专利名称：自吸式平抛运动实验器的制作方法
技术领域：
自吸式平抛运动实验器，属于教学用具领域。
背景技术：
目前高中力学使用的平抛竖落仪，仅仅能够演示平抛运动在竖直方向是自由落体运动，不能够直观的演示平抛运动在水平方向的匀速直线运动，与竖直方向的自由落体运动是和运动。经检索，已有人设计了一种平抛运动实验器，如《中国专利》1988年7月31日公开的专利号87205180，申请日1987年9月23日，发明名称平抛运动实验器，该实验器主要由轨迹记录面板、导轨、抛体和抛体吸放体件所组成的平抛运动实验器，其特征在于a、抛体(A)有一个铜质圆柱形外壳(A↓〔3〕)，其内腔沿轴向套装环形磁体(A↓〔2〕)，(A↓〔2〕)中心孔内套装并固定软材质笔尖(A↓〔1〕)，(A↓〔3〕)两端下部均具有与槽型滑动导轨(3)相配合的导轨支承平面，(A↓〔3〕)上还紧固一枚螺钉，b、钢质轨迹记录面板(2)上用卡夹(10)和两块镇纸磁铁(9)固定有专用座标纸(1)，c、磁力吸放件(4)是由上面有一个与(A↓〔3〕)上螺钉相配合的孔的塑料外壳，内装有弹簧、磁体和释放键组成，(4)能在导轨(3)的弧形段上任意移动和固定，(3)的水平段呈水平状态固定于面板(2)上。是用于物理教学中研究平抛运动规律、描绘平抛物体运动轨迹、验证平抛运动是水平向前的匀速直线运动和垂直向下的自由落体运动的合用运动。特别适合学生分组实验用。本仪器采用磁力吸放件、吸放抛体，用平动替代滚动。在作平抛运动时，它能使固定在抛体上的笔尖和钢质轨迹记录面板的座标纸“软”接触，一次自动准确描绘出一条清晰运动轨迹。它有直观性强，方便迅速、精度高(误差减小到1％)和不需要用电等优点。但存在的主要问题，只是描绘运动轨迹，不能实现多功能，并不能实现对平抛运动进行分析。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的问题，设计一种能够同时直观的分别演示平抛运动在水平方向是匀速直线运动；在竖直方向是自由落体运动；及水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动合运动的自吸式平抛运动实验器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是该自吸式平抛运动实验器，包括演示板、轨道、抛球体，演示板正面设有槽形轨道，其特征在于演示板正面上方和槽形轨道端部固定有电磁铁及工作电路，背面两端设有滑杆，底部设有底座。滑杆主要起对轨道连接固定，和上下移动作用。也可在演示板两侧开竖槽实现。电磁铁主要起吸住球体的作用。工作电路使电磁铁正常工作。
槽形轨道为上槽形轨道、下槽形轨道，下槽形轨道连接一位置可调装置，位置可调装置连接滑杆，上、下槽形轨道的水平段外侧固定一有机玻璃条。两条槽形轨道实现平抛和匀速直线运动同时进行，实现多功能。下槽形轨道沿滑杆上下移动，位置可调，实现不同高度下的演示。上、下轨道的水平段外侧固定一有机玻璃条。主要是为了描绘平抛运动轨迹。
演示板正面上方的电磁铁，固定在一通槽内。通槽主要是使电磁铁可横向移动。
电磁铁为线圈L1-L3，铁芯端部为针状，延伸至线圈外。电磁铁连接一位置可调装置。铁芯端部为针状为便于吸住球体，位置可调装置主要是可以方便调节位置。
抛球体为绝缘球体，内设有金属芯。绝缘球体防止使用后产生磁性，金属芯为了能够实现被电磁铁吸住。
底座底部设有水平调节螺钉。可以调节演示板的平衡。
