一种电磁阻尼全面理解拓展实验装置的制作方法

【技术领域】

本实用新型涉及一种电磁阻尼实验装置，尤其涉及一种电磁阻尼全面理解拓展实验装置。

背景技术：

高中物理教材中，《电磁阻尼》的教学，既是重点又是难点。仅靠听老师讲授，凭想象理解，不能形成感性认识，学生很难将知识融会贯通，只有通过实验探究，让学生在生动有趣的实验过程中，获得直观感受，产生强烈的好奇心和求知欲，尤其是拓展实验探究，能加深学生对知识的深入理解和全面掌握。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于解决高中物理教材中，《电磁阻尼》的教学，仅靠听老师讲授，凭想象理解，不能形成感性认识，学生很难将知识融会贯通，而提供的一种电磁阻尼全面理解拓展实验装置。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的：一种电磁阻尼全面理解拓展实验装置，包括底座、电源、开关、支架、紫铜管、黄铜管、透明有机玻璃管、铝管、长缝铝管、紫铜管显示屏、黄铜管显示屏、透明有机玻璃管显示屏、铝管显示屏、长缝铝管显示屏、信号接受器、电磁体、紫铜管开口、黄铜管开口、铝管开口、长缝、紫铜管时间传感器、黄铜管时间传感器、透明有机玻璃管时间传感器、铝管时间传感器、长缝铝管时间传感器、紫铜管五对相对应的两个小孔、黄铜管五对相对应的两个小孔、透明有机玻璃管五对相对应的两个小孔、铝管五对相对应的两个小孔、长缝铝管五对相对应的两个小孔、铁块盒、磁铁盒、透明盒、铁块、磁铁、电池、灯泡、遥控器、开按键、关按键、速度传感器、感应头、导线和速度显示屏。

所述一种电磁阻尼全面理解拓展实验装置设有底座，所述底座上设有电源、开关和支架，所述支架上设有紫铜管、黄铜管、透明有机玻璃管、铝管、长缝铝管，所述支架最上面设有紫铜管显示屏、黄铜管显示屏、透明有机玻璃管显示屏、铝管显示屏、长缝铝管显示屏、信号接受器，所述支架上设有五个相同的电磁体，所述五个相同的电磁体分别在紫铜管、黄铜管、透明有机玻璃管、铝管、长缝铝管的正上方。

进一步地，所述紫铜管上设有紫铜管开口、紫铜管时间传感器和紫铜管五对相对应的两个小孔，所述黄铜管上设有黄铜管开口、黄铜管时间传感器和黄铜管五对相对应的两个小孔，所述透明有机玻璃管上设有透明有机玻璃管时间传感器和透明有机玻璃管五对相对应的两个小孔，所述铝管上设有铝管开口、铝管时间传感器和铝管五对相对应的两个小孔，所述长缝铝管上设有长缝、长缝铝管时间传感器和长缝铝管五对相对应的两个小孔。

进一步地，所述支架由空心管焊接，导线在空心管中穿过与用电器、电源及开关组合成闭合电路。

进一步地，所述铁块盒包括透明盒、铁块、电池、灯泡，所述透明盒里设有铁块，所述铁块周围设有灯泡，铁块上面设有电池，所述电池上设有灯泡。

进一步地，所述磁铁盒包括透明盒、磁铁、电池、灯泡，所述透明盒里设有磁铁，所述磁铁周围设有灯泡，磁铁上面设有电池，所述电池上设有灯泡。

进一步地，所述遥控器上设有开按键和关按键。

进一步地，所述速度传感器上设有感应头、导线和显示屏。

实验1：闭合开关，接通电路，五个相同的电磁体具有磁性，将四个相同的铁块盒分别放在四个相同的电磁体下吸住，只有长缝铝管上的电磁体下不放铁块盒，按下遥控器开按键，同时向信号接受器、紫铜管时间传感器、黄铜管时间传感器、透明有机玻璃管时间传感器、铝管时间传感器发出信号，四个时间传感器开始计时，并在紫铜管显示屏、黄铜管显示屏、透明有机玻璃管显示屏、铝管显示屏上开始显示时间，同时，信号接受器断开五个相同的电磁体的电路，同时释放四个相同的铁块盒，四个铁块盒在重力的作用下，分别从紫铜管、黄铜管、透明有机玻璃管、铝管中下落，可以肉眼观察到铁块盒在紫铜管、黄铜管、透明有机玻璃管、铝管中下落的速度相同，四个铁块盒分别经过紫铜管时间传感器、黄铜管时间传感器、透明有机玻璃管时间传感器、铝管时间传感器时，紫铜管显示屏、黄铜管显示屏、透明有机玻璃管显示屏、铝管显示屏分别显示出四个相同的铁块盒下落的时间相同。

