一种用于半定量测定安培力影响因素的教学装置的制作方法

本实用新型涉及一种用于半定量测定安培力影响因素的教学装置。
背景技术：
：高中教学研究匀强磁场中影响通电导线受力因素，现有两个典型的研究思路：1、如图10所示，人教版教材提供的方案：将通电导体棒悬挂，放入蹄形磁铁所在的竖直匀强磁场区域，改变条件，观察通电导体棒偏转角度的变化，大致得出通电导体棒所受磁场作用力与影响因素之间的关系。这个实验方案有着很大的缺点，那就是只能定性分析其中关系，而不能得出定量的关系。2、如图11所示，教科版教材提供的方案：利用多匝线圈在匀强磁场中受力变化来研究。由于匝数很多，受力明显，甚至可以无需力传感器，而直接利用弹簧测力计进行定量实验。但是，这个实验的稳定性很差，因为多匝线圈的磁场与强磁铁的磁场会有明显的相互作用，极易使线圈发生偏转导致实验失败。技术实现要素：本实用新型的目的在于克服上述局限，解决现有弊端，从而提供一种设计构思巧妙，结构简单，取材容易，便于制作，且造价低廉，原理清晰，易于操作，既便于学生探究式学习，又能提高学生的实验动手能力的用于半定量测定安培力影响因素的教学装置。本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：一种用于半定量测定安培力影响因素的教学装置，包括底座，底座上设有立柱，立柱表面设有刻度线，立柱一侧设有第一滑块，第一滑块设置在底座表面的纵向滑轨上，包括止位块，止位块位于第一滑块与立柱之间的纵向滑轨上，第一滑块下表面设有与纵向滑轨相配合的凸起，第一滑块上设有凹槽，凹槽两边设有挡板，凹槽内放有磁铁块，底座上设有电路系统，电路系统包括电源、电键、滑动变阻器、安培表和金属棒，电源、电键、滑动变阻器、安培表和金属棒通过导线串联连接，金属棒弯折后的两端插入第一滑块两侧面的圆孔内，圆孔的大小与金属棒的直径相配合来保证金属棒转动不打滑，立柱顶端设有收线器，收线器上卷绕复合线，复合线包括棉线和橡皮筋，橡皮筋一端连接在金属棒中部、另一端与棉线连接，复合线上设有浮标。优选的是，立柱一侧的底座上固定设有第二滑块，第二滑块上设有凹槽，凹槽两边设有挡板，凹槽内放有磁铁块，第二滑块与金属棒的距离和第一滑块与金属棒的距离相等。优选的是，第二滑块两侧面底部设有固定座，固定座上设有螺栓孔与底座上的螺栓孔相对应使第二滑块与底座固定。优选的是，第二滑块的凹槽内表面上设有螺栓孔且与立柱上的螺栓孔相对应使第二滑块与立柱固定。优选的是，第二滑块设置在底座表面的横向滑轨上。优选的是，纵向滑轨为燕尾槽导轨，第一滑块下表面设有与燕尾槽导轨相配合的凸起。优选的是，第一滑块下表面设有与纵向滑轨相配合的滚轮。优选的是，金属棒为纯铜棒或合金棒。优选的是，收线器为旋钮调速器。优选的是，磁铁块放置在磁铁盒中。综上所述，本实用新型具有以下优点：设计构思巧妙，结构简单，取材容易，便于制作，且造价低廉，原理清晰，易于操作，既便于学生探究式学习，又能提高学生的实验动手能力。附图说明图1是本实用新型的结构图；图2-4是本实用新型另一组实验的结构图；图5是本实用新型磁铁盒空置时的结构图；图6是本实用新型磁铁盒放满磁铁块的结构图；图7-9是本实用新型试验原理图；图10是现有高中教学人教版教材提供的方案；图11是现有高中教学教科版教材提供的方案；图中标号：1-底座、2-立柱、3-第一滑块、4-纵向滑轨、5-凹槽、6-挡板、7-磁铁块、8-电源、9-电键、10-滑动变阻器、11-安培表、12-金属棒、13-圆孔、14-收线器、15-第二滑块、16-棉线、17-橡皮筋、18-浮标、19-磁铁盒、20-固定座、21-横向滑轨。具体实施方式为了加深对本实用新型的理解，下面将结合实施例和附图对本实用新型作进一步详述，该实施例仅用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型保护范围的限定。