一种展示自由落体运动的物理演示装置的制作方法

本实用新型涉及教学设备技术领域，具体来说，是指一种展示自由落体运动的物理演示装置。

背景技术：

自由落体运动是自然界的一种运动形式，运动方程为：s＝1/2*gt²。其中g为重力加速度，一般我们取近似值＝9.8m/s²。既物体下落的距离s＝4.9t²,下落距离与时间的平方成正比。下落过程中某瞬时速度v＝9.8t,与下落时间成正比，即下落时间越长，速度越快。

目前教学过程中，通过滴液漏斗向下同等间隔滴下水滴，学生只能动态观察自由下落的物体，不能展示自由下落的瞬时状态。并且因下落时间导致物体速度的变化，只能感性的认识变化过程，不能展示单位时间内下落距离的变化，导致学生不能充分认识、理解到自由落体运动。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种展示自由落体运动的物理演示装置，以解决现有的自由落体教学设备不能展示自由下落的瞬时状态，并且只能感性的认识物体自由落体速度的变化过程，不能展示单位时间内下落距离的变化，导致学生不能充分认识、理解到自由落体运动的技术问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种展示自由落体运动的物理演示装置，包括主体，主体包括底座，底座上竖直设置有支撑组件；所述支撑组件上设置有用于照射自由落体状态下水滴的频闪灯，主体上设置有控制频闪灯的电路板，电路板与频闪灯连接，电路板和频闪灯之间设置有调节频闪灯闪烁频率的调节装置。

与现有技术相比，本实用新型有益效果是：

1、展示时，使用可固定间隔向下滴落水滴的滴水装置从支撑组件上向下滴落水滴，本实用新型频闪灯可以将滴落中的水滴照亮，使水滴发光，可以方便学生观察自由落体状态下的水滴。

2、本实用新型频闪灯闪烁具有一定频率，在滴水装置滴落水滴的频率为频闪灯闪烁频率的整数倍时，每次频闪灯闪烁，学生可以清楚观察到每次发光的多个水滴的位置是不变的，因此可以观察到自由落体过程中物体的瞬时状态。并且由于各个水滴是间隔滴落的，从上至下，由于水滴自由落体的时间依次变长，导致水滴的速度依次变大，因此相邻水滴之间的距离也是依次变大的，因此学生可以更加直观的观察出物体自由落体过程中，由于下落时间增大，导致的速度变化、单位时间内下落距离的变化，使学生更充分认识、理解到自由落体运动。

3、本实用新型调节装置可以改变频闪灯的闪烁频率，在滴水装置滴落水滴的频率为频闪灯闪烁频率的整数倍，学生观察完每次发光的多个水滴的位置不变后，通过调节装置将频闪灯的闪烁频率增大，由于频闪灯闪烁间隔变小，学生会观察到再次发光的各个水滴会在上次发光位置的上部，不仅可以更加直观的观察两组发光水滴的运行位置状态和速度变化导致的等时间间隔的运动距离变化，充分认识、理解到自由落体运动，而且会产生发光水滴向上移动的假象，增加课堂趣味性，提高学生的兴趣和专注度，使学生更好的学习自由落体运动，并加深学生的印象。

4、本实用新型也可以通过调节装置将频闪灯的闪烁频率减小，由于频闪灯闪烁间隔变大，学生会观察到再次发光的各个水滴会在上次发光位置的下部，可以更加直观的观察两组发光水滴的运行位置状态和速度变化导致的等时间间隔的运动距离变化，充分认识、理解到自由落体运动。

5本实用新型可以通过调节装置调节频闪灯的闪烁频率，可以方便将频闪灯闪烁的间隔时间调整为滴水装置滴水间隔时间的整数倍，避免更换了滴水装置或滴水装置的滴水频率改变后，本实用新型不能使用的情况。

