一种新型平抛实验演示装置的制作方法

本发明涉及物理教学用具技术领域，特别是涉及一种新型平抛实验演示装置。

背景技术：

平抛运动是指物理以一定的初速度沿水平方向抛出，其运动曲线为以抛物线，平抛运动可视为竖直方向上初速度为零，只受重力作用的自由落体运动，以及水平方向上不受外力且由于惯性而做初速度不变的匀速直线运动。而平抛运动作为中学物理教学中的一项重要的教学内容，如何直观、生动地进行实验演示来帮助学生理解是物理教学中的一个难点。

目前，教科书上用频闪照相获得的照片来显示平抛的运动过程，以及学校使用一些现有的平抛试验仪来示意平抛运动。但是，频闪照相获得的照片是事后间接获得的，而不是用肉眼直接观察到的，学生不易理解；现有的实验仪器结构简单，可视效果差，误差大，钢球的初速度不易控制，教学效果不理想，从而使得不能让学生获得直观的了解；此外，现有的平抛实验仪不能实现同一高度不同滑动长度或者同一滑动长度不同高度情况下的平抛演示，从而不能让学生直观的了解到不同变量对平抛运动的影响。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种新型平抛实验演示装置，避免了人为因素的影响，可有效地控制钢球的初速度，减小了误差，同时可实现同一高度不同滑动长度或者同一滑动长度不同高度情况下的平抛演示，让学生直观的了解到不同变量对平抛运动的影响。

本发明提供了一种新型平抛实验演示装置，包括倾斜滑板、串轴、水平滑板、钢球、气动缸、立柱、底板和供电装置；所述立柱的下端与所述底板的一端可拆卸连接，所述水平滑板的底部与立柱的上端可拆卸连接，水平滑板的后端与所述串轴铰接，所述倾斜滑板的前端与串轴铰接，使倾斜滑板的前端可绕串轴转动；所述倾斜滑板上设有长度方向贯穿的倾斜滑槽，水平滑板设有长度方向贯穿的水平滑槽，倾斜滑槽和水平滑槽连通；倾斜滑板的倾斜滑槽设有与倾斜滑槽适配的固定块，固定块上设有电磁铁，电磁铁与所述供电装置电连接；所述钢球布置在倾斜滑板的倾斜滑槽内，且与固定块的电磁铁相吸引；所述水平滑板的底部设有凸块，凸块的下方设有向后延伸的支撑板；所述气动缸的下端与支撑板铰接，气动缸的上端与倾斜滑板背侧的中部铰接。

本发明将固定块安放在倾斜滑板的倾斜滑槽上的指定位置，再将固定块内的电磁铁与供电装置通电，然后将钢球通过固定块的电磁铁的吸力作用将钢球暂时固定在倾斜滑槽内的对应位置，最后通过气动缸将倾斜滑板绕串轴转动至指定角度；将电磁铁与供电装置断电，钢球失去电磁铁的吸力作用，钢球将沿倾斜滑槽和水平滑槽从水平滑槽的前端水平抛出，从而让学生们直观地观察到平抛运动的整个过程；同时，由于气动缸的设计，倾斜滑板可绕串轴转动，因此可以就该装置进行同一高度不同滑动长度或者同一滑动长度不同高度情况下的平抛演示实验，(同一高度不同滑动长度，即每次实验的钢球在倾斜滑槽上的纵向投影高度一致，但是对应倾斜滑槽的长度位置不一样；同一滑动长度不同高度，即保证每次实验时钢球在倾斜滑槽的长度位置一样，通过控制气动缸使倾斜滑板转动，从而改变每次实验时钢球在倾斜滑槽上的纵向投影高度)，通过观察每次实验钢球的运动轨迹以及底板上钢球的落点，从而让学生更为直观的了解到不同变量对平抛运动的影响，使学生对平抛实验的理解和印象更为深刻。此外，通过电磁铁控制钢球的起始运动位置，避免了人为因素的影响，消除了误差，可有效地控制钢球的初速度，使钢球的初速度更加准确。

优选地，新型平抛实验演示装置还包括锁紧杆，倾斜滑板的长度方向上设有t形槽和条形槽，t形槽内嵌设有可滑动的紧固块，t形槽和条形槽分布在倾斜滑槽内壁的两侧，条形槽贯穿倾斜滑槽与倾斜滑板侧面之间的厚壁，且t形槽和条形槽均与倾斜滑槽连通；固定块的横向上设有通孔，锁紧杆的一端依次穿过倾斜滑板的条形槽、固定块的通孔与倾斜滑板的t形槽内的紧固块螺纹连接，锁紧杆的另一端露在倾斜滑板的外部且通过锁紧螺母配合紧固。倾斜滑板的t形槽和条形槽设计，以及锁紧杆、紧固块和锁紧螺母的设计，可以精准地把固定块固定在某一指定位置，提高了固定块固定后的稳定性，进一步减小了平抛实验的机械误差。