实施例1：如图1、5、6所示，本实用新型提供了一种用于半定量测定安培力影响因素的教学装置，包括底座1，底座1上设有立柱2，立柱2表面设有刻度线，立柱2一侧设有第一滑块3，第一滑块3设置在底座1表面的纵向滑轨4上，滑块3下表面设有与纵向滑轨4相配合的凸起，包括止位块，止位块位于第一滑块3与立柱2之间的纵向滑轨4上防止立柱2另一端设有第二滑块15时相互吸引，第一滑块3上设有凹槽5，凹槽5一侧设有挡板6，凹槽5内放有磁铁块7，磁铁块7尺寸为85×65×18mm，底座1上设有电路系统，电路系统包括电源8、电键9、滑动变阻器10、安培表11和金属棒12，电源8、电键9、滑动变阻器10、安培表11和金属棒12通过导线串联连接，金属棒12弯折后的两端插入第一滑块3两侧面的圆孔13内，圆孔13的大小与金属棒12的直径相配合来保证金属棒12转动不打滑，横向部一端设有收线器14，收线器14上设有复合线，复合线包括棉线16和橡皮筋17，橡皮筋17一端系在金属棒12中部、另一端与棉线16连接，复合线上设有浮标18。纵向滑轨4为燕尾槽导轨，第一滑块3下表面设有与燕尾槽导轨相配合的凸起以保正第一滑块3可以顺畅的在燕尾槽导轨内滑动。或者第一滑块3下表面设有与纵向滑轨4相配合的滚轮，以保正第一滑块3可以顺畅的在纵向滑轨4内滑动。金属棒12为纯铜棒或合金棒，尤其采用具有一定硬度的合金棒能够进一步减小第一滑块3两侧面的圆孔13部分的阻力，目的是为了防止容易发生变形，可以反复使用，减小误差。收线器14为旋钮调速器，调节起来更加方便。磁铁块7放置在磁铁盒19中，如果磁铁块7裸露放置，并排的两个磁铁块7极容易吸到一起，而且由于引力较强，可能会对操作者造成伤害，同时还要注意，用不同组合磁铁块7做对比实验时，要注意磁铁块7彼此之间不能靠的太近。金属棒12弯折后长度方向比滑块3长1.5cm，宽度方向多出滑块3边缘不超过1cm，最好为0.5cm。底座1尺寸为30cm×25cm，立柱2高度为50cm，滑块3尺寸为长21cm、宽9cm、高8cm，凹槽5尺寸为长18cm、宽4cm、高6cm。实施例2：如图2-4，立柱2一侧的底座1上固定设有第二滑块15，第二滑块15上设有凹槽5，凹槽5两边设有挡板6，凹槽5内放有磁铁块7，第二滑块15与金属棒12的距离和第一滑块3与金属棒12的距离相等，d=0.5cm。为了防止第二滑块15放入磁铁块7后与放入磁铁块7的第一滑块3相互吸引，第二滑块15两侧面底部设有固定座20，固定座20上设有螺栓孔与底座1上的螺栓孔相对应使第二滑块15与底座1固定；或者采用第二滑块15的凹槽5内表面上设有螺栓孔且与立柱2上的螺栓孔相对应使第二滑块15与立柱2固定；或者采用第二滑块15设置在底座1表面的横向滑轨21上，需要使用第二滑块15时直接将其推入，横向滑轨21也能起到固定第二滑块15的作用。实验原理：图7-9分别为橡皮筋处于松弛状态；转动收线器14，并调节第一滑块3，使复合线竖直，用橡皮筋17将铜线框拉至水平，记下此时浮标18对应的刻度数x0。在金属棒12下挂一个重物时，金属棒12会向下偏转，这时复合线下端的橡皮筋17会被拉长，上端的棉线16长度几乎不变。转动收线器14，将金属棒12拉至水平，对应的刻度为x1。对于橡皮筋17，在小范围形变内，认为橡皮筋满足：F＝kx，橡皮筋形变量增量为（x1-x0），对应的弹力增量为k（x1-x0），有k（x1-x0）＝m1g。更换一个重物，拉金属棒12至水平，对应的刻度为x2，有k（x2-x0）＝m2g。如果不是挂的重物，而是磁场对电流有向下的作用力，则有：k（xi-x0）＝F磁。可见：这里的△x即（xi-x0）就反映了外加力，类似这种用“形变量的变化量表示力的增量”的物理思想会经常遇到。当第一滑块3内只有一个磁铁块7时，在距离第一滑块3内磁铁块7表面为d处的磁感应强度为B1，如果在第一滑块3对称的位置的第二滑块15内放一个同样的磁铁块7，让它们异名磁极相对，则该处的磁感应强度B2，理论上则有B2＝2B1。试验例1：在磁感应强度和电流强度（I＝2A）一定的条件下，探究磁场对通电导线作用力与放入磁场长度之间关系。试验例2：在磁感应强度和长度（2L）一定的条件下，探究磁场对通电导线作用力与电流强度之间关系。试验例3：BB12B1B22B2△x（△F）7141531在电流强度（I＝2A）和长度（2L）一定的条件下，探究磁场对通电导线作用力与磁感应强度之间关系。提示：所有实验中，B1为立柱2一侧仅设有第一滑块3，且金属棒12距离磁铁块7表面0.5cm处的磁感应强度，B2为立柱2一侧设有第一滑块3和第二滑块15且金属棒12距离第一滑块3和第二滑块15内的磁铁块7表面0.5cm处的磁感应强度。显然，在误差允许的范围内，通过本实验的数据可以半定量地得出：F∝ILB。当前第1页1 2 3