优选的，所述支撑组件包括两个对称设置的支撑柱，两个支撑柱上均设置有频闪灯。

两组频闪灯可以更好地使水滴发光，使学生更加方便观察，而且通过支撑柱支撑频闪灯，结构简单，方便移动，成本低。

优选的，两个所述支撑柱外侧均竖直设置有遮光板，遮光板向支撑组件内部倾斜，两个遮光板之间留有间隙。

遮光板可以将频闪灯发出的一部分光遮挡，避免灯光照射到学生眼睛，影响学生观察水滴，并且尽量使灯光都聚集在水滴上，方便学生观察。

优选的，两个所述支撑柱位于相对于遮光板一侧之间设置有背板，背板的颜色与频闪灯的灯光颜色不同。

背板可以充当背景，发光的水滴和背板颜色不同，可以使学生更加清晰的观察到水滴。

优选的，所述支撑组件顶部设置有支撑座，支撑座上设置有用于向下固定间隔滴落水滴的滴水装置。

支撑座可以将滴水装置固定，避免在滴水装置滴水过程中位置移动以及摇晃，影响自由落体的水滴。

优选的，所述滴水装置为分液漏斗。

分液漏斗为常用的试验器材，不需要购买额外的滴水装置，节约成本。

优选的，所述支撑座为平板，支撑座水平设置在支撑组件顶部，支撑座中部设置有用于卡住分液漏斗的开口，分液漏斗的滴液端穿过开口并卡在开口内，将分液漏斗和支撑座连接。

从而使装卸分液漏斗更加方便、快捷，方便往分液漏斗中加水，在移动时，也可以将分液漏斗取下，方便移动。

优选的，所述调节装置为可调电位器。

优选的，所述电路板设置在底座内部，调节装置设置在支撑组件上。

电路板设置在底座内部，避免电路板受外界影响导致损坏。

优选的，所述支撑组件与底座可拆卸连接，频闪灯和调节装置均与支撑组件可拆卸连接。

可以移动或搬运时，可以将频闪灯、调节装置从支撑组件上拆下，将支撑组件从底座上拆下，方便移动或搬运本实用新型，避免因支撑组件高度过高或容易折弯，导致移动或搬运不方便。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是实施例1中本实用新型整体示意图；

图2是图1俯视图；

图3是实施例1中本实用新型电路结构图。

图中：1-底座，2-支撑座，3-滴水装置，4-支撑柱，5-频闪灯，6-遮光板，7-间隙，8-背板，9-开口，10-调平地脚，11-电路板，12-调节装置，13-开关电源，14-变压器，15-晶体管控制板，16-整流电路，17-方波发生器。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全面的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

实施例1：

一种展示自由落体运动的物理演示装置，如图1所示，包括底座1，底座1上竖直设置有支撑组件。支撑组件包括两个对称设置的支撑柱4，两个竖直设置的支撑柱4上均设置有频闪灯5。频闪灯5位于两个支撑柱4之间。底座1底部均布有三个防滑调平地脚10。

如图2所示，两个支撑柱4外侧均竖直连接有遮光板6，遮光板6向两个支撑柱4内部倾斜，两个遮光板6之间留有间隙7。两个支撑柱4位于相对于遮光板6一侧之间连接有背板8。背板8的颜色为黑色，频闪灯5的灯光颜色为白色。

如图1所示，支撑组件顶部设置有支撑座2，支撑座2上设置有用于向下固定间隔滴落水滴的滴水装置3。滴水装置3为分液漏斗，支撑座2为平板，支撑座2水平设置在支撑组件顶部，支撑座2中部设置有用于卡住分液漏斗的开口9，分液漏斗的滴液端穿过开口9并卡在开口9内，将分液漏斗和支撑座2连接。。

值得注意的是，滴水装置3也可为现有可以固定间隔滴落水滴的装置，例如医用吊袋，将医用吊袋固定在支撑座2上就可以。

如图1所示，底座1内设置有用于控制频闪灯5的电路板11，频闪灯5穿过底座1与支撑柱4连接。电路板11和频闪灯5之间设置有调节频闪灯5闪烁频率的调节装置12。调节装置12设置在其中一个支撑柱4上，调节装置12为可调电位器，可调电位器型号为型号：3590s-2-103l,res10k，0.1hz～102.4hz可调节。值得注意的是，调节装置12也可为调节电阻器。

