打开电源开关113，观察可旋转磁针221的方向，判断电磁铁9的极性；然后关掉电源开关113，更换电磁铁9两端连接的正极连接口 115、负极连接口 114，观察可旋转磁针221的方向，再次判断电磁铁9的极性；轻轻振动展示台22，展示台22内的铁肩23会根据磁场的方向和强度形成有序排列，直观的展示了电生磁、磁场方向以及电磁铁9周围的磁场分布情况，便于学生理解，并可向向学生讲解安培定则，来判定通电的电磁铁9的极性与电流方向之间的关系。
[0035]实验二，展示影响磁场强度的因素，将太阳能发电装置11与可变电阻10、电磁铁9相连:将电磁铁9竖直放在势能物电磁铁定位槽24内，将势能物82放置在弹簧装置一 6的托盘内，打开电源开关113，滑动可变电阻10的滑片，观察弹簧一 61的变化情况，从控制器12的显示屏上可读取弹簧一 61的具体位置，以此判断电流变化对磁场强度的影响；保持可变电阻10滑片位置不变，更换不同线圈匝数的电磁铁9，观察弹簧的变化情况。
[0036]实验三，展示势能与动能、动能与弹力势能的转变将电磁铁9放置在势能物电磁铁定位槽24内:打开电源进行通电，将势能物82放置在势能物定位槽241内，将箱盖2扣合在箱体I上；切断电源开关113，电磁铁9磁场消失，势能物82在重力作用下做加速运动，重力势能转化为动能；当势能物82接触到托盘一 62时，弹簧一 61压缩，产生弹力，弹力与重力方向相反，加速度降低，部分动能转变为弹力势能；弹力等于重力时，此时加速度为零，但是速度还存着，并且方向向下压缩弹簧一 61，弹力大于重力，当弹簧一 61压缩到最低点时，速度为零，动能完全转换为弹力势能；在弹力作用下，势能物82获得向上的加速度，速度方向开始转为向上，并由弹力势能转为动能；弹力等于重力时，此时加速度为零；但是速度还存着，并且方向向上，弹力小于重力，加速度开始下下，当弹簧一 61恢复原状时，弹力势能完全转换为动能；势能物继续向上，到达高点，又动能转换为势能，继续上述的运动过程。
[0037]实验四，展示平抛运动:将电磁铁9竖直放置在抛物电磁铁定位槽21内，打开电源进行通电，将抛物81放置在抛物定位槽211内，将带有磁性棒的一端朝向背板3，将箱盖2扣合在箱体I上；切断电源开关113，电磁铁9磁场消失，磁场对抛物81的吸引力消失，抛物81沿平抛轨道31滚下，做平抛运动，磁性画板32记录下平抛运动轨迹。
[0038]实验五，没有回路时导体在磁场中的平抛运动:将永久性磁铁14放置在相对应的永久性磁铁定位槽13内，将电磁铁9放置在抛物电磁铁定位槽21内，打开电源开关113进行通电，将抛物81放置在抛物定位槽211内，将带有磁性棒的一端朝向背板3，将箱盖2扣合在箱体I上；切断电源开关113，电磁铁9磁场消失，磁场对抛物的吸引力消失，抛物81沿平抛轨道31滚下，做平抛运动，磁性画板32记录下平抛运动轨迹；调整永久性磁铁14的极性，再次进行实验；调整永久性磁铁14到另外两个相对应的永久性磁铁定位槽13内，再次进行实验。
[0039]实验六，有回路时导体在磁场中的平抛运动:将永久性磁铁14放置在相对应的永久性磁铁定位槽13内，将电磁铁9放置在抛物电磁铁定位槽21内，打开电源进行通电，用带有绝缘套的导线将抛物81两端连接，形成回路，将导线放置于磁场外，然后将抛物81放置在抛物定位槽211内，将带有磁性棒的一端朝向背板3，将箱盖2扣合在箱体I上；切断电源开关113，电磁铁9磁场消失，磁场对抛物81的吸引力消失，抛物81沿平抛轨道31滚下，做平抛运动，磁性画板32记录下平抛运动轨迹；调整永久性磁铁14的极性，再次进行实验；调整永久性磁铁14到另外两个相对应的永久性磁铁定位槽13内，再次进行实验。
[0040]实验七:斜抛运动的运动轨迹，旋转紧固螺栓52，调整支撑杆51的角度，将固定电磁铁的引出线56分别连接到太阳能发电装置11的正极连接口 115、负极连接口 114，打开电源开关113，将抛物81放置在弹簧装置二 5的托盘二 55内，将带有磁性棒的一端朝向背板3，由于电磁铁9对抛物产生吸引力，弹簧二 54产生压缩变形，形成弹力，弹力与吸引力平衡；断开电源，吸引力消失，此时抛物81受弹力和重力作用，做加速运动，弹力将抛物81弹出，弹力势能完全转化为动能，抛物81做斜抛运动，磁性画板32记录下斜抛运动的运动轨迹；调整支撑杆51的角度，再次实验，观察不同角度的斜抛运动，抛物的运动轨迹有何不同。
[0041]在进行实验一、实验二、实验三、实验四、实验五、实验六和实验七的同时，抛物或势能物下落时将阻挡激光发射器4发出的激光，光电二极管7接收到的信号发生改变，信号处理器对信号进行采集，并通过时钟芯片计算出相邻两个光电二极管7的电流信号时间差，由于相邻的两个光电二极管7的间距相同且已知，则可以通过计算得出实验所得的速度值和加速度值，同时可以计算出动能和垂直方向的合力，将直观的实验现象与具体的数值联系起来，有利于学生理解学习。
