一种势能转化动能的演示教具的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种势能转化动能的演示教具，其结构包括：由立柱的两端分别连接斜坡导轨及水平导轨的端点，且斜坡导轨的另一端点与水平导轨的中部相连，形成带有延长线的直角三角形结构，斜坡导轨的上表面和所述直角三角形延长线部分的水平导轨的上表面均为边沿高中间低的凹槽形，以构成本教具的滑道部分，水平导轨的侧面标注长度单位刻度用以显示柱形体位移的距离，且水平导轨尽头部位装有弹簧底座用以安装弹簧从而为球形体提供弹性势能，作为势能和动能载体的柱形体和球形体一般放置在固定台基上，从而以其简洁的设计紧凑的结构低廉的成本实现了直观教学且方便搬运，有效地提高了教学质量。
【专利说明】一种势能转化动能的演示教具
【技术领域】
[0001]本实用新型公开了一种物理教学用具，特别涉及一种势能转化动能的演示教具。
【背景技术】
[0002]在以往的物理教学中，对一定质量的物体其自身所具有的势能可以转化为动能这一物理现象的演示教具多采用机电结构，此种设备虽然实现了直观教学，但因其结构复杂成本高，且对教学设施有一定要求，而使演示法教学方式的普及受到限制。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的在于，提供一种将势能转化成动能的演示教具，以其低廉的成本简单的结构完成现场物理实验，把上述理论直观地演示出来，使学习者在任何教学环境中都能观看学习，从而提高教学质量。
[0004]为实现本实用新型的上述目的，提供以下技术方案:
[0005]设计一种势能转化动能的演示教具，用于对上述物理现象进行教学演示，其结构部件包括:由立柱的两端分别连接斜坡导轨及水平导轨的端点，且斜坡导轨的另一端点与水平导轨的中部相连，形成带有延长线的直角三角形结构，以其简单的结构完成了所述教具的基本框架；斜坡导轨的上表面和所述直角三角形延长线部分的水平导轨构成滑道且上表面均为边沿高中间低的凹槽形；且在其外侧标有长度标记以显示物体的位移长度；为演示物体提供弹性势能的弹簧，一端安装在所述水平导轨末端的弹簧底座上并与所述水平导轨平行；势能转化动能的载体为一定质量的球形体，可将高位势能或弹性势能通过其在所述斜坡导轨上端的释放或在所述弹簧被压缩后的释放转化为动能；标定动能的载体为柱形体，在所述球形体沿所述斜坡导轨下行进入所述水平导轨或从所述弹簧处弹出后即撞击该柱形体，使其沿所述水平导轨前行一定距离以显示其所获得的动能。
[0006]优选地，为防止球形体在与柱形体碰撞后出现二次撞击，所述柱形体的被撞击面为边高中低的凹面。
[0007]优选地，所述水平导轨在其与所述斜坡导轨连接处和与所述垂直立柱连接处之间的上表面部分设置固定台基且为永磁材料。
[0008]优选地，所述球形体为导磁材料做成，在该教具放置或搬运时被吸附在所述固定台基之上而不致散落，且所述球形体在为多个时其自身质量按一定比例设定。
[0009]优选地，所述柱形体的一端带有导磁材料，在该教具放置或搬运时被吸附在所述固定台基之上而不致散落，且所述柱形体在为多个时其自身质量按一定比例设定。
[0010]本实用新型结构简单成本低廉，能在所有教学环境下以直观的方式向初学者演示势能转化为动能的物理现象，并为物体的动能与其初始势能及自身质量的大小成正比这一物理定律给出了试验依据，从而提高学习质量。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]附图1是本实用新型的结构示意图。
[0012]附图标记说明:1、立柱；2、斜坡导轨；3、水平导轨；31、长度单位刻度；32、固定台基；4、弹簧；41、弹簧底座；5、柱形体；6、球形体。
【具体实施方式】