如图3所示，电路板11包括开关电源13：电源输入～12v3a直流电源输出；

变压器14：电源输入～20v2.5a交流输出；

晶体管控制板15，型号为tip122型，输入信号电压：直流3.3v至12v；可控制5～36v负载，芯片耐压100v，最大电流10a；

整流电路16：电容1000uf/50v，整流桥rs307：3a700v；

方波发生器，型号为：kwx0312v：a型，方波发生器外接10k可调电位器。

值得注意的是，也可以使用现有常用的可以控制频闪灯5的电路板11，将调节装置12设置在电路板11和频闪灯5之间。

底座1上设置有四个螺纹孔，两个支撑柱4底部对应螺纹孔均设置有安装座，螺纹孔和安装座通过螺栓组件实现可拆卸连接。值得注意的是，也可以通过现有技术中实现底座1和支撑柱4可拆卸连接的方式，例如卡接，铆接等。

频闪灯5和调节装置12均通过卡扣与支撑柱4可拆卸连接。值得注意的是，也可以通过现有技术中实现频闪灯5和调节装置12可拆卸连接的方式，例如通过螺栓组件连接，铆接，甚至通过夹子将频闪灯5和调节装置12夹在支撑柱4上也是可以实现的。

使用时，通过调平地脚10将本实用新型调平，在底座1上位于滴水装置3正下方放置一个用于接水滴的水桶。将分液漏斗装水后，放在支撑座2上，分液漏斗固定间隔向下滴出水滴。

打开电源，为开关电源13和变压器14供电。开关电源13输出电给晶体管控制板15，同时开关电源13还输了给方波发生器。变压器14输出电连接整流电路16的输入端，整流电路16的输出端连接晶体管控制板15的负载电源正负极。方波发生器通过可调电位器控制输出频率；方波发生器信号输出端连接晶体管控制板15控制信号输入端，晶体管控制板15输出端连接频闪灯5，从而控制频闪灯5闪烁。通过可调电位器将频闪灯5的闪烁频率与分液漏斗的滴水频率调节成一致。

频闪灯5的灯光打在自由落体的水滴上。每次频闪灯5闪烁，学生可以清楚观察到每次发光的多个水滴的位置是不变的，因此可以观察到自由落体过程中物体的瞬时状态。并且由于各个水滴是间隔滴落的，从上至下，由于水滴自由落体的时间依次变长，导致水滴的速度依次变大，因此相邻水滴之间的距离也是依次变大的，因此学生可以更加直观的观察出物体自由落体过程中，由于下落时间增大，导致的速度变化、单位时间内下落距离的变化，使学生更充分认识、理解到自由落体运动。

然后通过可调电位器将频闪灯5的闪烁频率增大，由于频闪灯5闪烁间隔变小，学生会观察到再次发光的各个水滴会在上次发光位置的上部，不仅可以更加直观的观察两组发光水滴的运行位置状态和速度变化导致的等时间间隔的运动距离变化，充分认识、理解到自由落体运动，而且会产生发光水滴向上移动的假象，增加课堂趣味性，提高学生的兴趣和专注度，使学生更好的学习自由落体运动，并加深学生的印象。

也可通过可调电位器将频闪灯5的闪烁频率减小，由于频闪灯5闪烁间隔变大，学生会观察到再次发光的各个水滴会在上次发光位置的下部，可以更加直观的观察两组发光水滴的运行位置状态和速度变化导致的等时间间隔的运动距离变化，充分认识、理解到自由落体运动。

在短距离移动本实用新型时，可以将分液漏斗从支撑座2上取下，直接移动底座1、支撑柱4、遮光板6、背板8连接成的整体。

在需要将本实用新型搬运到较远的距离时，可以将频闪灯5、调节装置12从支撑柱4上拆下，将支撑柱4、遮光板6、背板8连接的整体从底座1上拆下，将支撑柱4、遮光板6、背板8连接的整体和底座1、电路板11、频闪灯5、调节装置12连接的整体分开搬运，避免因支撑组件高度过高或容易折弯，导致移动或搬运不方便。

实施例2：

作为优选的，为更好地实现本实用新型，在上述实施例的基础上进一步优化，特别采用下述设置结构：本实施例与实施例1中的结构一致，区别在于：将电路板11安装在背板8位于相对于滴水装置3的一侧。

在搬运本实用新型时，直接将支撑柱4和底座1分开，将底座1和支撑柱4、遮光板6、背板8、电路板11、频闪灯5、调节装置12连接的整体分开搬运，移动更加方便。

以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。