一种基于动量守恒定律的实验演示装置的制作方法

本发明属于实验演示装置领域，具体地说是一种基于动量守恒定律的实验演示装置。

背景技术：

在物理学中，对于动量守恒定律往往采用通过将滑块放置在导轨上，两个滑块之间放置弹簧，两个滑块向中间压缩并用细线将滑块连接在一起，在使用时，将细线剪断，滑块在弹簧弹力的作用下向两侧运动，在滑块经过光电门时测得滑块的速度，通过m1×v1=m2×v2来演示动量守恒定律，但在该实验中，需要多次试验来进行验证试验结构并非偶然性，而由于细线剪断后需要再次更换绳子，绳子的长度不可能完全一致会导致测得的实验数据不完全相同，降低了实验的说服力，故我们设计了一种基于动量守恒定律的实验演示装置。

技术实现要素：

本发明提供一种基于动量守恒定律的实验演示装置，用以解决现有技术中的缺陷。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种基于动量守恒定律的实验演示装置，包括滑轨，滑轨上配合安装仅能够左右滑动的两个倒t形滑块，且滑轨的左右两端分别设有防止倒t形滑块脱落的堵头，倒t形滑块的顶面分别固定连接方形块的底侧，方形块内外两侧的上下两侧分别开设第一螺孔，第一螺孔内能够螺纹连接一端开设外螺纹的横杆，滑轨顶面中部的后侧固定安装竖板，竖板位于两个方形块之间，竖板的中部开设第一通孔，第一通孔内轴承安装转轴，转轴的前端固定安装不完全齿轮，横杆外周的另一端沿轴线方向开设环形齿槽，横杆的环形齿槽能够与不完全齿轮的齿轮齿啮合配合，竖板的左右两侧分别设有固定安装在竖板前侧的支撑板，支撑板的外侧分别固定连接弹簧杆的一端，滑轨顶面和底面的前侧分别开设滑槽，滑轨的前侧设有两个c形块，c形块内壁的底面和顶面分别轴承安装导向轮，导向轮分别位于对应的滑槽内，c形块前侧的中部开设螺纹通孔，螺纹通孔内螺纹安装螺栓，c形块前侧的内侧分别固定安装套筒，套筒内轴承安装竖杆，竖杆的外周通过扭簧连接套筒，竖杆外周上端的后侧固定安装拨杆，竖杆外周下端的前侧固定连接l形杆的一端，l形杆的另一端均朝向内侧，滑轨前侧的左右两侧分别固定安装导电板，滑轨前侧的中部固定安装灯泡，导电板的内侧分别通过导线与灯泡的正负极电性连接，滑轨的左右两侧分别固定安装支撑杆，支撑杆的底端分别固定连接同一底板的一端，底板顶面的中部固定安装蓄电池，蓄电池的正负极分别通过通电线与对应的l形杆电性连接，方形块顶面的中部分别开设第二螺孔，底板的顶面开设数个第三螺孔，第三螺孔内分别螺纹安装带有外螺纹的配重块，配重块能够分别与对应的第二螺孔螺纹配合。

如上所述的一种基于动量守恒定律的实验演示装置，所述的倒t形滑块底板的前后两侧分别固定安装第一磁块，第一磁块的外侧分别固定安装第二磁块，倒t形滑块竖板的中部开设条形透槽，条形透槽内固定安装第三磁块，滑轨颈部的前后两侧分别固定安装第一磁条，第一磁条的内侧分别连接第二磁条，滑轨内壁的前后两侧分别开设第一横槽，第一横槽内分别固定安装第三磁条，滑轨内壁底面的前后两侧分别开设第二横槽，第二横槽内分别固定安装第四磁条，方形块底面的前后两侧分别开设位于第一磁条上方的第三横槽，第三横槽内分别固定安装第四磁块。

如上所述的一种基于动量守恒定律的实验演示装置，所述的底板顶面的左右两侧分别固定连接拱形支架竖杆的底端，拱形支架底面的中部通过连杆铰接连接光杆，光杆外周的两侧分别通过直线轴承安装托盘，c形块内侧的上侧分别固定连接第二伸缩杆外周的底侧，第二伸缩杆的顶端分别与对应的托盘的底面铰接连接。

