一种高中物理匀变速运动实验用对比用具的制作方法

本发明涉及高中物理实验用具领域，更具体地说，涉及一种高中物理匀变速运动实验用对比用具。

背景技术：

高中物理，要加深对重要物理知识的理解，有些将由定性讨论进入定量计算，如力和运动的关系、动能概念、电磁感应、核能等，高中物理学习中，实验题是物理学的基础，高考物理也十分注重实验的考查，如物体运动过程中，其速度的变化量与发生这一变化所用时间的比值称为加速度(用a表示)。若一物体沿直线运动，且在运动的过程中加速度保持不变，则称这一物体在做匀加速直线运动。它的加速度为某一个定值，当这个定值恒为零时就变为匀速直线运动或静止。可以说匀速直线运动是匀加速直线运动的特殊情况。但是在中学考试中，一般不把匀速直线运动当作匀加速直线运动。

高中物理受力分析的学习多为实验教学，使得学生能够直观的观看实验方式，摩擦力的演示装置多为传送带式摩擦力演示装置，传送带转动，通过测力计测量传送带上的滑块所受到的摩擦力，该种装置对于滑块静摩擦时的状态展示和在不同摩擦力的测量方面表现不足，为此，我们提出了一种高中物理摩擦力演示装置，中国发明公开号为cn108694878a公开了教学装置技术领域的《一种高中物理摩擦力演示装置》，包括操作台，所述操作台的底部四角均通过螺钉连接有底脚，所述操作台的顶部安装有安装座板，所述安装座板的顶部安装有摩擦板，所述摩擦板的顶部设置有滑块，所述滑块的右侧壁顶部连接有顶板，所述滑块的右侧壁中部连接有测力环，该高中物理摩擦力演示装置，以滑块为动态方式进行演示，便于对滑块从静止到运动进行展示，通过嵌入块与嵌槽的相互配合，避免摩擦板横向移动，通过摩擦板的可更换设计，能够对不同材料进行摩擦力测试展示，通过按压式开关与顶板的相互配合，能够及时的将电动机所在的电路切断，避免对电动机造成损坏。

上述技术方案在高中物理摩擦力演示过程中，可以以滑块为动态方式进行演示，通过摩擦板的可更换设计，对不同材料进行摩擦力测试演示，其中滑块下端的不同材料底板是作为滑块滑动时的唯一变量，但实际使用过程中，由于无法对底板的倾斜角度进行检测，因此重力在不同材料的实验阶段使滑块产生加速度变化，成为实验结果的干扰因素，还有滑块实验阶段移动轨迹可能受重力作用下，底板的斜向放置致使滑块与地板之间产生斜向移动，从而对实验结果产生干扰。

技术实现要素：

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种高中物理匀变速运动实验用对比用具，它可以实现在做匀变速运动实验过程中，减小重力作用下滑块的加速度对实验影响因素的干扰，同时使滑块在相对平行于运动轨迹的方向移动，减小斜向移动造成的底板摩擦力实验的客观因素影响。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种高中物理匀变速运动实验用对比用具，包括匀变速实验底板，所述匀变速实验底板上端开凿有置板槽，所述置板槽内设有基准平面板，所述基准平面板左侧设有材质板夹，所述材质板夹左端与基准平面板左端贴合，所述匀变速实验底板上端开凿有转轴槽，所述转轴槽位于基准平面板右侧，所述转轴槽内设有斜板转轴，所述斜板转轴上转动连接有初速度斜板，所述初速度斜板远离斜板转轴一端固定连接有中转轴，所述中转轴右端转动连接有记速平面板，所述初速度斜板靠近中转轴一端固定连接有扭面转轴，所述扭面转轴下端转动连接有斜板伸缩杆，所述记速平面板下端固定连接有平面伸缩杆，所述初速度斜板上设有实验小车，所述实验小车右端固定连接有记速线，所述记速平面板上端固定连接有衡力外套管，所述衡力外套管中间开凿有穿线孔，所述记速线右端贯穿穿线孔固定连接有铜芯移位内套管，所述铜芯移位内套管右端固定连接有打点纸带，所述铜芯移位内套管右侧设有打点计时器，所述打点计时器与记速平面板固定连接，所述打点纸带与打点计时器相匹配，可以实现在做匀变速运动实验过程中，减小重力作用下滑块的加速度对实验影响因素的干扰，同时使滑块在相对平行于运动轨迹的方向移动，减小斜向移动造成的底板摩擦力实验的客观因素影响。