实验2：闭合开关，接通电路，五个相同的电磁体具有磁性，将四个相同的磁铁盒分别放在四个相同的电磁体下吸住，只有长缝铝管上的电磁体下不放磁铁盒，按下遥控器开按键，同时向信号接受器、紫铜管时间传感器、黄铜管时间传感器、透明有机玻璃管时间传感器、铝管时间传感器发出信号，四个时间传感器开始计时，并在紫铜管显示屏、黄铜管显示屏、透明有机玻璃管显示屏、铝管显示屏上开始显示时间，同时，信号接受器断开五个相同的电磁体的电路，同时释放四个磁铁盒，四个磁铁盒在重力的作用下，分别从紫铜管、黄铜管、透明有机玻璃管、铝管中下落，可以肉眼观察到四个磁铁盒下落的速度由快到慢依次是：在透明有机玻璃管、铝管、黄铜管、紫铜管中。四个相同的磁铁盒分别经过紫铜管时间传感器、黄铜管时间传感器、透明有机玻璃管时间传感器、铝管时间传感器时，紫铜管显示屏、黄铜管显示屏、透明有机玻璃管显示屏、铝管显示屏分别显示出四个磁铁盒下落的时间，显示屏上显示的时间由短到长依次是：透明有机玻璃管显示屏、铝管显示屏、黄铜管显示屏、紫铜管显示屏。

实验2-1：让同一个磁铁盒分别在紫铜管、黄铜管、透明有机玻璃管、铝管上面的电磁体下吸住后释放，分别从紫铜管、黄铜管、透明有机玻璃管、铝管中下落，实验的时间结果与实验2的结果相同。

实验3：闭合开关，接通电路，五个相同的电磁体具有磁性，将铝管和长缝铝管上面的电磁体下分别放两个相同的铁块盒被电磁体吸住，按下遥控器开按键，同时向信号接受器、铝管时间传感器和长缝铝管时间传感器发出信号，两个时间传感器开始计时，并在铝管显示屏和长缝铝管显示屏上开始显示时间，同时，信号接受器断开五个相同的电磁体的电路，同时释放两个铁块盒，两个铁块盒在重力的作用下，分别从铝管和长缝铝管中下落，肉眼观察到两个相同的铁块盒下落的速度明显为自由落体的速度，且两铁块盒下落的速度相同，两个相同的铁块盒分别经过铝管时间传感器和长缝铝管时间传感器时，铝管显示屏和长缝铝管显示屏分别显示出两个铁块盒下落的时间相同。

实验4：闭合开关，接通电路，五个相同的电磁体具有磁性，将铝管和有缝铝管上面的电磁体下分别放两个相同的磁铁盒被电磁体吸住，按下遥控器开按键，同时向信号接受器、铝管时间传感器和有缝铝管时间传感器发出信号，两个时间传感器开始计时，并在铝管显示屏和有缝铝管显示屏上开始显示时间，同时，信号接受器断开五个相同电磁体的电路，同时释放两个磁铁盒，两个磁铁盒在重力的作用下，从铝管和有缝铝管中下落，肉眼观察到磁铁盒下落的速度明显比自由落体的速度慢，且两磁铁盒下落的速度基本相同，两个相同的磁铁盒分别经过铝管时间传感器和长缝铝管时间传感器时，铝管显示屏和长缝铝管显示屏分别显示出两个磁铁盒下落的时间基本相同，且磁铁盒在有缝铝管中下落时，偏向有缝一边。

实验4-1：让同一个磁铁盒分别在铝管和有缝铝管上面的电磁体下释放，再分别从铝管和有缝铝管中下落，实验的结果与实验4的结果相同。

实验5：闭合开关，接通电路，五个相同的电磁体具有磁性，将紫铜管上面的电磁体下放一个磁铁盒被电磁体吸住，按下遥控器的开按键，同时向信号接受器、紫铜管时间传感器发出信号，时间传感器开始计时，并在紫铜管显示屏上开始显示时间，同时，信号接受器断开五个相同的电磁体的电路，释放磁铁盒，磁铁盒在重力的作用下，从紫铜管中下落，用速度传感器测出磁铁盒在某处的瞬时速度。上述步骤重复五次，用速度传感器测出五处磁铁盒在不同高度时的瞬时速度。

