动量守恒定律演示装置的制作方法

本实用新型涉及一种物理教学演示装置，具体地说是一种动量守恒定律演示装置。

背景技术：

高中物理教学中的动量守恒定律演示实验，没有专用的实验仪器，为了完成这个实验，教师都是用一些实验仪器进行组合，临时拼出一个实验方案。其中实验效果较好的一个方案就是用两个等质量的小车，并在小车之间安装一个弹簧，用细线把它们拴在一起，实验时剪断细线，两个小车在弹簧的弹力的作用下，向相反的方向运动，以此来验证动量守恒定律。然而我通过仔细观察这个实验的演示过程，发现这个实验演示过程存在许多弊端：1、栓细线的时候细线的长度控制较难，而细线的长度决定弹簧的压缩长度，直接影响实验的效果；2、反复几次实验的细线的长度，不可能完全一致，使得这个实验缺乏说明力；3、拴好细线后，会出现小车一端翘起的现象，影响了实验效果；4、实验的前期准备时间太长，实验效率太低；5、整个实验的操作性不好。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题，是提供一种动量守恒定律演示装置，能够解决现有技术中所存在的上述问题。

本实用新型为实现上述目的，通过以下技术方案来实现：

一种动量守恒定律演示装置，包括基座、固定于所述基座左侧的左透明导管、固定于所述基座右侧且与所述左透明导管结构和长度相同的右透明导管、弹射装置和控制装置，所述弹射装置包括固定于所述基座上的弹射基座，所述弹射基座的左侧和右侧分别设置有第一支撑凸起和第二支撑凸起，所述第一支撑凸起和第二支撑凸起上固定有下电磁体，所述下电磁体包括与所述第一支撑凸起和第二支撑凸起固定的第三磁体板、固定在所述第三磁体板上的下磁体块以及固定在所述下磁体块上方且与所述第三磁体板大小形状均相同的第四磁体板，所述第三磁体板和所述第四磁体板于所述下磁体块的左端形成第三滑动槽，所述第三磁体板和所述第四磁体板于所述下磁体块的右端形成第四滑动槽，所述第四磁体板的上方设置有沿左右方向伸缩的弹簧，所述弹簧上设置有上电磁体，所述上电磁体包括设置在所述弹簧上方的第一磁体板、固定在所述第一磁体板上的上磁体块以及固定在所述上磁体块上方且与第一磁体板大小形状均相同的第二磁体板，所述第一磁体板和所述第二磁体板于所述上磁体块的左端形成第一滑动槽，所述第一磁体板和所述第二磁体板于所述上磁体块的右端形成第二滑动槽，所述弹射装置还包括左施力器和右施力器，所述左施力器的右端设置有分别与所述第一滑动槽和所述第三滑动槽滑动装配的第一滑动凸起和第三滑动凸起，在所述左施力器上位于所述第一滑动凸起和第三滑动凸起之间设置有用于固定所述弹簧左端且与所述第一磁体板和所述第四磁体板滑动装配的第一中部滑动凸起，所述左施力器的左端设置有与所述左透明导管的右端滑动装配的左顶球凸起，所述左顶球凸起与所述左透明导管的周向为间隙配合，所述左透明导管的右侧上方设置有左入球孔，所述左透明导管的左侧下方设置有左出球孔，所述左透明导管内且位于所述左出球孔的左侧设置有左挡球块，所述左挡球块的右侧为自上向下向左延伸的斜面，所述左挡球块右侧的斜面的底端与所述左出球孔之间的距离大于所述左透明导管内径的1/10且小于所述左透明导管内径的2/10，所述左挡球块右侧的斜面与竖直方向的夹角在30°到40°之间，所述右施力器的左端设置有分别与所述第二滑动槽和所述第四滑动槽滑动装配的第二滑动凸起和第四滑动凸起，在所述右施力器上位于所述第二滑动凸起和第四滑动凸起之间设置有用于固定所述弹簧右端且与所述第一磁体板和所述第四磁体板滑动装配的第二中部滑动凸起，所述右施力器的右端设置有与所述右透明导管的左端滑动装配的右顶球凸起，所述右顶球凸起与所述右透明导管的周向为间隙配合，所述右透明导管的左侧上方设置有右入球孔，所述右透明导管的右侧下方设置有右出球孔，所述右透明导管内且位于所述右出球孔的右侧设置有右挡球块，所述右挡球块的左侧为自上向下向右延伸的斜面，所述右挡球块左侧的斜面的底端与所述右出球孔之间的距离大于所述右透明导管内径的1/10且小于所述右透明导管内径的2/10，所述右挡球块左侧的斜面与竖直方向的夹角在30°到40°之间，在所述弹射基座上且位于所述第一支撑凸起的左侧设置有用于对所述左施力器进行运动限位的第一限位凸起，在所述弹射基座上且位于所述第二支撑凸起的右侧设置有用于对所述右施力器进行运动限位的第二限位凸起，所述第二磁体板上设置有所述控制装置，所述控制装置上方设置有电磁体控制开关，所述控制装置前部的左侧设置有用于显示所述左透明导管内球体运动速度的左显示屏，所述控制装置前部的右侧设置有用于显示所述右透明导管内球体运动速度的右显示屏，所述左透明导管上设置有左速度传感器，所述右透明导管上设置有右速度传感器，所述左显示屏通过导线与所述左速度传感器连接，所述右显示屏通过导线与所述右速度传感器连接。