进一步的，所述衡力外套管中间开凿有方形轨道槽，所述方形轨道槽内设有磁极滑杆，所述磁极滑杆左端与方形轨道槽内壁固定连接，所述铜芯移位内套管与磁极滑杆套接，通过在衡力外套管内设的磁极滑杆，便于使铜芯移位内套管在磁极滑杆上沿直线平稳滑动，减小通过记速线与铜芯移位内套管连接的实验小车在初速度斜板上斜行移动的情况发生。

进一步的，所述铜芯移位内套管环绕磁极滑杆设有圆形磁环槽，所述圆形磁环槽内设有套圈磁环，所述套圈磁环与圆形磁环槽内壁固定连接，所述磁极滑杆上端磁极与套圈磁环上端磁极相同，通过在铜芯移位内套管内增设的套圈磁环，便于铜芯移位内套管在磁极滑杆上受磁力影响悬浮，从而减小铜芯移位内套管在滑动过程中与磁极滑杆的摩擦影响。

进一步的，所述铜芯移位内套管内壁设有磁悬液层，所述磁悬液层外端与铜芯移位内套管内壁固定连接，所述磁悬液层内端与磁极滑杆紧密贴合，通过在铜芯移位内套管内增设的磁悬液层，便于在铜芯移位内套管与磁极滑杆内壁受干扰因素影响移动时，填充于铜芯移位内套管和磁极滑杆之间进行润滑，同时磁悬液层在铜芯移位内套管内的套圈磁环磁化下，使铜芯移位内套管与磁极滑杆相对分离，减小磁极滑杆对铜芯移位内套管的摩擦阻力影响。

进一步的，所述中转轴上侧设有转角滑轮，所述转角滑轮下端与记速平面板固定连接，所述转角滑轮上端与记速线滑动连接，通过在中转轴上增设的转角滑轮，便于减小记速线在初速度斜板和记速平面板连接处的摩擦，减小记速线移动时对实验小车移动速度的影响。

进一步的，所述磁悬液层主要成分为磁性润滑脂，所述磁性润滑脂内包括基载液、磁性粒子和表面活性剂。

进一步的，所述斜板伸缩杆和平面伸缩杆右端均开凿有螺纹孔，所述螺纹孔内设有定位卡销，所述定位卡销与螺纹孔内壁螺纹连接，通过在斜板伸缩杆和平面伸缩杆上螺纹连接的定位卡销，便于对调节后的斜板伸缩杆和平面伸缩杆的位置进行固定，进而对初速度斜板的倾斜角度和记速平面板的高度进行固定。

进一步的，所述打点计时器选用的种类为电火花打点计时器。

进一步的，所述衡力外套管内开凿有螺圈线槽，所述螺圈线槽内设有电磁螺线圈，所述衡力外套管后端设有蓄电池，所述电磁螺线圈两端与蓄电池电性连接，通过在与电磁螺线圈电性连接的蓄电池，便于在初速度斜板倾斜角度大，实验小车的初速度较大时，使电磁螺线圈通电，增强电磁螺线圈对磁极滑杆上铜芯移位内套管的加速度的限制，进而减小外部因素对物体匀变速运动的影响。

进一步的，所述磁性粒子主要成分为氧化铁磁性固体颗粒，所述氧化铁磁性固体颗粒通过化学共沉淀法制备。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案可以实现在做匀变速运动实验过程中，减小重力作用下滑块的加速度对实验影响因素的干扰，同时使滑块在相对平行于运动轨迹的方向移动，减小斜向移动造成的底板摩擦力实验的客观因素影响。

