专利名称：运动频闪观测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高中物理教具。
背景技术：
研究物体自由落体运动、平抛运动、斜抛运动、弹性碰撞过程、验证机械能守 恒等实验的规律，既要描绘物体运动轨迹，又要求出相关物理量(如g、Vtl等)。如《全 日制普通高级中学教科书(试验修订本·必修)》(人民教育出版社)第一册课本中第 37页图2-25的自由落体(小球)的频闪照相的照片，第87页图5_17的平抛运动和自由 落体运动的频闪照片，采用在暗室条件下用大功率的频闪光源照亮运动物体(外闪法)， 再用数码相机(带B门)拍摄物体运动情况；第191页图实-10、图实-11的研究勻变 速直线运动、第192页图实-12的研究平抛物体的运动、第193页图实-13的验证动量守 恒定律、第195页图实-15验证机械能守恒等实验，采用描迹法或电磁打点计时器来研究 物体运动情况。但是，以上实验存在以下问题1)必须有大功率的频闪光源来照亮运动 体，设备复杂且昂贵；2)必须在暗室里才能进行，必须有带B门的照相机，冲洗相片时 间长；3)拍摄照片中是运动体实像，还需确定实像各位置的质心(几何中心)；4)采用 描迹法描点粗糙，准确度低，系统误差大；5)打点计时器只能记录直线运动而无法记录 测量的曲线运动；6)用打点计时器处理，由于振动片的固有频率与电源频率不相同，阻 力等因素，实验误差大；7)不能摆脱交流电因定频度的制约，研究运动时，加速度大的 和加速度小的运动都只能用50HZ的一种频率；8)打点计时器所测量的实验，有固体废 物产生，消耗大。9)用刻度尺测量纸带上的点，数据测量多，计算复杂。
实用新型内容本实用新型旨在提供一种观测物体运动的装置，结构紧凑，制造成本低，可观 测物体的自由落体运动、平抛运动、斜抛运动等多种运动，使用方便，实验准确。一种运动频闪观测仪，装置体为平面框架结构，左上角安装有斜槽，水平和垂 直方向安装有可移动发光标尺，装置体左下角倾斜地安装有弹射器，装置体正前方有数 码照相机，用于观测的运动体为圆柱体，圆柱体内有频闪光源。所述圆柱体内的频闪光源为高亮度发光二极管，圆柱体内有电路板和频率转换 开关。所述发光标尺上按固定间距设置有发光二极管，两端有磁铁。优选的，所述发光标尺上发光二极管的间距为50_。所述装置体表面覆盖有黑布。所述数码照相机与电脑连接。进一步的，装置体下部有接物网。本实用新型让运动物体携带光源主动发出频闪光，用照相机拍摄其运动过程， 速度快的用较高频率50HZ，速度慢的用较低频率25HZ，克服了交流电频率固定的缺陷，将频闪照片录入电脑进行定量分析，更直观准确。可方便的用来观测物体的自由落 体运动、平抛运动、斜抛运动等多种运动，使用方便，实验准确，结构紧凑，制造成本 低，是很好的教学用具。
图1为本实用新型观测装置体的结构示意图。图2为物体的正面示意图。图3为图2所示物体的结构示意图。图4为发光标尺正面示意图。图5为图4所示发光标尺背面示意图。图6为频闪电路图。图7为另种频闪电路图。图8为发光标尺的电路图。图中1-斜槽，2-圆柱体，3-发光标尽，4-弹射器，5-黑布，6_接物网， 7_装置体，8-发光标尺，9-发光二极管，10-直尺，11-电源开关，12-电路槽，13-磁 铁，21-前面板，22-发光二极管，23-电源开关，24-频率转换开关，25-壳体，26-后 面板，27-电路板，28-电池。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型为平面框架结构，装置体7的左上角安装有斜槽1，装 置体7的上边及左边各安装有可移动水平发光标尺3和垂直发光标尺8，装置体7左下角 倾斜地安装有弹射器4，装置体7表面覆盖有黑布5，下方有接物网6。装置体7正前方 有数码照相机，用于观测的运动体为圆柱体2，数码相机可放置在三角支架上，也可放置 在工作台上，可将数码相机与电脑相连，经电脑程序处理后在电脑上观看圆柱体2的运 动轨迹。圆柱体2可在斜槽1上滚动，也可用弹射器4斜向上发射。