优选地，所述串轴的一端设有角度盘，水平滑板后端的侧面设有水平指示针，水平指示针的针尖指向角度盘的圆心；倾斜滑板的前端的侧面设有倾斜指示针，倾斜指示针长度方向与倾斜滑板的长度方向平行，倾斜指示针的针尖指向角度盘的圆心。角度盘的设计，通过读取水平指示针和倾斜指示针对应角度盘上角度，可换算出倾斜滑板与水平滑板之间的夹角，通过测量钢球在倾斜滑板上的长度尺寸，可以算出钢球在倾斜滑板上的纵向投影高度，便于计算钢球的平抛初速度，从而让同学们接触到实践和理论的结合，提高了同学们的学习乐趣。

优选地，所述倾斜滑板的长度方向上设有长度尺，固定块靠长度尺一侧的前端设有长度指示针，长度指示针的针尖与固定块的前端平齐。倾斜滑板的长度尺设计，便于同学在实验中对固定块所在倾斜滑板上的长度尺寸进行直接读取，提高了实用性，而且固定块的长度尺寸减去钢球的半径尺寸即为钢球所在倾斜滑板上的长度尺寸。

优选地，所述固定块内设有套装孔和接线孔，套装孔和接线孔相连通；电磁铁呈圆柱状，电磁铁嵌设在套装孔内，供电装置与电磁铁的电连接线穿过固定块的接线孔与电磁铁连接。将电磁铁设为圆柱状，并将电磁铁嵌设在固定块的套装孔内，可使电磁铁与钢球实现点接触，进一步减小了电磁铁对钢球带来的误差。

优选地，所述供电装置与电磁铁之间设有控制开关，便于同学们通过控制开关来控制钢球的起始运动时间。

优选地，所述底板的边部设有向上延伸的环形边沿，可避免钢球掉落在底板之外，便于同学们拾捡钢球再次实验。

优选地，所述底板上设有用于记录钢球掉落位置的触感板，便于同学们观察每次实验钢球在触感板上的落点位置。

优选地，所述倾斜滑槽和水平滑槽呈u型槽，便于钢球的滑动。

本发明的有益效果体现在：

本发明将固定块安放在倾斜滑板的倾斜滑槽上的指定位置，再将固定块内的电磁铁与供电装置通电，然后将钢球通过固定块的电磁铁的吸力作用将钢球暂时固定在倾斜滑槽内的对应位置，最后通过气动缸将倾斜滑板绕串轴转动至指定角度；将电磁铁与供电装置断电，钢球失去电磁铁的吸力作用，钢球将沿倾斜滑槽和水平滑槽从水平滑槽的前端水平抛出，从而让学生们直观地观察到平抛运动的整个过程；同时，由于气动缸的设计，倾斜滑板可绕串轴转动，因此可以就该装置进行同一高度不同滑动长度或者同一滑动长度不同高度情况下的平抛演示实验，(同一高度不同滑动长度，即每次实验的钢球在倾斜滑槽上的纵向投影高度一致，但是对应倾斜滑槽的长度位置不一样；同一滑动长度不同高度，即保证每次实验时钢球在倾斜滑槽的长度位置一样，通过控制气动缸使倾斜滑板转动，从而改变每次实验时钢球在倾斜滑槽上的纵向投影高度)，通过观察每次实验钢球的运动轨迹以及底板上钢球的落点，从而让学生更为直观的了解到不同变量对平抛运动的影响，使学生对平抛实验的理解和印象更为深刻。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的器件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各器件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实施例的结构示意图；

图2为本实施例刻度盘处的局部放大图；

图3为本实施例固定块与倾斜滑槽配合处的局部放大图；

图4为本实施例锁紧杆与固定块配合的局部放大图；

图5为本实施例固定块的结构示意图。

附图中，1-倾斜滑板，11-倾斜滑槽，12-固定块，121-电磁铁，122-通孔，123-长度指示针，124-套装孔，125-接线孔，13-锁紧杆，14-t形槽，15-条形槽，16-紧固块，17-锁紧螺母，18-倾斜指示针，19-长度尺，2-串轴，21-角度盘，3-水平滑板，31-水平滑槽，32-凸块，33-支撑板，34-水平指示针，4-钢球，5-气动缸，6-立柱，7-底板，71-环形边沿，72-触感板

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本专利的保护范围。

如图1至图5所示，本实施例公开了一种新型平抛实验演示装置，包括倾斜滑板1、串轴2、水平滑板3、钢球4、气动缸5、立柱6、底板7和供电装置；立柱6的下端与底板7的一端可拆卸连接，水平滑板3的底部与立柱6的上端可拆卸连接，水平滑板3的后端与串轴2铰接，倾斜滑板1的前端与串轴2铰接，使倾斜滑板1的前端可绕串轴2转动。倾斜滑板1上设有长度方向贯穿的倾斜滑槽11，水平滑板3设有长度方向贯穿的水平滑槽31，倾斜滑槽11和水平滑槽31连通；倾斜滑板1的倾斜滑槽11设有与倾斜滑槽11适配的固定块12，固定块12上设有电磁铁121，电磁铁121与供电装置电连接。供电装置与电磁铁121之间还设有控制开关，便于同学们通过控制开关来控制钢球4的起始运动时间。同时，本实施例中，倾斜滑槽1和水平滑槽3呈u型槽，便于钢球4的滑动。钢球4布置在倾斜滑板1的倾斜滑槽11内，且与固定块12的电磁铁121相吸引；水平滑板3的底部设有凸块32，凸块32的下方设有向后延伸的支撑板33。气动缸5的下端与支撑板33铰接，气动缸5的上端与倾斜滑板1背侧的中部铰接。

