一种作用力与反作用力的演示装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种作用力与反作用力的演示装置。本演示装置包括设置在展台台面上的支架，支架与展台固定连接；支架与展台台面之间固设有垂直于展台台面的杆状导向部件；导向部件上设有至少两个可上下自由滑动的小球。使用本演示装置的时候，参观者或学习者首先沿着导向部件的限定方向将小球移动到支架上端后释放，当小球下落到展台台面后，小球之间就会发生碰撞，由于小球材质的不同，因此处于上端的小球重新弹起的高度将等于或低于所释放时的高度，从而直观地展示了作用力与反作用力和弹性碰撞与非弹性碰撞的物理现象。参观者或学习者通过本演示装置可以清晰地观察到碰撞现象的整个过程，从而大大促进了参观者或学习者对力学原理的认知。
【专利说明】
一种作用力与反作用力的演示装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种作用力与反作用力的演示装置，主要用于科普教育和教学实践活动。
【背景技术】
[0002]力是物体对物体的作用，所以力都是成对出现的。有力就有施力物体和受力物体。两物体间通过不同的形式发生相互作用如吸引、相对运动、形变等而产生的力，叫做作用力。由于两个物体间的作用总是相互的，那么我们把物体间相互作用的一对力，叫做作用力和反作用力。
[0003]有作用力就有反作用力。我们可以把其中任何一个力叫做作用力，另一个力叫做反作用力。分子的整齐排列，正是依靠这种强大的作用力。
[0004]在理想情况下，物体碰撞后，形变能够恢复，不发热、发声，没有动能损失，这种碰撞称为弹性碰撞，又称完全弹性碰撞。真正的弹性碰撞只在分子、原子以及更小的微粒之间才会出现。
[0005]碰撞过程中物体往往会发生形变，还会发热、发声。因此在一般情况下，碰撞过程中会有动能损失，即动能、机械能都不守恒，这类碰撞称为非弹性碰撞。碰撞后物体结合在一起，或者速度相等，看做一个整体时动能损失最大，这种碰撞叫做完全非弹性碰撞，完全非弹性碰撞的过程机械能也不守恒。
[0006]在教学过程中，通常教师都要在黑板上绘制解说图，尽力地描述作用力与反作用力的状态，以及弹性碰撞与非弹性碰撞的状态。学生只能凭借着想象力来抽象的理解。同样的，在科普场馆如何直观的展示这些内容，也困扰着展品设计者。
【发明内容】
[0007]针对上述现有技术中的不足之处，本实用新型要解决的技术问题是提供一种作用力与反作用力的演示装置，能让参观者或学习者更加直观地感受到由于作用力与反作用力和弹性碰撞与非弹性碰撞的缘故产生的直观展示效果，并且适合长期在教学和科普场馆中使用。
[0008]为了实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现:
[0009]一种作用力与反作用力的演示装置，包括设置在展台台面上的支架，所述支架与展台固定连接;所述支架与展台台面之间固设有垂直于展台台面的杆状导向部件;所述导向部件上设有至少两个可上下自由滑动的小球。
[0010]优选的，所述小球的材质为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物或聚甲醛。
[0011]优选的，本演示装置在杆状导向部件的旁侧设置有带有刻度的标尺，所述标尺的长度方向与导向部件的杆长方向平行。
[0012]优选的，穿设于同一导向部件上的小球的直径大小相异。
[0013]进一步的，所述导向部件与穿设于其上的小球构成一个演示单元，所述演示单元设置为两组，且两组演示单元中的小球的材质相异。
[0014]更进一步的，同一演示单元中的小球的直径相同，不同演示单元中的小球的直径相异。
[0015]优选的，所述导向部件为表面光滑的金属杆或钢丝绳。
[0016]优选的，所述导向部件的截面直径为I?6_，小球的直径为8?50_。
[0017]本实用新型的有益效果在于:
[0018]1)、本实用新型利用可以在支架上端和展台台面之间且垂直于展台台面的导向部件上上下自由滑动的小球，进行作用力与反作用力的演示。使用本演示装置的时候，参观者或学习者首先沿着导向部件的限定方向将小球移动到支架上端后释放，当小球下落到展台台面后，小球之间就会发生碰撞，由于小球材质的不同，因此处于上端的小球重新弹起的高度将等于或低于所释放时的高度，从而直观地展示了作用力与反作用力和弹性碰撞与非弹性碰撞的物理现象。参观者或学习者通过本演示装置可以清晰地观察到碰撞现象的整个过程，从而大大促进了参观者或学习者对力学原理的认知。