作为限定，所述基座上且位于所述弹射基座的前方设置有水平尺，所述基座的四个边角处各设置有一个调平螺栓。

作为限定，所述基座的左侧自左至右依次设置有用于固定所述左透明导管的第一固定座和第二固定座，所述基座的右侧自左至右依次设置有用于固定所述右透明导管的第三固定座和第四固定座，所述第一固定座和所述第二固定座之间的距离等于所述左透明导管长度的三分之二，所述第一固定座与所述左透明导管的左端部之间的距离等于所述第二固定座与所述左透明导管的右端部之间的距离，所述第三固定座和所述第四固定座之间的距离等于所述右透明导管长度的三分之二，所述第四固定座与所述右透明导管的右端部之间的距离等于所述第三固定座与所述右透明导管的左端部之间的距离。

作为更进一步的限定，所述基座的右侧设置有球体存放盒。

作为限定，在所述基座上且位于所述左出球孔和所述右出球孔的下方分别设置有一个接球碗，所述左出球孔下方的接球碗的最底端位于所述左出球孔竖直中心线的右侧，所述右出球孔下方的接球碗的最底端位于所述右出球孔竖直中心线的左侧。

本实用新型由于采用了上述的结构，其与现有技术相比，所取得的技术进步在于：

本实用新型包括基座、左透明导管、右透明导管、弹射装置和控制装置，其中弹射装置包括上电磁体和下电磁体和弹簧，弹射装置左右两侧分别设置左施力器和右施力器，当上电磁体和下电磁体同时供电时将左施力器和右施力器吸住，此时弹簧处于压缩状态，当上电磁体和下电磁体同时断电时，在弹簧力的作用下左施力器和右施力器分别向左和向右运动并撞击位于左透明导管和右透明导管内的球体，使球体在左透明导管和右透明导管内运动，同时左透明导管和右透明导管内设置有速度传感器可以检测球体的运动速度并在左显示屏和右显示屏进行显示。本实用新型具备结构简单、操作方便以及误差小等优点，并可保证教学生动有趣。

综上，本实用新型能够满足教学需求，并能达到很好的教学效果。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。

图1为本实用新型实施例所述的整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例所述的弹射装置的结构示意图。

在附图中：1、基座；11、调平螺栓；12、接球碗；13、水平尺；141、第一固定座；142、第二固定座；143、第三固定座；144、第四固定座；15、球体存放盒；21、左透明导管；211、左入球孔；212、左出球孔；213、左挡球块；22、右透明导管；221、右入球孔；222、右出球孔；223、右挡球块；31、左施力器；311、左顶球凸起；312、第一滑动凸起；313、第三滑动凸起；314、第一中部滑动凸起；32、右施力器；321、右顶球凸起；322、第二滑动凸起；323、第四滑动凸起；324、第二中部滑动凸起、4、弹射基座；411、第一限位凸起；412、第二限位凸起、413、第一支撑凸起；414、第二支撑凸起；5、控制装置；51、电磁体控制开关；52、右显示屏；53、左显示屏；54、左速度传感器；55、右速度传感器；6、弹簧；71、上电磁体；711、第一磁体板；712、上磁体块；713、第二磁体板；714、第一滑动槽；715、第二滑动槽；72、下电磁体；721、第三磁体板；722、下磁体块；723、第四磁体板；724、第三滑动槽；725、第四滑动槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本实用新型。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。

