專利名稱：物體間相互作用力探究?jī)x的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種教學(xué)儀器，特別是物體間相互作用力探究?jī)x。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今上海版初二物理課本“力”及“力的作用是相互的”的探究中，教師們常做的 實(shí)驗(yàn)有將一塊條形磁鐵A用細(xì)線懸掛起來(lái)，手持另一塊條形磁鐵B，當(dāng)同名磁極靠近時(shí)，被 懸掛的磁鐵A向遠(yuǎn)離的方向旋轉(zhuǎn)，表明手持的磁鐵B對(duì)懸掛的磁鐵A有向前的推力；交換兩 磁鐵，仍然是同名磁極靠近，會(huì)發(fā)現(xiàn)懸掛的磁鐵B也會(huì)向遠(yuǎn)離的方向旋轉(zhuǎn)，表明磁鐵A對(duì)磁 鐵B也有向前的推力，力圖以此說(shuō)明磁鐵A對(duì)磁鐵B有力的作用，反過(guò)來(lái)，磁鐵B對(duì)磁鐵A 也有力的作用，以得出結(jié)論物體間力的作用是相互的。但存在如下缺陷第一次實(shí)驗(yàn)表明磁鐵B對(duì)磁鐵A有力的作用，第二次實(shí)驗(yàn)表明磁鐵A對(duì)磁鐵B有 力的作用，只能間接作如下的思維推理第二次實(shí)驗(yàn)表明A對(duì)B有力的作用，說(shuō)明在第一次 實(shí)驗(yàn)B對(duì)A產(chǎn)生力的作用之時(shí)，A也有能力對(duì)B產(chǎn)生力的作用，據(jù)此推測(cè)出在第一次實(shí)驗(yàn)B 對(duì)A排斥之時(shí)，A也對(duì)B排斥。但初中學(xué)生的思維特點(diǎn)是形象思維強(qiáng)、抽象思維能力差，如 此間接推理式的實(shí)驗(yàn)形成了教學(xué)上的難點(diǎn)。該版本的初三物理課本在研究“同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引”，教師們 也只能采用上述懸掛法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，存在同樣的間接性思維難點(diǎn)。當(dāng)今各版本的初二、初三物 理教材中都存在著同樣的問題。特別需要指出的是上述實(shí)驗(yàn)的不同時(shí)性造成了思維上的間接性、與跳躍性，是一 個(gè)長(zhǎng)期未被廣大教育工作者發(fā)現(xiàn)的問題，故未在任何媒體上見過(guò)類似的報(bào)道，這一類實(shí)驗(yàn) 的存在恐怕是學(xué)生感到物理難學(xué)的一個(gè)深層次原因之一吧。產(chǎn)生上述思維難點(diǎn)的原因是若將兩塊磁鐵都懸掛起來(lái)，則兩磁鐵將由于自由度 太大，在磁極間力的作用下，將立即吸合在一起、或經(jīng)某塊磁鐵的旋轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)后再吸合在一 起，最多只能研究出異名磁極間存在相互吸引力，無(wú)法研究同名磁極間是否存在相互排斥 力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能同時(shí)顯示出磁極間存在作用力、與反作用力的實(shí)驗(yàn) 儀器，該儀器既能用于“物體間存在相互作用力” 一節(jié)的教學(xué)，又能用于“同名磁極相互排 斥，異名磁極相互吸引” 一節(jié)的教學(xué)。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種物體間相互作用力探究?jī)x，包含兩塊磁體，其特 征在于所述的兩塊磁體均為中部開孔的圓形磁體，兩塊磁體通過(guò)中部的孔穿接在水平桿 上，水平桿兩端被支架支撐起來(lái)。作為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明基本構(gòu)思的改進(jìn)所述水平桿的表面為光滑表面，所述水平桿中 部標(biāo)記有中線，所述中線將水平桿區(qū)分為左右相等的兩部分。采用上述的結(jié)構(gòu)后，將兩個(gè)圓形磁體穿在水平桿上；當(dāng)同名磁極位于內(nèi)端相鄰時(shí)，