电磁铁工作电路为直流工作电路，包括电磁铁L1-L3、电池E、继电器J、开关K1、复位开关K2、轨道上的常闭微动开关K3、继电器J常开触点K4、二极管D、限流电阻R，电池E正极一路通过复位开关K2、常闭微动开关K3、继电器J及常开触点K4到电池E负极，该路同时通过二极管D、限流电阻R、电磁铁L1到电池E负极，另一路通过继电器J及常开触点K4、开关K1、电磁铁L2-L3到电池E负极。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是演示板正面上方和槽形轨道端部固定有电磁铁及工作电路，抛球体为绝缘球体，内设有金属芯。接通电路，抛球体能够吸在电磁铁线圈端部针状上，切断电源，抛球体下落，实现两球或多球操作。背面两端设有滑杆，便于槽形轨道的固定和上下调节。可调装置可以对电磁铁位置进行调整固定。实现多功能，同时能够演示和完成下列实验1、直观的演示做平抛运动的物体在水平方向做的是匀速直线运动；2、直观的演示做平抛运动的物体在竖直方向做的是自由落体运动；3、直观的演示平抛运动是在水平方向的匀速直线运动，与竖直方向的自由落体运动的合运动。
4、配上辅助工具，可显示出平抛运动的轨迹；
5、用描点法描绘出平抛运动的轨迹。
本发明的自吸式平抛运动实验器，即可做老师的教学演示，又特别适合新课改的要求作为学生分组实验用。
图1是自吸式平抛运动实验器主视结构示意图；图2是自吸式平抛运动实验器电路原理示意图。
图1-2是本发明的最佳实施例，其中1演示板 2滑杆 3重锤 4通槽5、10、13电磁铁 6调节装置 9、14固定夹套 7、8、15抛球体 11、12上下轨道 16底座 L1-L3电磁铁线圈 E电池 J继电器 K1开关 K2复位开关 K3常闭微动开关 K4继电器 J常开触点 D二极管 R限流电阻。
具体实施例方式
下面结合附图1、2对本发明的自吸式平抛运动实验器最进一步说明如图1所示，该自吸式平抛运动实验器，由演示板1、抛球体7、8、15，演示板1正面设有槽形轨道11、12，槽形轨道11、12端部固定有电磁铁线圈5、10、13及工作电路，背面两端设有滑杆2，底部设有底座16。下槽形轨道12连接一位置可调装置，位置可调装置采用夹子，可夹持连接在滑杆2。也可采用螺栓固定连接在滑杆2。演示板1正面上方的电磁铁线圈5，固定在通槽4内。电磁铁为线圈L1-L3，铁芯端部为针状，延伸至线圈外。电磁铁通过固定夹套9、14固定在槽形轨道11、12上。抛球体7、8、15为绝缘球体，采用胶木或玻璃球或其他绝缘材料制成，内设有金属芯。底座16底部设有水平调节螺钉。
用铁板经折弯加工成所需形状的演示板1，再在演示板1上做出横竖方格，并在方格内做出一条抛物线，在演示板1上方加工出通槽4，在通槽4内固定可移动的电磁铁5，在演示板1上方安装调垂直重锤3，演示板1垂直固定在底座16上，底座16通过底部水平调节螺钉。演示板1、底座16的水平、垂直度通过水平调节螺钉和重锤3调节。
分别做出相同弯度不同长度的两条槽形轨道11、12，并通过调节固定夹套9、14将其固定在演示板1正面，电磁铁10、13通过固定夹套固定在槽形轨道11、12斜体端上方，槽形轨道11另一端槽底安装有常闭微动开关K3。
如图2所示包括电磁铁L1-L3、电池E、继电器J、开关K1、复位开关K2、轨道上的常闭微动开关K3、继电器J常开触点K4、二极管D、限流电阻R，电池E正极一路通过复位开关K2、常闭微动开关K3、继电器J及常开触点K4到电池E负极，该路同时通过二极管D、限流电阻R、电磁铁L1到电池E负极，另一路通过继电器J及常开触点K4、开关K1、电磁铁L2-L3到电池E负极。
演示过程如下1、平抛运动在竖直方向是自由落体运动接通复位开关K2，继电器J开始工作，把内有金属芯的胶木球7、8分别吸在上轨道11的电磁铁L2(10)上和竖直方向的电磁铁L1(5)上，当上轨道11上的胶木球8到达常闭微动开关K3位置时，压断常闭微动开关K3，继电器J断电，电磁铁L1(5)断电，胶木球7松开做自由落体运动，胶木球8做平抛运动。