如图所示，根据本实用新型是实施例的动量守恒定律演示装置，包括基座1、固定于所述基座1左侧的左透明导管21、固定于所述基座1右侧且与所述左透明导管21结构和长度相同的右透明导管22、弹射装置和控制装置5，所述弹射装置包括固定于所述基座1上的弹射基座4，所述弹射基座4的左侧和右侧分别设置有第一支撑凸起413和第二支撑凸起414，所述第一支撑凸起413和第二支撑凸起414上固定有下电磁体72，所述下电磁体72包括与所述第一支撑凸起413和第二支撑凸起414固定的第三磁体板721、固定在所述第三磁体板721上的下磁体块722以及固定在所述下磁体块722上方且与所述第三磁体板721大小形状均相同的第四磁体板723，所述第三磁体板721和所述第四磁体板723于所述下磁体块722的左端形成第三滑动槽724，所述第三磁体板721和所述第四磁体板723于所述下磁体块722的右端形成第四滑动槽725，所述第四磁体板723的上方设置有沿左右方向伸缩的弹簧6，所述弹簧6上设置有上电磁体71，所述上电磁体71包括设置在所述弹簧6上方的第一磁体板711、固定在所述第一磁体板711上的上磁体块712以及固定在所述上磁体块712上方且与第一磁体板711大小形状均相同的第二磁体板713，所述第一磁体板711和所述第二磁体板713于所述上磁体块712的左端形成第一滑动槽714，所述第一磁体板711和所述第二磁体板713于所述上磁体块712的右端形成第二滑动槽715，所述弹射装置还包括左施力器31和右施力器32，所述左施力器31的右端设置有分别与所述第一滑动槽714和所述第三滑动槽724滑动装配的第一滑动凸起312和第三滑动凸起313，在所述左施力器31上位于所述第一滑动凸起312和第三滑动凸起313之间设置有用于固定所述弹簧6左端且与所述第一磁体板711和所述第四磁体板723滑动装配的第一中部滑动凸起314，所述左施力器31的左端设置有与所述左透明导管21的右端滑动装配的左顶球凸起311，所述左顶球凸起311与所述左透明导管21的周向为间隙配合，所述左透明导管21的右侧上方设置有左入球孔211，所述左透明导管21的左侧下方设置有左出球孔212，所述左透明导管21内且位于所述左出球孔212的左侧设置有左挡球块213，所述左挡球块213的右侧为自上向下向左延伸的斜面，所述左挡球块213右侧的斜面的底端与所述左出球孔212之间的距离大于所述左透明导管21内径的1/10且小于所述左透明导管21内径的2/10，所述左挡球块213右侧的斜面与竖直方向的夹角在30°到40°之间，所述右施力器32的左端设置有分别与所述第二滑动槽715和所述第四滑动槽725滑动装配的第二滑动凸起322和第四滑动凸起323，在所述右施力器32上位于所述第二滑动凸起322和第四滑动凸起323之间设置有用于固定所述弹簧6右端且与所述第一磁体板711和所述第四磁体板723滑动装配的第二中部滑动凸起324，所述右施力器32的右端设置有与所述右透明导管22的左端滑动装配的右顶球凸起321，所述右顶球凸起321与所述右透明导管22的周向为间隙配合，所述右透明导管22的左侧上方设置有右入球孔221，所述右透明导管22的右侧下方设置有右出球孔222，所述右透明导管22内且位于所述右出球孔222的右侧设置有右挡球块223，所述右挡球块223的左侧为自上向下向右延伸的斜面，所述右挡球块223左侧的斜面的底端与所述右出球孔222之间的距离大于所述右透明导管21内径的1/10且小于所述右透明导管21内径的2/10，所述右挡球块213左侧的斜面与竖直方向的夹角在30°到40°之间，在所述弹射基座4上且位于所述第一支撑凸起413的左侧设置有用于对所述左施力器31进行运动限位的第一限位凸起411，在所述弹射基座4上且位于所述第二支撑凸起414的右侧设置有用于对所述右施力器32进行运动限位的第二限位凸起412，所述第二磁体板713上设置有所述控制装置5，所述控制装置5上方设置有电磁体控制开关51，所述控制装置5前部的左侧设置有用于显示所述左透明导管21内球体运动速度的左显示屏53，所述控制装置5前部的右侧设置有用于显示所述右透明导管22内球体运动速度的右显示屏52，所述左透明导管21上设置有左速度传感器54，所述右透明导管22上设置有右速度传感器55，所述左显示屏53通过导线与所述左速度传感器54连接，所述右显示屏52通过导线与所述右速度传感器55连接。