(2)衡力外套管中间开凿有方形轨道槽，方形轨道槽内设有磁极滑杆，磁极滑杆左端与方形轨道槽内壁固定连接，铜芯移位内套管与磁极滑杆套接，通过在衡力外套管内设的磁极滑杆，便于使铜芯移位内套管在磁极滑杆上沿直线平稳滑动，减小通过记速线与铜芯移位内套管连接的实验小车在初速度斜板上斜行移动的情况发生。

(3)铜芯移位内套管环绕磁极滑杆设有圆形磁环槽，圆形磁环槽内设有套圈磁环，套圈磁环与圆形磁环槽内壁固定连接，磁极滑杆上端磁极与套圈磁环上端磁极相同，通过在铜芯移位内套管内增设的套圈磁环，便于铜芯移位内套管在磁极滑杆上受磁力影响悬浮，从而减小铜芯移位内套管在滑动过程中与磁极滑杆的摩擦影响。

(4)铜芯移位内套管内壁设有磁悬液层，磁悬液层外端与铜芯移位内套管内壁固定连接，磁悬液层内端与磁极滑杆紧密贴合，通过在铜芯移位内套管内增设的磁悬液层，便于在铜芯移位内套管与磁极滑杆内壁受干扰因素影响移动时，填充于铜芯移位内套管和磁极滑杆之间进行润滑，同时磁悬液层在铜芯移位内套管内的套圈磁环磁化下，使铜芯移位内套管与磁极滑杆相对分离，减小磁极滑杆对铜芯移位内套管的摩擦阻力影响。

(5)中转轴上侧设有转角滑轮，转角滑轮下端与记速平面板固定连接，转角滑轮上端与记速线滑动连接，通过在中转轴上增设的转角滑轮，便于减小记速线在初速度斜板和记速平面板连接处的摩擦，减小记速线移动时对实验小车移动速度的影响

(6)斜板伸缩杆和平面伸缩杆右端均开凿有螺纹孔，螺纹孔内设有定位卡销，定位卡销与螺纹孔内壁螺纹连接，通过在斜板伸缩杆和平面伸缩杆上螺纹连接的定位卡销，便于对调节后的斜板伸缩杆和平面伸缩杆的位置进行固定，进而对初速度斜板的倾斜角度和记速平面板的高度进行固定。

(7)衡力外套管内开凿有螺圈线槽，螺圈线槽内设有电磁螺线圈，衡力外套管后端设有蓄电池，电磁螺线圈两端与蓄电池电性连接，通过在与电磁螺线圈电性连接的蓄电池，便于在初速度斜板倾斜角度大，实验小车的初速度较大时，使电磁螺线圈通电，增强电磁螺线圈对磁极滑杆上铜芯移位内套管的加速度的限制，进而减小外部因素对物体匀变速运动的影响。