3用手(或用裝置)捏住兩個(gè)磁體使其盡量向中線處靠攏；迅速松手，兩磁體將都向外移動(dòng)相 等的距離，說(shuō)明作用力與反作用力同時(shí)存在且大小相等；當(dāng)異名磁極相鄰時(shí)，用手(或用裝 置)將兩個(gè)磁體移動(dòng)距中線等距的位置，突然松手，兩磁體都將向內(nèi)移動(dòng)至中線處，也說(shuō)明 作用力與反作用力同時(shí)存在且大小相等；本發(fā)明的有益效果是在磁極的排斥或吸引作用下，通過(guò)觀察磁體移動(dòng)的方向及 距離，可在一次實(shí)驗(yàn)中同時(shí)研究作用力與反作力的方向與大小。既能用于“物體間存在相互 作用力”一節(jié)的教學(xué)，又能用于“同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引”一節(jié)的教學(xué)。思維 簡(jiǎn)潔明了，降低教學(xué)難度；現(xiàn)象可靠、裝置簡(jiǎn)單、易于推廣。


圖1是本發(fā)明不含控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的控制裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明在研究同名磁極間相互作用且控制裝置未釋放磁體前的狀態(tài)示意 圖；圖4是本發(fā)明在研究異名磁極間相互作用且控制裝置未釋放磁體前的狀態(tài)示意 圖；圖中1.支架，2.卡口，3.水平桿，4.圓形磁體，5.控制裝置，6.手柄，7.連接桿， 8.失控條，9.刻度線，10.中線。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，在支架1上方開有兩個(gè)卡口 2，卡口 2內(nèi)支撐有水平桿3，水平桿3上 穿套有兩個(gè)圓形磁體4，圓形磁體4的中部開有供供水平桿3穿過(guò)的的孔。水平桿3的外表 面光滑，以使磁體4能在水平桿上自由地滑動(dòng)。水平桿3上還標(biāo)記有多個(gè)等距離的豎向刻 度線9，其中位于正中的刻度線為中線10，中線10將水平桿3區(qū)分為左右相等的兩部分。如圖2所示，為方便對(duì)水平桿上磁體的移動(dòng)及釋放操作，本發(fā)明專門配置有控制 裝置該控制裝置由位于前方數(shù)個(gè)控制條8、連接各控制條的連接桿7、以及固定在連接桿 中部的手柄6構(gòu)成，所述的控制條8兩個(gè)為一組，并呈“U”形或“V”形地固定在連接桿上的 同一位置，“U”形或“V”形的中空部分為供水平桿伸入退出的槽，S卩“U”形或“V”形中空部 分的寬度大于水平桿的直徑。所述的控制條至少應(yīng)有4組，各組控制條之間應(yīng)平行排列。如圖2及圖3所示，位于最里面的兩組控制條8用于研究同名磁極之用，該兩組控 制條之間的間距略大于兩塊圓形磁體的總厚度，以能夠克服同名磁極間的排斥力而將兩磁 體近距離地卡在水平桿的中線處。待學(xué)生明確了兩磁體在中線處的初始位置、及觀察目標(biāo) 之后，突然抽走控制裝置，會(huì)發(fā)現(xiàn)兩磁體都向外移動(dòng)、并移動(dòng)相等的距離，既說(shuō)明作用力與 反作用力同時(shí)存在且大小相等；也說(shuō)明同名磁極相互排斥。如圖2及圖4所示，位于外面的兩組控制條8用于研究異名磁極之用，該兩組控 制條8之間的距離(含兩控制條的的厚度)不應(yīng)太遠(yuǎn)，應(yīng)略小于兩圓形磁體吸引力作用的 距離，以保證在突然抽走控制裝置后，兩磁體會(huì)因吸引而向內(nèi)移動(dòng)。如圖4所示，將兩磁體 異名磁極相鄰地穿在水平桿上，在控制裝置及手的配合下，使兩磁體遠(yuǎn)離，待學(xué)生明確(或 記錄)了兩磁體所處的初位置、及觀察目標(biāo)之后，突然抽走控制裝置，會(huì)發(fā)現(xiàn)兩磁體都向內(nèi)移動(dòng)、并且移動(dòng)相等的距離(都移至中線處)，既說(shuō)明作用力與反作用力同時(shí)存在且大小相 等；也說(shuō)明異名磁極間相互吸引。