[0019]2)、当采用材料相同而直径不同的小球进行演示的时候，参观者或学习者可以清晰地观察到所发生的现象与材料相同且直径相同的小球所发生的演示现象是一样的，从而展示了作用力与反作用力与物体的大小是无关的。
[0020]3)、当采用材料不同而直径相同的小球分别进行演示的时候，即某次演示时小球所用的材料是相同的，而在下一次演示时小球所用的材料则发生了改变，参观者或学习者可以清晰地观察到所发生的现象是不一样的，从而展示了弹性碰撞与非弹性碰撞与物体的材料是相关的。
[0021]4)、本实用新型在导向部件的旁侧设置有标尺，由于标尺上设有刻度，因此极大地方便了观众的观察和学习。
[0022]5)、本实用新型由人力驱动而无需连接电源，并可根据实际需要在各种场所进行演示，符合节能减排的社会需要。本实用新型结构简单，操作方便，降低了维护费用，适合于长期的教学和科普场馆使用。
【附图说明】
[0023]图1为本实用新型单根钢丝绳小球直径相同结构示意图；
[0024]图2为本实用新型双根钢丝绳小球直径相同结构示意图；
[0025]图3为本实用新型双根钢丝绳小球直径不同结构示意图；
[0026]图4为本实用新型单根钢丝绳小球直径不同结构示意图。
[0027]图中标记符号的含义如下:
[0028]1-展台2-小球3-导向部件4-支架5-标尺
【具体实施方式】
[0029]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0030]实施例1
[0031]如图1所示，图例为单根钢丝绳小球直径相同的作用力与反作用力演示装置结构示意图。
[0032]该演示装置包括展台I，固定在展台I台面上的支架4，支架4的立柱上设置有标尺5，在支架4的上端与展台I台面之间固定垂直于展台台面的导向部件3即钢丝绳，在钢丝绳上串设有可以上下滑动的一组小球2，此组小球2中的直径均相同。
[0033]下面结合附图对该演示装置的工作过程做详细说明。
[0034]采用聚甲醛材料(POM)制作的小球:
[0035]首先，参观者或学习者用手或者适当的工具将小球沿着钢丝绳将小球2向上移动至支架4的上端，然后释放小球2。当小球2沿着钢丝绳从高处向下滑落到展台I的台面时，小球2之间发生了碰撞，这个时候，上面的小球就会因为发生了弹性碰撞和反作用力的缘故，沿着钢丝绳向上弹起，弹起的高度通过标尺5可以看到几乎与释放的高度一致。
[0036]采用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)材料制作的小球:
[0037]首先，参观者或学习者用手或者适当的工具将小球2沿着钢丝绳向上移动至支架4的上端，然后释放小球2。当小球2沿着钢丝绳从高处向下滑落到展台I的台面时，小球2之间发生了碰撞，这个时候，上面的小球就会因为发生了非弹性碰撞和反作用力的缘故，沿着钢丝绳向上弹起，弹起的高度通过标尺可以看到远远低于释放的高度。
[0038]实施例2
[0039]如图2所示，图例为双根钢丝绳小球直径相同的作用力与反作用力演示装置结构示意图。
[0040]该演示装置包括展台I，固定在展台I台面上的支架4，支架4的立柱上设置有标尺5，在支架4的上端与展台I台面之间固定垂直于展台台面的导向部件3即钢丝绳，在钢丝绳上串有可以上下滑动的一组小球2。其中，左侧钢丝绳上的小球为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)材料制作，右侧钢丝绳上的小球为聚甲醛材料(POM)制作；同时由图2可以清楚的看出，左侧钢丝绳上的小球直径与右侧钢丝绳上的小球直径相同。
[0041 ]下面结合附图对该演示装置的工作过程做详细说明。
[0042]首先，参观者或学习者用手或者适当的工具将两组小球同时沿着钢丝绳向上移动至支架4的上端相同高度的位置，然后同时释放小球。当小球沿着钢丝绳从高处向下滑落到展台I的台面时，小球之间发生了碰撞。这个时候，左侧上面的小球就会因为发生了非弹性碰撞和反作用力的缘故，沿着钢丝绳向上弹起，弹起的高度通过标尺我们可以看到远远低于释放的高度;而右侧上面的小球就会因为发生了弹性碰撞和反作用力的缘故，沿着钢丝绳向上弹起，弹起的高度通过标尺5可以看到几乎与释放的高度一致。