在本实用新型中，基座1左侧的左透明导管21和右透明导管22结构和长度相同且两者分别固定于基座1左侧和右侧，在基座1上且位于左透明导管21和右透明导管22之间设置有弹射装置，弹射装置包括上电磁体71、下电磁体72、左施力器31、右施力器32以及弹簧6，下电磁体72包括固定在第一支撑凸起413和第二支撑凸起414上的第三磁体板721、固定在第三磁体板721上的下磁体块722以及固定在下磁体块722上方且与第三磁体板721大小形状均相同的第四磁体板723，优选地，第三磁体板721、下磁体块722和第四磁体板723为一体结构以保证整体结构的稳定性，第三磁体板721和第四磁体板723于下磁体块722的左端形成第三滑动槽724，第三磁体板721和第四磁体板723于下磁体块722的右端形成第四滑动槽725，第四磁体板723的上方设置有沿左右方向伸缩的弹簧6，弹簧6上设置有上电磁体71，上电磁体71包括设置在弹簧6上方的第一磁体板711、固定在第一磁体板711上的上磁体块712以及固定在上磁体块712上方且与第一磁体板711大小形状均相同的第二磁体板713，优选地，第一磁体板711、上磁体块712和第二磁体板713为一体结构以提高整体结构的稳定性，第一磁体板711和第二磁体板713于上磁体块712的左端形成第一滑动槽714，第一磁体板711和第二磁体板713于上磁体块712的右端形成第二滑动槽715，左施力器31的右端设置有分别与第一滑动槽714和第三滑动槽724滑动装配的第一滑动凸起312和第三滑动凸起313，在左施力器31上位于第一滑动凸起312和第三滑动凸起313之间设置有用于固定弹簧6左端且与第一磁体板711和第四磁体板723滑动装配的第一中部滑动凸起314，右施力器32的左端设置有分别与第二滑动槽715和第四滑动槽725滑动装配的第二滑动凸起322和第四滑动凸起323，在右施力器32上位于第二滑动凸起322和第四滑动凸起323之间设置有用于固定弹簧6右端且与第一磁体板711和第四磁体板723滑动装配的第二中部滑动凸起324，这样，第一滑动凸起312和第三滑动凸起313以及第二滑动凸起322和第四滑动凸起323直接受上磁体块712和下磁体块722的磁力作用而带动左施力器31和右施力器32产生相向运动，第一中部滑动凸起314和第二中部滑动凸起324一方面可以固定弹簧6，另一方面可以起到运动导向作用，且弹射装置整体沿竖直方向设置，有效减小横向布置空间，以在横向空间有限的前提下，最大程度延长左透明导管21和右透明导管22的水平长度以延长球体的运动距离，提高可观赏性。同时左施力器31的左端设置有与左透明导管21的右端滑动装配的左顶球凸起311，左顶球凸起311与左透明导管21的周向为间隙配合，因左施力器31的右侧具备三重导向结构，可有效保证左顶球凸起311与左透明导管21的周向间隙配合效果，以进一步保证两者之间可在零摩擦的前提下进行相对运动，保证实验效果及实验的可靠性，也可避免因左顶球凸起311与左透明导管21之间产生相互作用力而导致左施力器31右侧的第一滑动凸起312、第三滑动凸起313以及第一中部滑动凸起314与弹射装置之间产生竖直方向的力，而导致实验失败的风险，并可有效延长整个实验装置的使用寿命，并且左透明导管21的右侧上方设置有左入球孔211，球体由此进入左透明导管21，并在左顶球凸起311的作用下推动球体向左运动至左出球孔212处落下，优选地，在左透明导管21内且位于左出球孔212的左侧设置有左挡球块213，左挡球块213的右侧为自上向下向左延伸的斜面，左挡球块213右侧的斜面的底端与左出球孔212之间的距离大于左透明导管21内径的1/10且小于左透明导管21内径的2/10，并且左挡球块213右侧的斜面与竖直方向的夹角在30°到40°之间，这样的距离和角度范围可避免左挡球块213右侧的斜面的底端与左出球孔212距离过小而使球体与斜面干涉导致球体无法从左出球孔212落下，同时可避免角度过大而使斜面对球体的运动产生干涉，又可保证斜面对球体产生较大的向下分力而将球体从左出球孔212推出，避免球体返回左透明导管21的右侧而导致取出不便的问题，经发明人通过大量的实验反复论证发现，左挡球块213右侧的斜面与竖直方向的夹角在35°到38°之间，可达到最理想的实验效果。本实用新型中的右施力器32、右透明导管22以及右挡球块223的结构及原理与左施力器31、左透明导管21以及左挡球块213相同，在此不一一赘述。