為防止磁體對(duì)水平桿、對(duì)控制裝置產(chǎn)生力的作用而干擾實(shí)驗(yàn)操作及效果，所述的 水平桿3及圖2所示的控制裝置不能用鐵、鈷、鎳、或包含鐵鈷鎳成份的磁性材料制作，應(yīng)該 采用塑料、橡膠、玻璃等非磁性材料制作。本發(fā)明的實(shí)施例已對(duì)本發(fā)明作出了說(shuō)明性而非限制性的描述，應(yīng)當(dāng)理解的是，在 不脫離由權(quán)利要求所限定的相關(guān)保護(hù)范圍的情況下，其他(她)技術(shù)人員可以做出變更和 /或修改，也在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。如上述的每組控制條也可以合并為控制片，只需在控制片上開有供水平桿伸入退 出的槽，所述槽的寬度應(yīng)大于水平桿的直徑，以保證控制卡伸過(guò)水平桿3以控制磁體的位 置。所述控制片的外形也是多種多樣的，如可以為固定于連接桿上的半圓形、圓形、長(zhǎng)方形、 正方形、橢圓形等。
權(quán)利要求
一種物體間相互作用力探究?jī)x，包含兩塊磁體，其特征在于所述兩塊磁體均為中部開孔的圓形磁體，兩塊磁體通過(guò)中部的孔穿接在水平桿上，水平桿兩端被支架支撐起來(lái)。
2.如權(quán)利要求1所述的物體間相互作用力探究?jī)x，其特征在于所述水平桿的表面為 光滑表面，所述水平桿中部標(biāo)記有中線，所述的中線將水平桿區(qū)分為左右相等的兩部分。
3.如權(quán)利要求2所述的物體間相互作用力探究?jī)x，其特征在于所述探究?jī)x還包括有 對(duì)兩塊磁體起移動(dòng)、及釋放作用的控制裝置，所述控制裝置由前端的數(shù)個(gè)控制條、連接各控 制條的連接桿、以及固定在連接桿中部的手柄構(gòu)成，所述的控制條兩個(gè)為一組，并呈“U”形 或“V”形地固定在連接桿上的同一位置，“U”形或“V”形的中空部分為供水平桿伸入退出 的槽，所述槽的寬度大于水平桿的直徑。
4.如權(quán)利要求3所述的物體間相互作用力探究?jī)x，其特征在于所述的各組控制條之 間呈平行排列。
5.如權(quán)利要求2所述的物體間相互作用力探究?jī)x，其特征在于所述探究?jī)x還包括有 對(duì)兩塊磁體起移動(dòng)、及釋放作用的控制裝置，所述控制裝置由前端的數(shù)個(gè)控制片、連接各控 制片的連接桿、以及固定在連接桿中部的手柄構(gòu)成，所述控制片上開有供水平桿伸入退出 的槽，所述槽的寬度大于水平桿的直徑。
6.如權(quán)利要求5所述的物體間相互作用力探究?jī)x，其特征在于所述的各控制片為固 定于連接桿上的半圓形、圓形、長(zhǎng)方形、正方形、橢圓形。
全文摘要
一種物體間相互作用力探究?jī)x，包含兩塊磁體，其特征在于所述兩塊磁體均為中部開孔的圓形磁體，兩塊磁體通過(guò)中部的孔穿接在水平桿上，水平桿兩端被支架支撐起來(lái)。將兩圓形磁體穿在水平桿上，當(dāng)同名磁極相鄰時(shí)，兩磁體都向外移動(dòng)相等的距離，說(shuō)明作用力與反作用力同時(shí)存在且大小相等；當(dāng)異名磁極相鄰時(shí)，兩磁體都向內(nèi)移動(dòng)至中線處，也說(shuō)明作用力與反作用力同時(shí)存在且大小相等；本發(fā)明可在一次實(shí)驗(yàn)中同時(shí)研究作用力與反作力的方向與大小，能用于“物體間存在相互作用力”、和“同名磁極相互排斥、異名磁極相互吸引”兩節(jié)內(nèi)容的教學(xué)。思維簡(jiǎn)潔明了，降低了學(xué)生理解的難度現(xiàn)象可靠、裝置簡(jiǎn)單、易于推廣。
文檔編號(hào)G09B23/18GK101958074SQ200910060030
公開日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2009年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月17日
發(fā)明者林義艷 申請(qǐng)人:林義艷