专利名称：物体间相互作用力探究仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种教学仪器，特别是物体间相互作用力探究仪。
背景技术：
现今上海版初二物理课本“力”及“力的作用是相互的”的探究中，教师们常做的 实验有将一块条形磁铁A用细线悬挂起来，手持另一块条形磁铁B，当同名磁极靠近时，被 悬挂的磁铁A向远离的方向旋转，表明手持的磁铁B对悬挂的磁铁A有向前的推力；交换两 磁铁，仍然是同名磁极靠近，会发现悬挂的磁铁B也会向远离的方向旋转，表明磁铁A对磁 铁B也有向前的推力，力图以此说明磁铁A对磁铁B有力的作用，反过来，磁铁B对磁铁A 也有力的作用，以得出结论物体间力的作用是相互的。但存在如下缺陷第一次实验表明磁铁B对磁铁A有力的作用，第二次实验表明磁铁A对磁铁B有 力的作用，只能间接作如下的思维推理第二次实验表明A对B有力的作用，说明在第一次 实验B对A产生力的作用之时，A也有能力对B产生力的作用，据此推测出在第一次实验B 对A排斥之时，A也对B排斥。但初中学生的思维特点是形象思维强、抽象思维能力差，如 此间接推理式的实验形成了教学上的难点。该版本的初三物理课本在研究“同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引”，教师们 也只能采用上述悬挂法进行实验，存在同样的间接性思维难点。当今各版本的初二、初三物 理教材中都存在着同样的问题。特别需要指出的是上述实验的不同时性造成了思维上的间接性、与跳跃性，是一 个长期未被广大教育工作者发现的问题，故未在任何媒体上见过类似的报道，这一类实验 的存在恐怕是学生感到物理难学的一个深层次原因之一吧。产生上述思维难点的原因是若将两块磁铁都悬挂起来，则两磁铁将由于自由度 太大，在磁极间力的作用下，将立即吸合在一起、或经某块磁铁的旋转反转后再吸合在一 起，最多只能研究出异名磁极间存在相互吸引力，无法研究同名磁极间是否存在相互排斥 力。
发明内容
本发明的目的是提供一种能同时显示出磁极间存在作用力、与反作用力的实验 仪器，该仪器既能用于“物体间存在相互作用力” 一节的教学，又能用于“同名磁极相互排 斥，异名磁极相互吸引” 一节的教学。本发明所采用的技术方案是一种物体间相互作用力探究仪，包含两块磁体，其特 征在于所述的两块磁体均为中部开孔的圆形磁体，两块磁体通过中部的孔穿接在水平杆 上，水平杆两端被支架支撑起来。作为实现本发明基本构思的改进所述水平杆的表面为光滑表面，所述水平杆中 部标记有中线，所述中线将水平杆区分为左右相等的两部分。采用上述的结构后，将两个圆形磁体穿在水平杆上；当同名磁极位于内端相邻时，
3用手(或用装置)捏住两个磁体使其尽量向中线处靠拢；迅速松手，两磁体将都向外移动相 等的距离，说明作用力与反作用力同时存在且大小相等；当异名磁极相邻时，用手(或用装 置)将两个磁体移动距中线等距的位置，突然松手，两磁体都将向内移动至中线处，也说明 作用力与反作用力同时存在且大小相等；本发明的有益效果是在磁极的排斥或吸引作用下，通过观察磁体移动的方向及 距离，可在一次实验中同时研究作用力与反作力的方向与大小。既能用于“物体间存在相互 作用力”一节的教学，又能用于“同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引”一节的教学。思维 简洁明了，降低教学难度；现象可靠、装置简单、易于推广。
图1是本发明不含控制装置的结构示意图；图2是本发明的控制装置结构示意图；图3是本发明在研究同名磁极间相互作用且控制装置未释放磁体前的状态示意 图；图4是本发明在研究异名磁极间相互作用且控制装置未释放磁体前的状态示意 图；图中1.支架，2.卡口，3.水平杆，4.圆形磁体，5.控制装置，6.手柄，7.连接杆， 8.失控条，9.刻度线，10.中线。