实验6：闭合开关，接通电路，五个相同的电磁体具有磁性，将紫铜管上面的电磁体下放一个铁块盒被电磁体吸住，按下遥控器的开按键，同时向信号接受器、紫铜管时间传感器发出信号，紫铜管时间传感器开始计时，并在紫铜管显示屏上开始显示时间，同时，信号接受器断开五个相同的电磁铁的电路，释放铁块盒，铁块盒在重力的作用下，从紫铜管中下落，用速度传感器测出铁块盒在某处的瞬时速度。上述步骤重复五次，测出五处铁块盒在不同高度时的瞬时速度。

本实用新型的有益效果在于：

①、有利于学生感受电磁阻尼现象，分析电磁阻尼原理。

实验1实验2和实验2-1中，铁块盒在四根不同管子中下落的速度是一样的，都是自由落体运动；磁铁盒在四根管子中下落的速度不一样，因为三根金属管是导体，根据楞次定律，磁铁盒在金属管中下落时，穿过金属管的磁通量会发生变化，则金属管中产生感应电流的磁场力是阻碍磁铁运动的，因此，磁铁盒运动的速度会变慢。

为什么磁铁盒在三根金属管中速度又不相同？是因为紫铜的电阻率最小，产生的感应电流最大，感应电流的磁场阻碍磁铁盒下落的力最大；铝的电阻率最大，产生的感应电流最小，感应电流的磁场阻碍磁铁盒下落的力最小。

磁铁盒在玻璃管中下落时，虽然穿过玻璃管的磁通量会发生变化，但由于玻璃管是绝缘体，不会产生感应电流，所以，在玻璃管中不会发生电磁阻尼现象，磁铁盒做自由落体运动。

②、有利于学生拓展理解电磁阻尼现象，深入分析电磁阻尼产生的条件。

分析实验3、实验4和实验4-1，明白铝管上产生的感应电流的方向不一定要环绕铝管，也可以向其它方向。

③、有利于学生比较理解阻尼运动和无阻尼运动，掌握磁体在金属管中的运动规律。

实验5和实验6，通过测量磁铁盒和铁块盒下落时在不同高度的瞬时速度，发现并分析其运动特征，从而掌握磁体在金属管中的运动规律。

【附图说明】

图1为本实用新型一种电磁阻尼全面理解拓展实验装置结构示意图；

图2为本实用新型一种电磁阻尼全面理解拓展实验装置中铁块盒结构示意图；

图3为本实用新型一种电磁阻尼全面理解拓展实验装置中磁铁盒结构示意图；

图4为本实用新型一种电磁阻尼全面理解拓展实验装置中遥控器结构示意图；

图5为本实用新型一种电磁阻尼全面理解拓展实验装置中速度传感器结构示意图；

附图标记：1、一种电磁阻尼全面理解拓展实验装置；11、底座；12、电源；13、开关；14、支架；15、紫铜管；16、黄铜管；17、透明有机玻璃管；18、铝管；19、长缝铝管；154、紫铜管显示屏；164、黄铜管显示屏；174、透明有机玻璃管显示屏；184、铝管显示屏；194、长缝铝管显示屏；6、信号接受器；7、电磁体；152、紫铜管开口；162、黄铜管开口；182、铝管开口；192、长缝；153、紫铜管时间传感器；163、黄铜管时间传感器；173、透明有机玻璃管时间传感器；183、铝管时间传感器；193、长缝铝管时间传感器；151、紫铜管五对相对应的两个小孔；161、黄铜管五对相对应的两个小孔；171、透明有机玻璃管五对相对应的两个小孔；181、铝管五对相对应的两个小孔；191、长缝铝管五对相对应的两个小孔；2、铁块盒；3、磁铁盒；22、铁块；32、磁铁；231、透明盒；233、电池；234、灯泡；4、遥控器；41、开按键；42、关按键；5、速度传感器；53、感应头；51、导线；52、速度显示屏。