[0042]将实验四和实验五和实验六的平抛运动轨迹和检测到的数据进行对比，可发现有无磁场作用、导体有无形成回路时，平抛运动的轨迹是否相同。
[0043]实验中利用电磁铁9和固定电磁铁对抛物的吸引力，切断电源后，电磁铁9磁力消失，运动物不会受到其他作用力的影响，保证每个实验的准确性、重复性不受干扰；而且能够利用不同的环境做不同条件的实验，并进行对比，使学生更容易理解相互之间的关系。
[0044]本发明不局限于所述实施方式，任何人应得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
[0045]本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。
【主权项】
1.一种物理多功能实验装置，其特征在于:包括运动物、箱体、电磁铁、太阳能发电装置、永久性磁铁，所述运动物包括抛物、势能物，所述抛物设为软铁棒，软铁棒的一端设有磁性棒，所述势能物设为软铁块，所述箱体底面设为正方形结构，所述箱体上设有箱盖，所述箱盖上表面设有展示台、抛物电磁铁定位槽、势能物电磁铁定位槽，所述展示台为透明玻璃或塑料材质，所述展示台上设有可旋转磁针，展示台与箱盖上表面之间设有腔体，腔体内设有铁肩，所述箱盖下表面与抛物电磁铁定位槽、势能物电磁铁定位槽对应的位置设有抛物定位槽、势能物定位槽，所述箱体底面上设有弹簧装置一、弹簧装置二、背板，所述弹簧装置一设在势能物定位槽的正下方，所述背板中间设有磁性画板，背板的一侧上端设有平抛轨道，平抛轨道位于箱盖抛物定位槽的下面，所述箱体上一个侧面设有一排均匀的激光发射器，相对的另一个侧面设有一排均匀分布的光电二极管，所述激光发射器和光电二极管—对应，所述箱体四个侧面外侧底部设有可容纳永久性磁铁的永久性磁铁定位槽； 所述激光发射器和光电二极管分别通过信号线路与控制器相连，控制器内设有时钟芯片、信号处理器、数据存储模块、电源模块，控制器上设有显示器、控制器开关； 所述太阳能发电装置包括底座以及设在底座上的太阳能电池板，所述底座内设有蓄电池、转换控制电路、充电控制电路、输出控制电路，所述底座上设有正极连接口、负极连接口、电源开关； 所述电磁铁放置于抛物电磁铁定位槽或势能物电磁铁定位槽内，所述电磁铁分别通过导线与太阳能发电装置的正极连接口、负极连接口相连形成回路。2.根据权利要求1所述的一种物理多功能实验装置，其特征在于:所述永久性磁铁设有两块。3.根据权利要求1所述的一种物理多功能实验装置，其特征在于:所述电磁铁至少设有两种不同的线圈匝数。4.根据权利要求1所述的一种物理多功能实验装置，其特征在于:所述背板在箱体内可移动。5.根据权利要求1所述的一种物理多功能实验装置，其特征在于:所述弹簧装置一包括弹簧一以及设在弹簧一一端的托盘一，所述弹簧一垂直于箱体底面。6.根据权利要求1所述的一种物理多功能实验装置，其特征在于:所述弹簧装置二包括弹簧二、托盘二、支撑杆、角度盘，角度盘的圆心通过紧固螺栓与支撑杆的一端相连，所述支撑杆的另一端设有弹簧二，支撑杆与弹簧二的中心线在一条直线上，所述支撑杆内设有固定电磁铁，所述弹簧二的另一端设有托盘二，托盘二设为半圆筒形，半圆筒的内直径与抛物的直径相匹配，所述电磁铁两端设有引出线。7.根据权利要求1所述的一种物理多功能实验装置，其特征在于:所述太阳能电池板通过转换控制电路、充电控制电路与蓄电池相连，蓄电池通过输出电路与正极连接口、负极连接口相连，所述电源开关设在输出电路与负极连接口或者正极连接口之间，所述转换控制电路上设有稳压二极管，充电控制电路设有防反冲二极管、过充电保护电路，输出电路上设有防短路保护电路、过放电保护电路。8.根据权利要求1所述的一种物理多功能实验装置，其特征在于:所述电磁铁与太阳能发电装置之间的回路上设有可变电阻。9.根据权利要求1所述的一种物理多功能实验装置，其特征在于:当箱盖扣合在箱体上时，所述弹簧装置一、弹簧装置二、激光发射器、光电二极管以及抛物电磁铁定位槽、势能物电磁铁定位槽的中心线在同一平面上。
【专利摘要】本发明涉及一种物理多功能实验装置，包括运动物、箱体、电磁铁、太阳能发电装置、永久性磁铁，所述运动物包括抛物、势能物，所述箱体底面设为正方形结构，所述箱体上设有箱盖，所述箱盖上表面设有展示台、抛物电磁铁定位槽、势能物电磁铁定位槽，所述箱盖下表面与抛物电磁铁定位槽、势能物电磁铁定位槽对应的位置设有抛物定位槽、势能物定位槽，所述箱体底面上设有弹簧装置一、弹簧装置二、背板，其有益效果为：节能环保，能直观展示重力势能与动能、动能与弹力势能之间转换，展示影响电磁铁的磁场的方向和强度的因素，展示电磁铁磁场分布情况以及在磁场作用下导电体的运动轨迹差异，并能提供数据参考，有利于学生理解学习。
【IPC分类】G09B23/18, G09B23/08
【公开号】CN104966446
【申请号】CN201510460781
【发明人】田沅
【申请人】田沅
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年7月31日