附图说明

图1为本发明准备阶段时的结构示意图；

图2为图1中a处的结构示意图；

图3为本发明实验阶段时的结构示意图；

图4为本发明匀速移位内套管部分的结构示意图；

图5为本发明衡力外套管部分的横向截面图；

图6为本发明衡力外套管部分的纵向截面图。

图中标号说明：

1匀变速实验底板、2基准平面板、3材质板夹、4斜板转轴、5初速度斜板、6中转轴、7记速平面板、8斜板伸缩杆、9扭面转轴、10平面伸缩杆、11衡力外套管、12实验小车、13记速线、14转角滑轮、15磁极滑杆、16铜芯移位内套管、17打点纸带、18打点计时器、19定位卡销、20套圈磁环、21磁悬液层、22电磁螺线圈、23穿线孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1-6，一种高中物理匀变速运动实验用对比用具，包括匀变速实验底板1，匀变速实验底板1上端开凿有置板槽，置板槽内设有基准平面板2，基准平面板2左侧设有材质板夹3，材质板夹3左端与基准平面板2左端贴合，匀变速实验底板1上端开凿有转轴槽，转轴槽位于基准平面板2右侧，转轴槽内设有斜板转轴4，斜板转轴4上转动连接有初速度斜板5，初速度斜板5远离斜板转轴4一端固定连接有中转轴6，中转轴6右端转动连接有记速平面板7，初速度斜板5靠近中转轴6一端固定连接有扭面转轴9，扭面转轴9下端转动连接有斜板伸缩杆8，记速平面板7下端固定连接有平面伸缩杆10，初速度斜板5上设有实验小车12，实验小车12右端固定连接有记速线13，记速平面板7上端固定连接有衡力外套管11，衡力外套管11中间开凿有穿线孔23，记速线13右端贯穿穿线孔23固定连接有铜芯移位内套管16，铜芯移位内套管16右端固定连接有打点纸带17，铜芯移位内套管16右侧设有打点计时器18，打点计时器18与记速平面板7固定连接，打点纸带17与打点计时器18相匹配，打点计时器18选用的种类为电火花打点计时器，可以实现在做匀变速运动实验过程中，减小重力作用下滑块的加速度对实验影响因素的干扰，同时使滑块在相对平行于运动轨迹的方向移动，减小斜向移动造成的底板摩擦力实验的客观因素影响。

请参阅图1，衡力外套管11中间开凿有方形轨道槽，方形轨道槽内设有磁极滑杆15，磁极滑杆15左端与方形轨道槽内壁固定连接，铜芯移位内套管16与磁极滑杆15套接，通过在衡力外套管11内设的磁极滑杆15，便于使铜芯移位内套管16在磁极滑杆15上沿直线平稳滑动，减小通过记速线13与铜芯移位内套管16连接的实验小车12在初速度斜板5上斜行移动的情况发生。

请参阅图1，铜芯移位内套管16环绕磁极滑杆15设有圆形磁环槽，圆形磁环槽内设有套圈磁环20，套圈磁环20与圆形磁环槽内壁固定连接，磁极滑杆15上端磁极与套圈磁环20上端磁极相同，通过在铜芯移位内套管16内增设的套圈磁环20，便于铜芯移位内套管16在磁极滑杆15上受磁力影响悬浮，从而减小铜芯移位内套管16在滑动过程中与磁极滑杆15的摩擦影响。

请参阅图4，铜芯移位内套管16内壁设有磁悬液层21，磁悬液层21外端与铜芯移位内套管16内壁固定连接，磁悬液层21内端与磁极滑杆15紧密贴合，通过在铜芯移位内套管16内增设的磁悬液层21，便于在铜芯移位内套管16与磁极滑杆15内壁受干扰因素影响移动时，填充于铜芯移位内套管16和磁极滑杆15之间进行润滑，同时磁悬液层21在铜芯移位内套管16内的套圈磁环20磁化下，使铜芯移位内套管16与磁极滑杆15相对分离，减小磁极滑杆15对铜芯移位内套管16的摩擦阻力影响。

请参阅图3，中转轴6上侧设有转角滑轮14，转角滑轮14下端与记速平面板7固定连接，转角滑轮14上端与记速线13滑动连接，通过在中转轴6上增设的转角滑轮14，便于减小记速线13在初速度斜板5和记速平面板7连接处的摩擦，减小记速线13移动时对实验小车12移动速度的影响。

请参阅图4，磁悬液层21主要成分为磁性润滑脂，磁性润滑脂内包括基载液、磁性粒子和表面活性剂，磁性粒子主要成分为氧化铁磁性固体颗粒，氧化铁磁性固体颗粒通过化学共沉淀法制备。

请参阅图2，斜板伸缩杆8和平面伸缩杆10右端均开凿有螺纹孔，螺纹孔内设有定位卡销19，定位卡销19与螺纹孔内壁螺纹连接，通过在斜板伸缩杆8和平面伸缩杆10上螺纹连接的定位卡销19，便于对调节后的斜板伸缩杆8和平面伸缩杆10的位置进行固定，进而对初速度斜板5的倾斜角度和记速平面板7的高度进行固定。