【具体实施方式】

下面结合附图及具体实施方式对本实用新型做进一步描述：

实施例1

如图1所示，一种电磁阻尼全面理解拓展实验装置1设有底座11，所述底座11上设有电源12、开关13和支架14，所述支架14上设有紫铜管15、黄铜管16、透明有机玻璃管17、铝管18、长缝铝管19，所述支架14最上面设有紫铜管显示屏154、黄铜管显示屏164、透明有机玻璃管显示屏174、铝管显示屏184、长缝铝管显示屏194、信号接受器6，所述支架14上设有五个电磁体7，所述五个电磁体7分别在紫铜管15、黄铜管16、透明有机玻璃管17、铝管18、长缝铝管19的正上方。

优选地，所述紫铜管15上设有紫铜管开口152、紫铜管时间传感器153和紫铜管五对相对应的两个小孔151，所述黄铜管上设有黄铜管开口162、黄铜管时间传感器163和黄铜管五对相对应的两个小孔161，所述透明有机玻璃管17上设有透明有机玻璃管时间传感器173和透明有机玻璃管五对相对应的两个小孔171，所述铝管18上设有铝管开口182、铝管时间传感器183和铝管五对相对应的两个小孔181，所述长缝铝管19上设有长缝192、长缝铝管时间传感器193和长缝铝管五对相对应的两个小孔191。

优选地，所述支架由空心管焊接，导线在空心管中穿过与用电器、电源及开关组合成闭合电路。

如图2所示，所述铁块盒2包括透明盒231、铁块22、电池233、灯泡234，所述透明盒231里设有铁块22，所述铁块22周围设有灯泡234，铁块22上面设有电池233，所述电池233上设有灯泡234。

如图3所示，所述磁铁盒3包括透明盒231、磁铁32、电池233、灯泡234，所述透明盒231里设有磁铁32，所述磁铁32周围设有灯泡234，磁铁32上面设有电池233，所述电池233上设有灯泡234。

如图4所示，所述遥控器4上设有开按键41和关按键42。

如图5所示，所述速度传感器5上设有感应头53、导线51和显示屏52。

实验1：闭合开关13，接通电路，五个相同的电磁体7具有磁性，将四个相同的铁块盒2分别放在四个相同的电磁体7下吸住，只有长缝铝管19上的电磁体7下不放铁块盒2，按下遥控器4的开按键41，同时向信号接受器6、紫铜管时间传感器153、黄铜管时间传感器163、透明有机玻璃管时间传感器173、铝管时间传感器183发出信号，四个时间传感器开始计时，并在紫铜管显示屏154、黄铜管显示屏164、透明有机玻璃管显示屏174、铝管显示屏184上开始显示时间，同时，信号接受器6断开五个相同的电磁体7的电路，同时释放四个相同的铁块盒2，四个铁块盒2在重力的作用下，分别从紫铜管15、黄铜管16、透明有机玻璃管17、铝管18中下落，可以肉眼观察到铁块盒2在紫铜管15、黄铜管16、透明有机玻璃管17、铝管18中下落的速度相同，四个铁块盒2分别经过紫铜管时间传感器153、黄铜管时间传感器163、透明有机玻璃管时间传感器173、铝管时间传感器183时，紫铜管显示屏154、黄铜管显示屏164、透明有机玻璃管显示屏174、铝管显示屏184分别显示出四个相同的铁块盒2下落的时间相同。

实验2：闭合开关13，接通电路，五个相同的电磁体7具有磁性，将四个相同的磁铁盒3分别放在四个相同的电磁体7下吸住，只有长缝铝管19上的电磁体7下不放磁铁盒3，按下遥控器4的开按键41，同时向信号接受器6、紫铜管时间传感器153、黄铜管时间传感器163、透明有机玻璃管时间传感器173、铝管时间传感器183发出信号，四个时间传感器开始计时，并在紫铜管显示屏154、黄铜管显示屏164、透明有机玻璃管显示屏174、铝管显示屏184上开始显示时间，同时，信号接受器6断开五个相同的电磁体7的电路，同时释放四个磁铁盒3，四个磁铁盒3在重力的作用下，分别从紫铜管15、黄铜管16、透明有机玻璃管17、铝管18中下落，可以肉眼观察到四个磁铁盒3下落的速度由快到慢依次是：在透明有机玻璃管17、铝管18、黄铜管16、紫铜管15中。四个相同的磁铁盒3分别经过紫铜管时间传感器153、黄铜管时间传感器163、透明有机玻璃管时间传感器173、铝管时间传感器183时，紫铜管显示屏154、黄铜管显示屏164、透明有机玻璃管显示屏174、铝管显示屏184分别显示出四个磁铁盒3下落的时间，显示屏上显示的时间由短到长依次是：透明有机玻璃管显示屏174、铝管显示屏184、黄铜管显示屏164、紫铜管显示屏154。