另外，本实用新型在弹射基座4上且位于第一支撑凸起413的左侧设置有用于对左施力器31进行运动限位的第一限位凸起411，在弹射基座4上且位于第二支撑凸起414的右侧设置有用于对右施力器32进行运动限位的第二限位凸起412，这样，可有效避免左施力器31和右施力器32运动距离过长而导致从弹射装置中脱出，保证整体结构工作的可靠性。

本实用新型的工作原理为，当上电磁体71和下电磁体72同时受控制装置5供电时通过磁力将左施力器31和右施力器32吸住，此时弹簧6处于压缩状态，当按动电磁体控制开关51，上电磁71和下电磁体72同时断电而磁力消失，在弹簧力的作用下左施力器31和右施力器32分别向左和向右水平运动并撞击位于左透明导管21和右透明导管22内的球体，使球体在左透明导管21和右透明导管22内水平运动，由于左顶球凸起311和右顶球凸起321处于水平状态并且只对球体施加水平力，因此球体的初始运动方向即是水平的，运动过程中不会与左透明导管21和右透明导管22的上壁接触而影响实验效果，同时左透明导管21和右透明导管22内设置有速度传感器可以检测球体的运动速度并在左显示屏53和右显示屏52进行显示。如此可保证实验的观赏性和趣味性。

需要说明的是，实验过程中所需球体至少为3个，分别为第一球体、第二球体和第三球体，其中第一球体和第二球体质量相同，使用第一球体和第二球体进行实验时两者速度相同，第三球体是第一球体或第二球体质量的一半，使用第一球体与第三球体进行实验时，第三球体的运动速度和第一球体速度的二倍，如此，可通过多组实验对动量守恒定律进行实验，进一步保证实验效果。优选地，本实用新型将第一球体和第二球体的直径与左透明导管21和右透明导管22的内径的比值设置在0.8到0.9之间，这样可进一步避免由于实验误差以及其他因素导致球体与左透明导管21和右透明导管22的上壁接触而影响实验效果的现象发生。

进一步地，所述基座1上且位于所述弹射基座4的前方设置有水平尺13，所述基座1的四个边角处各设置有一个调平螺栓11。

在本实用新型的实施例中，水平尺13用于检测基座1是否处于水平状态，调平螺栓11可对基座1进行调平，避免实验误差，保证实验数据准确性。

进一步地，所述基座1的左侧自左至右依次设置有用于固定所述左透明导管21的第一固定座141和第二固定座142，所述基座1的右侧自左至右依次设置有用于固定所述右透明导管22的第三固定座143和第四固定座144，所述第一固定座141和所述第二固定座142之间的距离等于所述左透明导管21长度的三分之二，所述第一固定座141与所述左透明导管21的左端部之间的距离等于所述第二固定座142与所述左透明导管21的右端部之间的距离，所述第三固定座143和所述第四固定座144之间的距离等于所述右透明导管22长度的三分之二，所述第四固定座144与所述右透明导管22的右端部之间的距离等于所述第三固定座143与所述右透明导管21的左端部之间的距离。

本实用新型的实施例中，左透明导管21和右透明导管22能否处于水平状态尤为重要，因此在基座1处于水平状态时，也要保证左透明导管21和右透明导管22处于同一水平状态，因此在左透明导管21和右透明导管22与基座1之间各设置两个固定座，且四个固定座结构完全相同，并将第一固定座141和第二固定座142之间的距离设置成等于左透明导管21长度的三分之二，第三固定座143和第四固定座144之间的距离设置成等于右透明导管22长度的三分之二，如此，两个固定座之间的距离较大，可对左透明导管21和右透明导管22两侧形成很好的支撑，保证左透明导管21和右透明导管22固定的稳定性。

优选地，所述基座1的右侧设置有球体存放盒15。

如此设置，可方面球体的取放，当需进行多组实验时，可确保实验的衔接性，提高实验效率。

进一步地，在所述基座1上且位于所述左出球孔212和所述右出球孔222的下方分别设置有一个接球碗12，所述左出球孔212下方的接球碗12的最底端位于所述左出球孔212竖直中心线的右侧，所述右出球孔222下方的接球碗12的最底端位于所述右出球孔222竖直中心线的左侧。

本实用新型的实施例中，左挡球块213的右侧的斜面会对球体产生斜向右的作用力，因此球体从左出球孔212出来的瞬间的运动方向是斜向右的，因此将左出球孔212下方的接球碗12的最底端设置成位于左出球孔212竖直中心线的右侧，以保证球体尽可能落到接球碗12的底部，避免球体滑出接球碗12。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所做出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。