2、平抛运动是水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合运动接通开关K1、复位开关K2，继电器J、电磁铁线圈L1-L3得电工作，把3个胶木球7、8、15都吸在电磁铁L1(5)、L2(10)、L3(13)上，断开开关K1、电磁铁L2(10)、L3(13)，断电释放，胶木球8、15下落，胶木球8运动到达常闭微动开关K3位置时，压断常闭微动开关K3，胶木球7也被断电释放下落，3个胶木球7、8、15在某一点相碰撞。
3、平抛运动在水平方向是匀速直线运动接通开关K1，电磁铁L2(10)、L3(13)得电，把内有金属芯的胶木球8、15分别吸在槽形轨道11、12的电磁铁L2(10)、L3(13)的针尖部位，断开开关K1时，电磁铁L2(10)、L3(13)，断电释放，胶木球8、15下落，两胶木球8、15分别做匀速直线运动和平抛运动，在某一点相碰撞。
4、显示平抛运动的轨迹调节上轨道11上电磁铁10的位置，使其刚好沿演示板1上早已画好的抛物线抛出，则演示板1上的抛物线就是该位置上抛出的作平抛运动的胶木球8的轨迹。
5、用描点法描绘平抛运动的轨迹在演示板1上先放一白纸，再覆盖一同样大小的复写纸，用钮扣磁铁压住，换一直径较大的胶木球移动下轨道12于不同位置，或在下轨道12外侧安装一有机玻璃板条，使胶木球受到挤压，在复写纸及白纸上反映出来，就能用描点法绘出平抛运动的轨迹图线。
权利要求
1.自吸式平抛运动实验器，包括演示板、轨道、抛球体，演示板正面设有槽形轨道，其特征在于演示板(1)正面上方和槽形轨道端部分别固定有电磁铁(5)、(10)、(13)及工作电路，背面两端设有滑杆(2)，底部设有底座(16)。
2.根据权利要求1所述的自吸式平抛运动实验器，其特征在于槽形轨道为上槽形轨道(11)、下槽形轨道(12)，下槽形轨道(12)连接一位置可调装置，位置可调装置连接滑杆(2)，上、下槽形轨道的水平段外侧固定一有机玻璃条。
3.根据权利要求1所述的自吸式平抛运动实验器，其特征在于演示板(1)正面上方的电磁铁(5)，固定在通槽(4)内。
4.根据权利要求1所述的自吸式平抛运动实验器，其特征在于电磁铁为线圈L1-L3，铁芯端部为针状，延伸至线圈外。
5.根据权利要求4所述的自吸式平抛运动实验器，其特征在于电磁铁(5)连接位置可调装置(6)，电磁铁(10)、(13)分别通过固定夹套(9)、(14)固定在上槽形轨道(11)和下槽形轨道(12)上。
6.根据权利要求1所述的自吸式平抛运动实验器，其特征在于抛球体(7)、(8)、(15)为绝缘球体，内设有金属芯。
7.根据权利要求1所述的自吸式平抛运动实验器，其特征在于底座(16)底部设有水平调节螺钉。
8.根据权利要求1所述的自吸式平抛运动实验器，其特征在于包括电磁铁L1-L3、电池E、继电器J、开关K1、复位开关K2、轨道上的常闭微动开关K3、继电器J常开触点K4、二极管D、限流电阻R，电池E正极一路通过复位开关K2、常闭微动开关K3、继电器J及常开触点K4到电池E负极，该路同时通过二极管D、限流电阻R、电磁铁L1到电池E负极，另一路通过继电器J及常开触点K4、开关K1、电磁铁L2-L3到电池E负极。
全文摘要
自吸式平抛运动实验器，属于教学用具领域。包括演示板、轨道、抛球体，演示板正面设有槽形轨道，其特征在于演示板(1)正面上方和槽形轨道端部分别固定有电磁铁(5)、(10)、(13)及工作电路，背面两端设有滑杆(2)，底部设有底座(16)。与现有技术相比，具有能够同时直观的分别演示平抛运动在水平方向的匀速直线运动，竖直方向的自由落体运动，及水平方向的匀速直线运动，竖直方向的自由落体运动和运动等优点。
文档编号G09B23/10GK101051425SQ200610043539
公开日2007年10月10日 申请日期2006年4月8日 优先权日2006年4月8日
发明者司继颖, 张强 申请人:司继颖, 张强