请参阅图5，衡力外套管11内开凿有螺圈线槽，螺圈线槽内设有电磁螺线圈22，衡力外套管11后端设有蓄电池，电磁螺线圈22两端与蓄电池电性连接，通过在与电磁螺线圈22电性连接的蓄电池，便于在初速度斜板5倾斜角度大，实验小车12的初速度较大时，使电磁螺线圈22通电，增强电磁螺线圈22对磁极滑杆15上铜芯移位内套管16的加速度的限制，进而减小外部因素对物体匀变速运动的影响。

在实验进行之前，首先由指导老师对匀变速实验底板1进行调整，使其尽量处于水平状态，基准平面板2的固定的为基准平板，即摩擦阻力最小的材料板，首先需要确定在排出其他干扰项时，对物体匀变速运动的影响因素有哪些，实验小车12自处于倾斜状态的初速度斜板5上移动下来时，具有一定的初速度，在这一过程中，由于基准平面板2上采用的摩擦力最小的材料板，实验小车12在基准平面板2上移动过程中，对其进行速度影响的，只有匀变速实验底板1倾斜角度造成的基准平面板2受到的重力加速度和实验小车12自身移动轨迹为斜向时产生的摩擦，因此通过磁极滑杆15和铜芯移位内套管16的对加速度进行缓冲，同时利用磁极滑杆15在铜芯移位内套管16上平稳滑动，校正实验小车12的移动轨迹，减少这两部分对匀变速实验的影响。

实施例2：

一种高中物理匀变速运动实验用对比用具，包括匀变速实验底板1，匀变速实验底板1上端开凿有置板槽，置板槽内设有基准平面板2，基准平面板2左侧设有材质板夹3，材质板夹3左端与基准平面板2左端贴合，匀变速实验底板1上端开凿有转轴槽，转轴槽位于基准平面板2右侧，转轴槽内设有斜板转轴4，斜板转轴4上转动连接有初速度斜板5，初速度斜板5远离斜板转轴4一端固定连接有中转轴6，中转轴6右端转动连接有记速平面板7，初速度斜板5靠近中转轴6一端固定连接有扭面转轴9，扭面转轴9下端转动连接有斜板伸缩杆8，记速平面板7下端固定连接有平面伸缩杆10，初速度斜板5上设有实验小车12，实验小车12右端固定连接有记速线13，记速平面板7上端固定连接有衡力外套管11，衡力外套管11中间开凿有穿线孔23，记速线13右端贯穿穿线孔23固定连接有铜芯移位内套管16，铜芯移位内套管16右端固定连接有打点纸带17，铜芯移位内套管16右侧设有打点计时器18，打点计时器18与记速平面板7固定连接，打点纸带17与打点计时器18相匹配，打点计时器18选用的种类为电火花打点计时器，可以实现在做匀变速运动实验过程中，减小重力作用下滑块的加速度对实验影响因素的干扰，同时使滑块在相对平行于运动轨迹的方向移动，减小斜向移动造成的底板摩擦力实验的客观因素影响。

请参阅图1，衡力外套管11中间开凿有方形轨道槽，方形轨道槽内设有磁极滑杆15，磁极滑杆15左端与方形轨道槽内壁固定连接，铜芯移位内套管16与磁极滑杆15套接，通过在衡力外套管11内设的磁极滑杆15，便于使铜芯移位内套管16在磁极滑杆15上沿直线平稳滑动，减小通过记速线13与铜芯移位内套管16连接的实验小车12在初速度斜板5上斜行移动的情况发生。