图2、3所示，圆柱 体2内有频闪光源，频闪光源为高亮度发光二极管22，发光二极管22安装国圆柱体2的 壳体25内，壳体25内还有电路板27、电池28、电源开关23、频率转换开关24及前面板 21、后面板26，通过频率转换开关24可使发光二极管9的频闪频率在25HZ和50HZ之 间转换。图4、5示出了可移动发光标尺3、8的结构，直尺10内置电路槽12，两端有磁 铁13，发光二极管9按固定间距安装在直尺10内，发光标尺上有电源开关11，优选的， 发光二极管9的间距为50mm，发光二极管9是红色，发光标尺3、8可方便地移动到装 置体7上的任意位置，用水平仪和重锤线进行水平和垂直找正。图6是25HZ和50HZ的频闪电路图，它由集成块LM3909为核心构成电路，电 源在开关Sl的控制下向电容C充电，然后向LED放电，从而驱动LED闪光；电阻Rl 和R2控制闪光频率分别为25HZ和50HZ，由频率转换开关S2实现转换，Rl为2.1K决 定50HZ的频闪，R2为7.9K决定50HZ的频闪；钽电解电容C则控制闪光时间，容量为 47 μ F, 25V；电路中用两只CR2016型锂电池串联后做电源，电压为6V，这种电池直径为20mm厚度不足2mm，体积小；这样的25HZ和50HZ的频闪电路就保证了闪光频率的 稳定性，占空比一定，无拖尾现象。图7为另一频闪电路图，图中Tl、T2为SC9011， T3 为 SC9012，T4 为 D8050，Rl = R4 = 2.7ΚΩ , R3 = R4 = 33K Ω , R5 = 10ΚΩ , R6 = 680Ω ； Cl = C2 = 220PF, C3 =100yF，L 为 Φ = 0.15mm 漆包线在 315mm2 环形铁氧体芯骨架上绕约200匝，直流电阻约3Ω，电感量约200mh; Wl、W2、W3是 10ΚΩ、20ΚΩ、30ΚΩ的可调电阻。 图8是发光标尺的电路图，它由一个CR2016锂电池为电源，一个开关，十多只 红色发光二极管按50mm的间距设置，电流约10mA，作为数码相片的实际刻度标尺，实 现数码相片的实际尺寸和微电脑间的比例系数计算。
权利要求1.一种运动频闪观测仪，其特征在于装置体(7)为平面框架结构，左上角安装有 斜槽(1)，水平和垂直方向安装有可移动发光标尺(3、8)，装置体(7)左下角倾斜地安装 有弹射器(4)，装置体(7)正前方设有数码照相机，用于观测的运动体为圆柱体(2)，圆 柱体(2)内有频闪光源(22)。
2.根据权利要求1所述的运动频闪观测仪，其特征在于所述圆柱体(2)内的频闪光 源(22)为高亮度发光二极管，圆柱体(2)内有电路板(27)和频率转换开关(24)。
3.根据权利要求1所述的运动频闪观测仪，其特征在于所述发光标尺(3、8)上按 固定间距设置有发光二极管(9)，发光标尺(3、8)两端有磁铁(13)。
4.根据权利要求3所述的运动频闪观测仪，其特征在于所述发光二极管(9)的间距 为 50mmo
5.根据权利要求1所述的运动频闪观测仪，其特征在于所述装置体(7)表面覆盖有 黑布(5)。
6.根据权利要求1所述的运动频闪观测仪，其特征在于所述数码照相机与电脑连接。
7.根据权利要求1所述的运动频闪观测仪，其特征在于所述装置体(7)下部有接物 网(6)。
专利摘要一种运动频闪观测仪，装置体为平面柜架结构，左上角安装有斜槽，上边及左边各安装有发光标尺，装置体左下角倾斜地安装有弹射器，装置体正前方有数码照相机，用于观测的运动体为圆柱体，圆柱体内有可转换频率的频闪光源。本实用新型让运动物体携带光源主动发出频闪光，用照相机拍摄其运动过程，速度快的用较高频率50HZ，速度慢的用较低频率25HZ，克服了交流电频率固定的缺陷，将频闪照片录入电脑进行定量分析，更直观准确。可方便的用来观测物体的自由落体运动、平抛运动、斜抛运动等多种运动，使用方便，实验准确，结构紧凑，制造成本低，是很好的教学用具。
文档编号G09B23/10GK201796525SQ20102055131
公开日2011年4月13日 申请日期2010年9月20日 优先权日2009年9月21日
发明者赵友明, 金毅 申请人:赵友明, 金毅