[0043]二者的区别是非常明显的。
[0044]实施例3
[0045]如图3所示，图例为双根钢丝绳小球直径不同作用力与反作用力演示装置结构示意图。
[0046]该演示装置包括展台I，固定在展台I台面上的支架4，支架4的立柱上设置有标尺5，在支架4的上端与展台I台面之间固定垂直于展台台面的导向部件3即钢丝绳，在钢丝绳上串设有可以上下滑动的一组小球2。其中，左侧钢丝绳上的小球直径与右侧钢丝绳上的小球直径不一样，但材料相同。
[0047]下面结合附图对该演示装置的工作过程做详细说明。
[0048]首先，参观者或学习者用手或者适当的工具将两组小球同时沿着钢丝绳向上移动至支架4的上端相同高度的位置，然后同时释放小球。当小球沿着钢丝绳从高处向下滑落到展台I的台面时，小球之间发生了碰撞。这个时候，左侧和右侧上面的小球就会因为发生了碰撞和反作用力的缘故，沿着钢丝绳向上弹起，两侧小球弹起的高度通过标尺5可以看到二者几乎一致。
[0049]实施例4
[0050]如图4所示，图例为单根钢丝绳小球直径不同的作用力与反作用力演示装置结构示意图。
[0051]该演示装置包括展台I，固定在展台I台面上的支架4，支架4的立柱上设置有标尺5，在支架4的上端与展台I台面之间固定垂直于展台台面的导向部件3即钢丝绳，在钢丝绳上串设有可以上下滑动的一组小球2，此组小球的直径彼此均不相同。
[0052]下面结合附图对该演示装置的工作过程做详细说明。
[0053]采用聚甲醛材料(POM)制作的小球:
[0054]首先，参观者或学习者用手或者适当的工具将小球沿着钢丝绳向上移动至支架4的上端，然后释放小球。当小球沿着钢丝绳从高处向下滑落到展台I的台面时，小球之间发生了碰撞，这个时候，上面的小球就会因为发生了弹性碰撞和反作用力的缘故，沿着钢丝绳向上弹起，弹起的高度通过标尺5可以看到几乎与释放的高度一致。
[0055]采用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)材料制作的小球:
[0056]首先，参观者或学习者用手或者适当的工具将小球沿着钢丝绳向上移动至支架4的上端，然后释放小球。当小球沿着钢丝绳从高处向下滑落到展台I的台面时，小球之间发生了碰撞，这个时候，上面的小球就会因为发生了非弹性碰撞和反作用力的缘故，沿着钢丝绳向上弹起，弹起的高度通过标尺5可以看到远远低于释放的高度。
【主权项】
1.一种作用力与反作用力的演示装置，包括设置在展台(I)台面上的支架(4)，其特征在于:所述支架(4)与展台(I)固定连接;所述支架(4)与展台(I)台面之间固设有垂直于展台(I)台面的杆状导向部件(3);所述导向部件(3)上设有至少两个可上下自由滑动的小球⑵。2.根据权利要求1所述的一种作用力与反作用力的演示装置，其特征在于:所述小球(2)的材质为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA或聚甲醛POM。3.根据权利要求1或2所述的一种作用力与反作用力的演示装置，其特征在于:本演示装置在杆状导向部件(3)的旁侧设置有带有刻度的标尺(5)，所述标尺(5)的长度方向与导向部件(3)的杆长方向平行。4.根据权利要求3所述的一种作用力与反作用力的演示装置，其特征在于:穿设于同一导向部件(3)上的小球(2)的直径大小相异。5.根据权利要求3所述的一种作用力与反作用力的演示装置，其特征在于:所述导向部件(3)与穿设于其上的小球(2)构成一个演示单元，所述演示单元设置为两组，且两组演示单元中的小球的材质相异。6.根据权利要求5所述的一种作用力与反作用力的演示装置，其特征在于:同一演示单元中的小球(2)的直径相同，不同演示单元中的小球(2)的直径相异。7.根据权利要求5所述的一种作用力与反作用力的演示装置，其特征在于:所述导向部件(3)为表面光滑的金属杆或钢丝绳。8.根据权利要求5所述的一种作用力与反作用力的演示装置，其特征在于:所述导向部件(3)的截面直径为I?6mm，小球(2)的直径为8?50_。
【文档编号】G09B23/10GK205582338SQ201620016729
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年1月5日
【发明人】冯帅将, 李小瓯, 李春, 李璇, 仝文浩, 黄洪明, 邢金龙
【申请人】合肥通用机械研究院