具体实施例方式如图1所示，在支架1上方开有两个卡口 2，卡口 2内支撑有水平杆3，水平杆3上 穿套有两个圆形磁体4，圆形磁体4的中部开有供供水平杆3穿过的的孔。水平杆3的外表 面光滑，以使磁体4能在水平杆上自由地滑动。水平杆3上还标记有多个等距离的竖向刻 度线9，其中位于正中的刻度线为中线10，中线10将水平杆3区分为左右相等的两部分。如图2所示，为方便对水平杆上磁体的移动及释放操作，本发明专门配置有控制 装置该控制装置由位于前方数个控制条8、连接各控制条的连接杆7、以及固定在连接杆 中部的手柄6构成，所述的控制条8两个为一组，并呈“U”形或“V”形地固定在连接杆上的 同一位置，“U”形或“V”形的中空部分为供水平杆伸入退出的槽，S卩“U”形或“V”形中空部 分的宽度大于水平杆的直径。所述的控制条至少应有4组，各组控制条之间应平行排列。如图2及图3所示，位于最里面的两组控制条8用于研究同名磁极之用，该两组控 制条之间的间距略大于两块圆形磁体的总厚度，以能够克服同名磁极间的排斥力而将两磁 体近距离地卡在水平杆的中线处。待学生明确了两磁体在中线处的初始位置、及观察目标 之后，突然抽走控制装置，会发现两磁体都向外移动、并移动相等的距离，既说明作用力与 反作用力同时存在且大小相等；也说明同名磁极相互排斥。如图2及图4所示，位于外面的两组控制条8用于研究异名磁极之用，该两组控 制条8之间的距离(含两控制条的的厚度)不应太远，应略小于两圆形磁体吸引力作用的 距离，以保证在突然抽走控制装置后，两磁体会因吸引而向内移动。如图4所示，将两磁体 异名磁极相邻地穿在水平杆上，在控制装置及手的配合下，使两磁体远离，待学生明确(或 记录)了两磁体所处的初位置、及观察目标之后，突然抽走控制装置，会发现两磁体都向内移动、并且移动相等的距离(都移至中线处)，既说明作用力与反作用力同时存在且大小相 等；也说明异名磁极间相互吸引。为防止磁体对水平杆、对控制装置产生力的作用而干扰实验操作及效果，所述的 水平杆3及图2所示的控制装置不能用铁、钴、镍、或包含铁钴镍成份的磁性材料制作，应该 采用塑料、橡胶、玻璃等非磁性材料制作。本发明的实施例已对本发明作出了说明性而非限制性的描述，应当理解的是，在 不脱离由权利要求所限定的相关保护范围的情况下，其他(她)技术人员可以做出变更和 /或修改，也在本发明的保护范围以内。如上述的每组控制条也可以合并为控制片，只需在控制片上开有供水平杆伸入退 出的槽，所述槽的宽度应大于水平杆的直径，以保证控制卡伸过水平杆3以控制磁体的位 置。所述控制片的外形也是多种多样的，如可以为固定于连接杆上的半圆形、圆形、长方形、 正方形、椭圆形等。
权利要求
一种物体间相互作用力探究仪，包含两块磁体，其特征在于所述两块磁体均为中部开孔的圆形磁体，两块磁体通过中部的孔穿接在水平杆上，水平杆两端被支架支撑起来。
2.如权利要求1所述的物体间相互作用力探究仪，其特征在于所述水平杆的表面为 光滑表面，所述水平杆中部标记有中线，所述的中线将水平杆区分为左右相等的两部分。
3.如权利要求2所述的物体间相互作用力探究仪，其特征在于所述探究仪还包括有 对两块磁体起移动、及释放作用的控制装置，所述控制装置由前端的数个控制条、连接各控 制条的连接杆、以及固定在连接杆中部的手柄构成，所述的控制条两个为一组，并呈“U”形 或“V”形地固定在连接杆上的同一位置，“U”形或“V”形的中空部分为供水平杆伸入退出 的槽，所述槽的宽度大于水平杆的直径。
4.如权利要求3所述的物体间相互作用力探究仪，其特征在于所述的各组控制条之 间呈平行排列。
5.如权利要求2所述的物体间相互作用力探究仪，其特征在于所述探究仪还包括有 对两块磁体起移动、及释放作用的控制装置，所述控制装置由前端的数个控制片、连接各控 制片的连接杆、以及固定在连接杆中部的手柄构成，所述控制片上开有供水平杆伸入退出 的槽，所述槽的宽度大于水平杆的直径。
6.如权利要求5所述的物体间相互作用力探究仪，其特征在于所述的各控制片为固 定于连接杆上的半圆形、圆形、长方形、正方形、椭圆形。
全文摘要
一种物体间相互作用力探究仪，包含两块磁体，其特征在于所述两块磁体均为中部开孔的圆形磁体，两块磁体通过中部的孔穿接在水平杆上，水平杆两端被支架支撑起来。将两圆形磁体穿在水平杆上，当同名磁极相邻时，两磁体都向外移动相等的距离，说明作用力与反作用力同时存在且大小相等；当异名磁极相邻时，两磁体都向内移动至中线处，也说明作用力与反作用力同时存在且大小相等；本发明可在一次实验中同时研究作用力与反作力的方向与大小，能用于“物体间存在相互作用力”、和“同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引”两节内容的教学。思维简洁明了，降低了学生理解的难度现象可靠、装置简单、易于推广。
文档编号G09B23/18GK101958074SQ200910060030
公开日2011年1月26日 申请日期2009年7月17日 优先权日2009年7月17日
发明者林义艳 申请人:林义艳