实验2-1：让同一个磁铁盒3分别在紫铜管15、黄铜管16、透明有机玻璃管17、铝管18上面的电磁体7下吸住后释放，分别从紫铜管15、黄铜管16、透明有机玻璃管17、铝管18中下落，实验的时间结果与实验2的结果相同。

实验3：闭合开关13，接通电路，五个相同的电磁体7具有磁性，将铝管18和长缝铝管19上面的电磁体7下分别放两个相同的铁块盒2被电磁体7吸住，按下遥控器4的开按键41，同时向信号接受器6、铝管时间传感器183和长缝铝管时间传感器193发出信号，两个时间传感器开始计时，并在铝管显示屏184和长缝铝管显示屏194上开始显示时间，同时，信号接受器6断开五个相同的电磁体7的电路，同时释放两个铁块盒2，两个铁块盒2在重力的作用下，分别从铝管18和长缝铝管19中下落，肉眼观察到两个相同的铁块盒2下落的速度明显为自由落体的速度，且两个铁块盒2下落的速度相同，两个相同的铁块盒2分别经过铝管时间传感器183和长缝铝管时间传感器193时，铝管显示屏184和长缝铝管显示屏194分别显示出两个铁块盒2下落的时间相同。

实验4：闭合开关13，接通电路，五个相同的电磁体7具有磁性，将铝管18和有缝铝管19上面的电磁体7下分别放两个相同的磁铁盒3被电磁体7吸住，按下遥控器4的开按键41，同时向信号接受器6、铝管时间传感器183和有缝铝管时间传感器193发出信号，两个时间传感器开始计时，并在铝管显示屏184和有缝铝管显示屏194上开始显示时间，同时，信号接受器6断开五个相同电磁体7的电路，同时释放两个磁铁盒3，两个磁铁盒3在重力的作用下，从铝管18和有缝铝管19中下落，肉眼观察到磁铁盒3下落的速度明显比自由落体的速度慢，且两磁铁盒3下落的速度基本相同，两个相同的磁铁盒3分别经过铝管时间传感器183和长缝铝管时间传感器193时，铝管显示屏184和长缝铝管显示屏194分别显示出两个磁铁盒3下落的时间基本相同，且磁铁盒3在有缝铝管19中下落，磁铁盒3偏向有缝一边。

实验4-1：让同一个磁铁盒3分别在铝管18和有缝铝管19上面的电磁体7下释放，再分别从铝管18和有缝铝管19中下落，实验结果与实验4的结果相同。

实验5：闭合开关13，接通电路，五个相同的电磁体7具有磁性，将紫铜管15上面的电磁体7下放一个磁铁盒3被电磁体7吸住，按下遥控器4的开按键41，同时向信号接受器6、紫铜管时间传感器153发出信号，紫铜管时间传感器153开始计时，并在紫铜管显示屏154上开始显示时间，同时，信号接受器6断开五个相同的电磁体7的电路，释放磁铁盒3，磁铁盒3在重力的作用下，从紫铜管15中下落，用速度传感器5测出磁铁盒3在某处的瞬时速度。上述步骤重复五次，用速度传感器5测出五处磁铁盒3在不同高度时的瞬时速度。

实验6：闭合开关13，接通电路，五个相同的电磁体7具有磁性，将紫铜管15上面的电磁体7下放一个铁块盒2被电磁体7吸住，按下遥控器4的开按键41，同时向信号接受器6、紫铜管时间传感器153发出信号，紫铜管时间传感器153开始计时，并在紫铜管显示屏154上开始显示时间，同时，信号接受器6断开五个相同的电磁铁7的电路，释放铁块盒2，铁块盒2在重力的作用下，从紫铜管15中下落，用速度传感器5测出铁块盒2在某处的瞬时速度。上述步骤重复五次，测出五处铁块盒2在不同高度时的瞬时速度。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。