请参阅图1，铜芯移位内套管16环绕磁极滑杆15设有圆形磁环槽，圆形磁环槽内设有套圈磁环20，套圈磁环20与圆形磁环槽内壁固定连接，磁极滑杆15上端磁极与套圈磁环20上端磁极相同，通过在铜芯移位内套管16内增设的套圈磁环20，便于铜芯移位内套管16在磁极滑杆15上受磁力影响悬浮，从而减小铜芯移位内套管16在滑动过程中与磁极滑杆15的摩擦影响。

请参阅图4，铜芯移位内套管16内壁设有磁悬液层21，磁悬液层21外端与铜芯移位内套管16内壁固定连接，磁悬液层21内端与磁极滑杆15紧密贴合，通过在铜芯移位内套管16内增设的磁悬液层21，便于在铜芯移位内套管16与磁极滑杆15内壁受干扰因素影响移动时，填充于铜芯移位内套管16和磁极滑杆15之间进行润滑，同时磁悬液层21在铜芯移位内套管16内的套圈磁环20磁化下，使铜芯移位内套管16与磁极滑杆15相对分离，减小磁极滑杆15对铜芯移位内套管16的摩擦阻力影响。

请参阅图3，中转轴6上侧设有转角滑轮14，转角滑轮14下端与记速平面板7固定连接，转角滑轮14上端与记速线13滑动连接，通过在中转轴6上增设的转角滑轮14，便于减小记速线13在初速度斜板5和记速平面板7连接处的摩擦，减小记速线13移动时对实验小车12移动速度的影响。

请参阅图4，磁悬液层21主要成分为磁性润滑脂，磁性润滑脂内包括基载液、磁性粒子和表面活性剂，磁性粒子主要成分为氧化铁磁性固体颗粒，氧化铁磁性固体颗粒通过化学共沉淀法制备。

请参阅图2，斜板伸缩杆8和平面伸缩杆10右端均开凿有螺纹孔，螺纹孔内设有定位卡销19，定位卡销19与螺纹孔内壁螺纹连接，通过在斜板伸缩杆8和平面伸缩杆10上螺纹连接的定位卡销19，便于对调节后的斜板伸缩杆8和平面伸缩杆10的位置进行固定，进而对初速度斜板5的倾斜角度和记速平面板7的高度进行固定。

请参阅图5，衡力外套管11内开凿有螺圈线槽，螺圈线槽内设有电磁螺线圈22，衡力外套管11后端设有蓄电池，电磁螺线圈22两端与蓄电池电性连接，通过在与电磁螺线圈22电性连接的蓄电池，便于在初速度斜板5倾斜角度大，实验小车12的初速度较大时，使电磁螺线圈22通电，增强电磁螺线圈22对磁极滑杆15上铜芯移位内套管16的加速度的限制，进而减小外部因素对物体匀变速运动的影响。

在实验进行之前，首先由指导老师对匀变速实验底板1进行调整，使其尽量处于水平状态，基准平面板2的固定的为基准平板，即摩擦阻力最小的材料板，首先需要确定在排出其他干扰项时，对物体匀变速运动的影响因素有哪些，实验小车12自处于倾斜状态的初速度斜板5上移动下来时，具有一定的初速度，在这一过程中，由于基准平面板2上采用的摩擦力最小的材料板，实验小车12在基准平面板2上移动过程中，对其进行速度影响的，只有匀变速实验底板1倾斜角度造成的基准平面板2受到的重力加速度和实验小车12自身移动轨迹为斜向时产生的摩擦，因此通过磁极滑杆15和铜芯移位内套管16的对加速度进行缓冲，同时利用磁极滑杆15在铜芯移位内套管16上平稳滑动，记录与不安装磁极滑杆15和衡力外套管11部分结构时，实验小车12的移动速度变化量，将两组数据进行对比，从而得出影响因素对实验结果的影响误差值，进而用于对其他材质的匀变速直线运动过程的数据校正。

本发明可以实现在做匀变速运动实验过程中，减小重力作用下滑块的加速度对实验影响因素的干扰，同时使滑块在相对平行于运动轨迹的方向移动，减小斜向移动造成的底板摩擦力实验的客观因素影响。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。