如上所述的一种基于动量守恒定律的实验演示装置，所述的第一伸缩杆铰接点的顶面固定安装位于连杆前方的指针，连杆的前侧开设以铰接点为圆心的角度刻度线。

如上所述的一种基于动量守恒定律的实验演示装置，所述的灯泡的下方设有固定安装在滑轨上的电容器，电容器与灯泡并联连接在电路中。

如上所述的一种基于动量守恒定律的实验演示装置，所述的底板的顶面的左右两侧分别开设长度刻度线，长度刻度线分别以方形块弹出时的位置为原点。

本发明的优点是：本发明能够做到减小多次实验室产生的误差，提高演示的精确度，并且能够通过变量的改变来演示动量守恒定律。由于动量守恒定律的验证与物体的质量m、速度v有关，速度v通过路程l与时间t可以得出，因此，本发明的目的在于当时间t相同时，m×l/t=m×l/t即可变为m×l=m×l，即物体的质量与相同时间内物体运动的路程成反比：m:m=l:l，因此在使用本装置时，将一侧的方形块上侧的左右两侧的第一螺孔内分别螺纹安装横杆，另一侧的方形块下侧的左右两侧的第一螺孔内分别螺纹安装横杆，使方形块的内侧与弹簧杆的外侧接触配合，横杆的内端分别位于对应的不完全齿轮的上下两侧，且两端均螺纹安装横杆能够避免方形块在运动过程中出现重心不稳的情况，在方形块顶面的第二螺孔内分别螺纹安装不同的配重块，转动螺栓使c形块不再固定，通过两侧配重块、倒t形滑块和方形块质量之和的反比，确定两侧的方形块弹出位置与l形杆与导电板接触配合时方形块的位置之间的距离的比值，移动c形块至合适的位置，反向拧紧螺栓将c形块固定，转动转轴，当不完全齿轮的齿轮齿与横杆的环形齿槽啮合配合时，两个滑块分别向内运动，弹簧杆被压缩产生向外的力，当不完全齿轮的齿轮齿不再与横杆的环形齿槽啮合配合时同时脱落，，弹簧杆推动方形块和倒t形滑块在滑轨上向外运动，当方形块的外侧与拨杆的外周接触配合时，方形块推动拨杆、竖杆和l形杆转动，竖杆外周的扭簧蓄能，l形杆横杆的内侧与导电板的前侧接触配合，当方形块继续运动不再与拨杆接触配合，扭簧由于不再受到外力释能，竖杆在扭簧的作用下恢复原位，因此，当且仅当两侧的两侧的方形块的外侧与拨杆的外周分别接触配合推动竖杆转动时，蓄电池的电路导通，电流从蓄电池的正极经过一侧的通电线、一侧的导电板、灯泡、另一侧的导电板、另一侧的通电线流回蓄电池的负极形成一个完成的回路，灯泡发光，即可完成对动量守恒定律的演示与验证，即可得到当滑块的运动时间相等时，m×l=m×l，动量守恒定律成立，进行完一次试验后，重新使方形块的内侧与弹簧杆的外侧接触配合，由于不完全齿轮的齿数是固定的，因此方形块向内移动的距离和弹簧杆被压缩产生的力是不变的，因此能够多次进行演示，减少误差的产生，提升演示的精确度，本发明能够做到减小在重复试验时变量的产生，提升了实验的准确性，增强了实验演示的说服力，并且能够通过改变动量守恒定律公式中的变量来进行多次对比实验，进一步增强动量守恒定律的说服力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的结构示意图；图2是图1a-a视图的放大图；图3是图1的b向视图的放大图；图4是图1的ⅰ局部放大图；图5是图3的ⅱ局部放大图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。

