一种物理教学中动量守恒实验适用的演示装置的制作方法

本发明涉及物理教学用具技术领域，尤其是一种物理教学中动量守恒实验适用的演示装置。

背景技术：

如果一个系统不受外力，或者所受外力的矢量和为零，这个系统的总动量保持不变，这就是动量守恒定律。动量守恒定律是自然界中最重要最普遍的守恒定律之一，它既适用于宏观物体，也适用于微观粒子；既适用于低速运动物体，也适用于高速运动物体，它是一个实验规律。因此验证动量守恒是高中物理实验教学中较为重要的学生实验。现有的动量守恒实验通常是把静止的两辆小车用细线相连，中间有一个压缩的弹簧，烧断或剪短细线后，由于相互作用力的作用，两辆小车分别向左右运动，它们都获得了动量，但动量的矢量和为零。这种实验方法虽然简单直观，但中间细线的长短会决定弹簧的压缩长度，直接影响实验的效果，而且中间细绳相连时可能会导致小车翘起影响实验效果，弹簧与两边小车的接触位置，也可能会导致小车受力方向的变化而影响实验效果。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服上述技术缺点提供一种物理教学中动量守恒实验适用的演示装置。

本发明解决技术问题采用的技术方案为：一种物理教学中动量守恒实验适用的演示装置，包括底板、导轨、弹块、滑块、滚轮，所述底板下端设有4个滚轮，底板上端一侧设有刻度线，底板上设有2条导轨，导轨上设有弹块和滑块。本装置既可以直观演示弹块和滑块在相互作用力下分别向左右运动，它们都获得了动量，但动量的矢量和为零，来验证动量守恒定律，也可通过底板的运动状态来展示系统在所受外力为零时，系统总动量保持不变，弹块和滑块运动过程中，整个系统的总动量仍然应该是零。

所述弹块和滑块的质量及底面形状相同，弹块由块体、电动推杆、推板、滑槽组成，块体下端设有2个滑槽，块体左端设有电动推杆，电动推杆前端设有推板，电动推杆外接电源线，电源线上设有控制开关。使用滑槽在导轨上移动，可以控制弹块的运动方向。而设有电动推杆，便于控制滑块与弹块相互作用的内力大小，可更为直观的演示动量守恒定律。

所述滑块由箱体、滑槽、挡销、挡板、挡杆、压缩弹簧、支架、拉伸弹簧、垂块组成，箱体下端设有2个滑槽，箱体中部的通孔内设有挡销和挡杆，挡杆前端设有挡板，挡杆上套有压缩弹簧，箱体上端设有支架，支架端部挂有拉伸弹簧，拉伸弹簧端部设有垂块，垂块上有一个通孔。使用滑槽在导轨上移动，可以控制滑块的运动方向。

本发明所具有的有益效果是：本发明结构设计合理，实验操作简单方便，可直观的展示出系统在内力作用下，当一部分向某一方向的动量发生变化时，剩余部分沿相反方向的动量发生同样大小变化的现象，以及系统内力只改变系统内各物体的运动状态，不能改变整个系统的运动状态，系统总动量保持不变，大大提高了动量守恒实验演示的教学效果。

附图说明

附图1为本发明的结构示意图。

附图2为本发明所述弹块的结构示意图。

附图3为本发明所述滑块的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图1~附图3对本发明做以下详细说明。

如图1~图3所示，本发明包括底板1、导轨4、弹块2、滑块3、滚轮5，所述底板1下端设有4个滚轮5，底板1上端一侧设有刻度线6，底板1上设有2条导轨4，导轨4上设有弹块2和滑块3。本装置既可以直观演示弹块2和滑块3在相互作用力下分别向左右运动，它们都获得了动量，但动量的矢量和为零，来验证动量守恒定律，也可通过底板1的运动状态来展示系统在所受外力为零时，系统总动量保持不变，弹块2和滑块3运动过程中，整个系统的总动量仍然应该是零。

所述弹块2和滑块3的质量及底面形状相同，弹块2由块体21、电动推杆23、推板24、滑槽22组成，块体21下端设有2个滑槽22，块体21左端设有电动推杆23，电动推杆23前端设有推板24，电动推杆23外接电源线25，电源线25上设有控制开关26。使用滑槽22在导轨4上移动，可以控制弹块2的运动方向。而设有电动推杆23，便于控制滑块3与弹块2相互作用的内力大小，可更为直观的演示动量守恒定律。

所述滑块3由箱体31、滑槽22、挡销33、挡板34、挡杆35、压缩弹簧36、支架37、拉伸弹簧38、垂块39组成，箱体31下端设有2个滑槽22，箱体31中部的通孔内设有挡销33和挡杆35，挡杆35前端设有挡板34，挡杆35上套有压缩弹簧36，箱体31上端设有支架37，支架37端部挂有拉伸弹簧38，拉伸弹簧38端部设有垂块39，垂块39上有一个通孔。使用滑槽22在导轨4上移动，可以控制滑块3的运动方向。

实验时，在导轨4上放置好弹块2和滑块3，记录好此时弹块2和滑块3对应刻度线6的位置，将挡销33插入垂块39的通孔内，然后通过控制开关26使电动推杆23推出，使推板24推动挡板34，挡板34推动档杆，将挡销33从垂块39的通孔内推出，档杆在压缩弹簧36的作用下退出通孔，使垂块39在拉伸弹簧38的作用下上下运动，同时挡板34推动档杆的过程中，会挤压压缩弹簧36从而推动滑块3在导轨4上滑动，而弹块2也在反作用力作用下向相反的方向在导轨4上滑动，弹块2和滑块3相反方向滑动一段距离后会在摩擦作用下静止下来，记录此时弹块2和滑块3对应刻度线6的位置，同时在弹块2和滑块3运动过程中注意观察底板1的运动状态，因弹块2和滑块3的质量及底面形状相同，故弹块2和滑块3的动摩擦因数μ相同，故可通过实验直观看到弹块2和滑块3滑动的距离相同，而滑块3内的垂块39的上下运动并不会对滑块3的滑动距离有所影响，同时弹块2和滑块3实在内力作用下的运动，并不会对整个系统的动量有影响，故底板1未发生运动，故本实验可以直观的展示出系统在内力作用下，当一部分向某一方向的动量发生变化时，剩余部分沿相反方向的动量发生同样大小变化的现象，以及系统内力只改变系统内各物体的运动状态，不能改变整个系统的运动状态，系统总动量保持不变，大大提高了动量守恒实验演示的教学效果。

技术特征：

技术总结
本发明涉及物理教学用具技术领域，尤其是一种物理教学中动量守恒实验适用的演示装置，包括底板、导轨、弹块、滑块、滚轮，所述底板下端设有4个滚轮，底板上端一侧设有刻度线，底板上设有2条导轨，导轨上设有弹块和滑块；所述弹块和滑块的质量及底面形状相同。本发明结构设计合理，实验操作简单方便，可直观的展示出系统在内力作用下，当一部分向某一方向的动量发生变化时，剩余部分沿相反方向的动量发生同样大小变化的现象，以及系统内力只改变系统内各物体的运动状态，不能改变整个系统的运动状态，系统总动量保持不变，大大提高了动量守恒实验演示的教学效果。

技术研发人员：翁自勇
受保护的技术使用者：郑州单点科技软件有限公司
技术研发日：2017.08.17
技术公布日：2017.10.24