专利名称：磁场斥力与距离关系演示仪及演示方法
技术领域：
本发明涉及一种高中物理学的教学演示教具，特别是演示有关力学原理方面的一种演示教具。
背景技术：
在高中物理的教学过程中，特别是在力学、电学教学中，提到的有关万有引力和库仑力的知识，从原理上都指出上述二种力的大小都与两物间距离平方成反比，但在做验证实验时，因受条件的限制，一般中学实验室都无法提供此验证实验。市场也无此类教具供选购，影响知识的传布，也影响教学质量的进一步提高。
发明内容
针对上述情况，如何寻找一个同样有此类似的规律(即力与距离平方成反比)的实验进行演示，同样可以验证课程教学中的所述原理，是本发明的目的所在。本发明的技术方案是选择磁性材料作为实验材料，利用磁极间相互作用力来验证力学原理。本发明是通过如下的技述措施来具体实现的一种利用磁性材料之间的相互作用力的磁场斥力与距离关系演示仪，其特征在于它由实验架1、标尺2、下磁极3、指针4、上磁极5、配重6和中心杆7组成，其中实验架1、标尺2、指针4、配重6和中心杆7均为非磁性材料制成，中心杆7固定在实验架1上的中心位置，上磁极5、下磁极3和配重6都是环状的、中间通孔的、活动套在中心杆7上，下磁极3和上磁极5质量相同，并选用具相同磁通量的磁性材料制成，且磁极相对形成同性互相排斥的状态安装在中心杆7上，指针4固定在上磁极5上，并指向标尺2的刻度线，配重6为数块与上磁极5质量相同的环状物体，数量为3-8块。一种演示磁场斥力与距离关系演示仪的方法其特征在于先将所述的下磁极3套在中心杆7下端的实验架1上，再将上磁极5套在中心杆7的中间，由于上、下相对的两块磁极极性相同，形成同性相斥，利用此同性相互排斥的作用使上磁极5悬浮在空中，利用指针4所指标尺2的刻度值，即为两磁极中心位置的距离，然后在上磁极5的上方再放置三块与上磁极5相同质量的配重，使悬浮的总重量为原来的4倍，再次测量两磁极中心位置的距离，发现悬浮物重力为原来4倍时，磁极间中心距离为原来的二分之一，通过此实验证明同性磁极间相互排斥力的大小与距离的平方成反比的结果。同样，如悬浮重力加大到原来的9倍，则距离为原来的三分之一，再次验证实验的精确性很高。
本发明的积极效果在于通过此演示仪的演示，简单、明了的解决了高中教科书中学习的万有引力和库伦力的大小都与两物体间距离的平方成反比的定理，本来是很难演示，更无法做学生实验。本发明能较精确地演示出两磁极间的斥力与距离平方成反比的结论。况且此发明取材容易、制作简单、操作方便、可在广大学校中推广。
图1本发明磁场斥力与距离关系演示仪结构示意图，图中各图例标记分别表示如下的意思1----实验架 2----标尺 3----下磁极 4----指针5----上磁极 6----配重 7----中心杆具体实施方式
下面结合实施例和图1的结构对本发明作进一步的叙述本实施例是结合课堂教学，利用现有的材料制作的一件本发明的演示仪取两块废扬声器上的固定圆形磁铁，中间孔中插入玻璃试管，用粘结剂竖直固定在演示台上，旁边竖直粘结固定一有刻度的标尺，上面一块圆形磁铁外周面上粘贴一箭头指针指向标尺刻度，利用磁场同性相互排斥的作用使上面圆形磁铁悬浮在空中，测量两磁铁中心位置的距离，然后在上面圆形磁铁的上方再放置三块与磁铁相同质量的铝块，使悬浮的总重量为原来的4倍，再次测量两磁铁中心位置的距离，发现悬浮物重力为原来4倍时，磁铁间中心距离为原来的二分之一，通过此实验证明同性磁铁间相互排斥力的大小与距离的平方成反比的结果。同样，如悬浮重力加大到原来的9倍，则距离为原来的三分之一，再次验证实验的精确性很高。
权利要求
1.一种利用磁性材料之间的相互作用力的磁场斥力与距离关系演示仪，其特征在于它由实验架[1]、标尺[2]、下磁极[3]、指针[4]、上磁极[5]、配重[6]和中心杆[7]组成，其中实验架[1]、标尺[2]、指针[4]、配重[6]和中心杆[7]均为非磁性材料制成，中心杆[7]固定在实验架[1]上的中心位置，上磁极[5]、下磁极[3]和配重[6]都是环状的、中间通孔的、活动套在中心杆[7]上，下磁极[3]和上磁极[5]质量相同，并选用具相同磁通量的磁性材料制成，且磁极相对形成同性互相排斥的状态安装在中心杆[7]上，指针[4]固定在上磁极[5]上，并指向标尺[2]的刻度线，配重[6]为数块与上磁极[5]质量相同的环状物体。
2.根据权利要求1所述的磁场斥力与距离关系演示仪，其特征在于所述的配重[6]的数量为3-8块。
3.一种演示权利要求1所述的磁场斥力与距离关系演示仪的方法其特征在于先将所述的下磁极[3]套在中心杆[7]下端的实验架[1]上，再将上磁极[5]套在中心杆[7]的中间，由于上、下相对的两块磁极极性相同，形成同性相斥，利用此同性相互排斥的作用使上磁极[5]悬浮在空中，利用指针[4]所指标尺2的刻度值，即为两磁极中心位置的距离，然后在上磁极[5]的上方再放置三块与上磁极[5]相同质量的配重[6]，使悬浮的总重量为原来的4倍，再次测量两磁极中心位置的距离，发现悬浮物重力为原来4倍时，磁极间中心距离为原来的二分之一，通过此实验证明同性磁极间相互排斥力的大小与距离的平方成反比的结果，同样，如悬浮重力加大到原来的9倍，则距离为原来的三分之一，再次验证实验的精确性很高。
全文摘要
本发明涉及一种高中物理学有关力学原理方面的一种演示教具。在高中物理提到的有关万有引力和库仑力的知识，一般中学实验室都无法提供此实验。本发明的技术方案是利用磁极间相互作用力来验证力学原理。一种磁场斥力与距离关系演示仪，它由实验架、标尺、下磁极、指针、上磁极、配重和中心杆组成，利用两磁极之间相互排斥力的变化而导致两磁极之间距离的有规律变化而演示出力与距离两者的关系，即通过此演示仪实验证明磁极间斥力的大小与距离的平方成反比。本发明的积极效果在于通过此演示仪的演示，能简单、明了、较精确地看到磁极间的斥力与距离平方成反比的结论。且此发明取材容易、制作简单、操作方便、可在广大学校中推广。
文档编号G09B23/00GK1790443SQ20051011039
公开日2006年6月21日 申请日期2005年11月16日 优先权日2005年11月16日
发明者周礼邦, 姚成兴 申请人:上海市嘉定区第二中学