[0013]本实用新型所述的一种势能转化动能的演示教具的具体实施例如图1所示，该教具由立柱I的两端分别连接斜坡导轨2及水平导轨3的端点，且斜坡导轨2的另一端点与水平导轨3的中部相连，形成带有延长线的直角三角形结构，斜坡导轨2的上表面和所述直角三角形延长线部分的水平导轨3的上表面均为边沿高中间低的凹槽形，以构成本教具的滑道部分，水平导轨3的侧面标注长度单位刻度31用以显示柱形体5位移的距离，且水平导轨3尽头部位装有弹簧底座41用以安装弹簧4从而为球形体6提供弹性势能，作为动能载体的柱形体5的数量为一个，且为防止出现二次撞击给实验带来误差，将柱形体5的被撞击面设计成边高中低的凹面，势能转化动能载体的球形体6为三个，且自身质量按一定比例设置，立柱I和水平导轨3的连接点到斜坡导轨2和水平导轨3的连接点之间的水平导轨3的上表面部分设有固定台基32为柱形体5及球形体6提供安放位置，由于固定台基32含有永磁材料可使含有导磁材料的柱形体5和球形体6吸附于上，从而在搬运时不致散落，本教具的主体结构采用木质或金属质等廉价材料，因此成本低廉。
[0014]本实用新型所述的一种势能转化动能的演示教具在进行演示时，可将球形体6从固定台基32处取下置于斜坡导轨2的顶端，将柱形体5放置在水平导轨3上的长度单位刻度31的初始处，释放球形体6使其在高位势能的作用下沿斜坡导轨2向下滚进后进入水平导轨3，此时所述球形体6的高位势能为零而动能为最大，在长度单位刻度31的初始处撞击柱形体5使之沿水平导轨3作平移后停止，用不同质量的球形体6分别撞击同一质量的柱形体5其平移的长度随之不同，同理用球形体6压缩弹簧4释放后撞击柱形体5使其沿水平导轨3作平移后停止，压缩程度不同被撞击后柱形体5的平移长度也就不同，从而演示了物体的高位势能及弹性势能转化为动能的物理现象，也为物体动能大小与其初始势能及自身质量的大小成正比这一物理定律提供了实验依据。
[0015]综上所述，本实用新型以其简洁的设计紧凑的结构低廉的成本实现了直观教学的目的，且方便搬运，特别适合在条件简陋的教学环境下实施演示，有效地提高了教学质量。
【权利要求】
1.一种势能转化动能的演示教具，用于物理教学，主要部件包括: 立柱将斜坡导轨和水平导轨连接为一体； 提供弹性势能的弹簧安装在弹簧底座上； 演示动能的载体为柱形体； 演示势能转化动能的载体为球形体； 其特征在于: 由立柱的两端分别连接斜坡导轨及水平导轨的端点，且斜坡导轨的另一端点与水平导轨的中部相连，形成带有延长线的直角三角形结构； 斜坡导轨的上表面和所述直角三角形延长线部分的水平导轨构成滑道且上表面均为边沿高中间低的凹槽形。
2.如权利要求1所述的一种势能转化动能的演示教具，其特征在于: 水平导轨的侧面标注长度单位刻度用以显示柱形体在动能作用下位移的距离。
3.如权利要求2所述的一种势能转化动能的演示教具，其特征在于: 水平导轨尽头部位装有弹簧底座用以安装弹簧从而为球形体提供弹性势能。
4.如权利要求3所述的一种势能转化动能的演示教具，其特征在于: 立柱和水平导轨的连接点到斜坡导轨和水平导轨的连接点之间的水平导轨的上表面部分设有带永磁材料的固定台基，为带导磁材料的柱形体及带导磁材料的球形体提供安放位置。
5.如权利要求4所述的一种势能转化动能的演示教具，其特征在于: 柱形体的撞击面为边高中低的凹面，用以防止出现二次撞击给实验带来误差。
6.如权利要求5所述的一种势能转化动能的演示教具，其特征在于: 作为势能和动能载体的柱形体和球形体在为多个时，其自身质量按照一定比例设置。
【文档编号】G09B23/10GK204010439SQ201420481465
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月25日 优先权日:2014年8月25日
【发明者】董占江 申请人:董占江