倾斜滑板1的长度方向上设有长度尺19，固定块12靠长度尺19一侧的前端设有长度指示针123，长度指示针123的针尖与固定块12的前端平齐。倾斜滑板1的长度尺19设计，便于同学在实验中对固定块12所在倾斜滑板1上的长度尺寸进行直接读取，提高了实用性，而且固定块12的长度尺寸减去钢球4的半径尺寸即为钢球4所在倾斜滑板1上的长度尺寸。串轴2的一端设有角度盘21，水平滑板3后端的侧面设有水平指示针34，水平指示针34的针尖指向角度盘21的圆心；倾斜滑板1的前端的侧面设有倾斜指示针18，倾斜指示针18长度方向与倾斜滑板3的长度方向平行，倾斜指示针18的针尖指向角度盘21的圆心。角度盘21的设计，通过读取水平指示针34和倾斜指示针18对应角度盘21上角度，可换算出倾斜滑板1与水平滑板3之间的夹角，通过测量钢球4在倾斜滑板1上的长度尺寸，可以算出钢球4在倾斜滑板1上的纵向投影高度，便于计算钢球4的平抛初速度，从而让同学们接触到实践和理论的结合，提高了同学们的学习乐趣。

此外，固定块12内设有套装孔124和接线孔125，套装孔124和接线孔125相连通；电磁铁121呈圆柱状，电磁铁121嵌设在套装孔124内，供电装置与电磁铁121的电连接线穿过固定块12的接线孔125与电磁铁121连接。将电磁铁121设为圆柱状，并将电磁铁121嵌设在固定块12的套装孔124内，可使电磁铁121与钢球4实现点接触，进一步减小了电磁铁121对钢球4带来的误差。底板7的边部设有向上延伸的环形边沿71，可避免钢球4掉落在底板7之外，便于同学们拾捡钢球4再次实验。底板7上设有用于记录钢球4掉落位置的触感板72，便于同学们观察每次实验钢球4在触感板72上的落点位置。

具体的，新型平抛实验演示装置还包括锁紧杆13，倾斜滑板1的长度方向上设有t形槽14和条形槽15，t形槽14内嵌设有可滑动的紧固块16，t形槽14和条形槽15分布在倾斜滑槽11内壁的两侧，条形槽15贯穿倾斜滑槽11与倾斜滑板1侧面之间的厚壁，且t形槽14和条形槽15均与倾斜滑槽11连通；固定块12的横向上设有通孔122，锁紧杆13的一端依次穿过倾斜滑板1的条形槽15、固定块12的通孔122与倾斜滑板1的t形槽14内的紧固块16螺纹连接，锁紧杆13的另一端露在倾斜滑板1的外部且通过锁紧螺母17配合紧固。倾斜滑板1的t形槽14和条形槽15设计，以及锁紧杆13、紧固块16和锁紧螺母17的设计，可以精准地把固定块12固定在某一指定位置，提高了固定块12固定后的稳定性，进一步减小了平抛实验的机械误差。

本发明将固定块12安放在倾斜滑板1的倾斜滑槽11上的指定位置，再将固定块12内的电磁铁121与供电装置通电，然后将钢球4通过固定块12的电磁铁121的吸力作用将钢球4暂时固定在倾斜滑槽11内的对应位置，最后通过气动缸5将倾斜滑板1绕串轴2转动至指定角度；将电磁铁121与供电装置断电，钢球4失去电磁铁121的吸力作用，钢球4将沿倾斜滑槽11和水平滑槽31从水平滑槽31的前端水平抛出，从而让学生们直观地观察到平抛运动的整个过程；同时，由于气动缸5的设计，倾斜滑板1可绕串轴2转动，因此可以就该装置进行同一高度不同滑动长度或者同一滑动长度不同高度情况下的平抛演示实验，(同一高度不同滑动长度，即每次实验的钢球在倾斜滑槽上的纵向投影高度一致，但是对应倾斜滑槽的长度位置不一样；同一滑动长度不同高度，即保证每次实验时钢球在倾斜滑槽的长度位置一样，通过控制气动缸使倾斜滑板转动，从而改变每次实验时钢球在倾斜滑槽上的纵向投影高度)，通过观察每次实验钢球4的运动轨迹以及底板7上钢球的落点，从而让学生更为直观的了解到不同变量对平抛运动的影响，使学生对平抛实验的理解和印象更为深刻。此外，通过电磁铁121控制钢球4的起始运动位置，避免了人为因素的影响，消除了误差，可有效地控制钢球4的初速度，使钢球4的初速度更加准确。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。