(rèn)識(shí)，提高學(xué)習(xí)興趣的良好效果。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的左視圖；圖3是拋物體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是軌道的截面圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的構(gòu)思是利用磁粉黑板的書寫原理，以磁粉顯示板2為記錄板，在拋物體上設(shè)置圓形片狀永磁體，并使拋物體運(yùn)動(dòng)時(shí)永磁體貼近磁粉顯示板，依靠永磁體的吸力，吸引磁性板中的鐵磁粉，使板上留下拋物體的運(yùn)動(dòng)軌跡，使用磁性板擦即可方便的擦去軌跡。在上述實(shí)驗(yàn)過程中，關(guān)鍵之處是要求拋物體在脫離軌道運(yùn)動(dòng)過程中，其上的永磁體始終與磁粉顯示板保持一個(gè)合適的恒定距離，距離太遠(yuǎn)磁力減弱，會(huì)影響所描繪的運(yùn)動(dòng)軌跡的清晰性，距離太近則有可能與磁粉顯示板產(chǎn)生摩擦，影響運(yùn)動(dòng)軌跡的精確度。試驗(yàn)表明永磁體與磁性板之間的最佳距離為0.5～1.0毫米。參看圖3，為達(dá)到上述要求，本實(shí)用新型將傳統(tǒng)的球狀拋物體改為外形對(duì)稱的階臺(tái)空心圓柱形，兩塊相同的永磁體10分別設(shè)置在拋物體的兩端面上，若想保證拋物體運(yùn)動(dòng)平面與磁粉顯示板平行，拋物體沿其中心線和軸線的對(duì)稱性和平衡性是至關(guān)重要的，在拋物體的兩端面均設(shè)置永磁體一是為了保證拋物體重力平衡，二是使用方便，實(shí)驗(yàn)時(shí)不必區(qū)分與磁粉顯示板的對(duì)應(yīng)面。與球形相比，此形狀可以提高運(yùn)動(dòng)時(shí)質(zhì)量中心的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，不易因外界因素影響脫離運(yùn)動(dòng)平面。參看圖4，為配合拋物體的下滑運(yùn)動(dòng)，凹槽軌道3的截面形狀與拋物體外形相匹配。
本實(shí)用新型中的磁粉顯示板是一種磁性“黑板”，黑板的主體是許多連成一體的蜂窩狀網(wǎng)格，其內(nèi)充滿液態(tài)填料和磁鐵粉顆粒，上表面用塑料薄膜封閉。當(dāng)使用磁性物在其表面劃過時(shí)，磁鐵粉顆粒被吸引，即可在塑料薄膜上出現(xiàn)清楚的痕跡，用磁性板擦在背面擦劃，即可將痕跡涂掉。市場(chǎng)上也有此類產(chǎn)品銷售。
本實(shí)用新型中的凹槽軌道包括平拋軌道和斜拋軌道，它們用螺釘固定在框架上，凹槽軌道與磁粉顯示板之間設(shè)有調(diào)整墊片9，實(shí)驗(yàn)前可以根據(jù)需要增減墊片，以調(diào)整凹槽軌道與磁粉顯示板之間的距離，并使凹槽軌道與磁性板保持平行。框架下部設(shè)有接物槽4，為保護(hù)拋物體不受猛烈撞擊，接物槽中設(shè)有海綿、粘墊等柔性墊8?？蚣艿牡撞吭O(shè)有支腳5，支腳上設(shè)有調(diào)平螺栓6，實(shí)驗(yàn)前應(yīng)調(diào)節(jié)調(diào)平螺栓使平拋凹槽軌道的末端保持水平。
拋物體和凹槽軌道均采用抗磁材料制成。
本實(shí)用新型除完成平拋斜拋實(shí)驗(yàn)外，若配以質(zhì)量不同的拋物體，還可以完成碰撞實(shí)驗(yàn)。
權(quán)利要求1.一種拋物碰撞運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀，構(gòu)成中包括記錄板、框架、凹槽軌道、拋物體，其中記錄板嵌在框架中，凹槽軌道設(shè)置在框架上，其特征在于所述記錄板為磁粉顯示板(2)，所述拋物體為外形對(duì)稱的階臺(tái)空心圓柱體，其中部直徑大于兩端直徑，在兩個(gè)端面上分別設(shè)有相同的永磁體(10)，所述凹槽軌道(3)的截面形狀與拋物體的外形相匹配，凹槽軌道與框架之間設(shè)有調(diào)整墊片(9)，凹槽軌道與磁粉顯示板平行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋物碰撞運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于所述框架(1)下部設(shè)有接物槽(4)，槽中襯有柔性墊(8)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的拋物碰撞運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于所述框架底部設(shè)有支腳(5)，支腳上設(shè)有調(diào)平螺栓(6)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的拋物碰撞運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于所述凹槽軌道中平拋軌道設(shè)置在斜拋軌道的上方。
專利摘要一種拋物碰撞運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀，屬教學(xué)儀器技術(shù)領(lǐng)域，用于解決平拋實(shí)驗(yàn)手段繁瑣、誤差大的問題。其技術(shù)方案為，采用磁粉顯示板，將拋物體設(shè)計(jì)為外形對(duì)稱的階臺(tái)空心圓柱體，拋物體中部直徑大于兩端直徑，在兩個(gè)端面上分別設(shè)有相同的永磁體，所述凹槽軌道的截面形狀與拋物體的外形相匹配，凹槽軌道與框架之間設(shè)有調(diào)整墊片，凹槽軌道與磁粉顯示板平行。本實(shí)用新型可完成平拋、斜拋、碰撞等多項(xiàng)物理實(shí)驗(yàn)。所用拋物體可以滿足在其做空間運(yùn)動(dòng)時(shí)與磁粉顯示板保持恒定距離的要求，因而所做出的拋物線軌跡清晰、準(zhǔn)確。它具有簡(jiǎn)便易行、直觀性突出、精確度高、對(duì)比性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G09B23/00GK2678046SQ20032011116
公開日2005年2月9日 申請(qǐng)日期2003年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月3日
發(fā)明者張新忠, 丁靈麗 申請(qǐng)人:張新忠