一种基于动量守恒定律的实验演示装置，如图所示，包括滑轨1，滑轨1上配合安装仅能够左右滑动的两个倒t形滑块2，且滑轨1的左右两端分别设有防止倒t形滑块2脱落的堵头，倒t形滑块2的顶面分别固定连接方形块12的底侧，方形块12内外两侧的上下两侧分别开设第一螺孔15，第一螺孔15内能够螺纹连接一端开设外螺纹的横杆16，滑轨1顶面中部的后侧固定安装竖板17，竖板17位于两个方形块12之间，竖板17的中部开设第一通孔18，第一通孔18内轴承安装转轴19，转轴19的前端固定安装不完全齿轮20，不完全齿轮20外周的左右两侧分别设有齿轮齿，上下两侧不具有齿轮齿且左右两侧沿中心轴对称，横杆16外周的另一端沿轴线方向开设环形齿槽，横杆16的环形齿槽能够与不完全齿轮20的齿轮齿啮合配合，竖板17的左右两侧分别设有固定安装在竖板17前侧的支撑板21，支撑板21的外侧分别固定连接弹簧杆22的一端，滑轨1顶面和底面的前侧分别开设滑槽23，滑轨1的前侧设有两个c形块24，c形块24内壁的底面和顶面分别轴承安装导向轮25，导向轮25分别位于对应的滑槽23内，c形块24前侧的中部开设螺纹通孔26，螺纹通孔26内螺纹安装螺栓27，c形块24前侧的内侧分别固定安装套筒28，套筒28内轴承安装竖杆29，竖杆29的外周通过扭簧连接套筒28，竖杆29外周上端的后侧固定安装拨杆30，竖杆29外周下端的前侧固定连接l形杆31的一端，l形杆31的另一端均朝向内侧，滑轨1前侧的左右两侧分别固定安装导电板32，滑轨1前侧的中部固定安装灯泡33，导电板32的内侧分别通过导线34与灯泡33的正负极电性连接，滑轨1的左右两侧分别固定安装支撑杆37，支撑杆37的底端分别固定连接同一底板38的一端，底板38顶面的中部固定安装蓄电池39，蓄电池39的正负极分别通过通电线与对应的l形杆31电性连接，l形杆31为导电杆，方形块12顶面的中部分别开设第二螺孔41，底板38的顶面开设数个第三螺孔42，第三螺孔42内分别螺纹安装带有外螺纹的配重块43，配重块43能够分别与对应的第二螺孔41螺纹配合，配重块43的大小相同但质量均不相同，每块配重块43、倒t形滑块2、横杆16和方形块12的重量均为已知。本发明能够做到减小多次实验室产生的误差，提高演示的精确度，并且能够通过变量的改变来演示动量守恒定律。由于动量守恒定律的验证与物体的质量m、速度v有关，速度v通过路程l与时间t可以得出，因此，本发明的目的在于当时间t相同时，m1×l1/t1=m2×l2/t2即可变为m1×l1=m2×l2，即物体的质量与相同时间内物体运动的路程成反比：m1:m2=l2:l1，因此在使用本装置时，将一侧的方形块12上侧的左右两侧的第一螺孔15内分别螺纹安装横杆16，另一侧的方形块12下侧的左右两侧的第一螺孔15内分别螺纹安装横杆16，使方形块12的内侧与弹簧杆22的外侧接触配合，横杆16的内端分别位于对应的不完全齿轮20的上下两侧，且两端均螺纹安装横杆16能够避免方形块12在运动过程中出现重心不稳的情况，在方形块12顶面的第二螺孔41内分别螺纹安装不同的配重块43，转动螺栓27使c形块24不再固定，通过两侧配重块43、倒t形滑块2和方形块12质量之和的反比，确定两侧的方形块12弹出位置与l形杆31与导电板35接触配合时方形块的位置之间的距离的比值，移动c形块至合适的位置，反向拧紧螺栓27将c形块固定，转动转轴19，当不完全齿轮20的齿轮齿与横杆16的环形齿槽啮合配合时，两个滑块分别向内运动，弹簧杆22被压缩产生向外的力，当不完全齿轮20的齿轮齿不再与横杆16的环形齿槽啮合配合时同时脱落，，弹簧杆22推动方形块12和倒t形滑块2在滑轨1上向外运动，当方形块12的外侧与拨杆30的外周接触配合时，方形块12推动拨杆30、竖杆29和l形杆31转动，竖杆29外周的扭簧蓄能，l形杆31横杆的内侧与导电板35的前侧接触配合，当方形块12继续运动不再与拨杆30接触配合，扭簧由于不再受到外力释能，竖杆29在扭簧的作用下恢复原位，因此，当且仅当两侧的两侧的方形块12的外侧与拨杆30的外周分别接触配合推动竖杆29转动时，蓄电池39的电路导通，电流从蓄电池39的正极经过一侧的通电线、一侧的导电板35、灯泡33、另一侧的导电板35、另一侧的通电线流回蓄电池39的负极形成一个完成的回路，灯泡发光，即可完成对动量守恒定律的演示与验证，即可得到当滑块的运动时间相等时，m1×l1=m2×l2，动量守恒定律成立，进行完一次试验后，重新使方形块12的内侧与弹簧杆22的外侧接触配合，由于不完全齿轮20的齿数是固定的，因此方形块12向内移动的距离和弹簧杆22被压缩产生的力是不变的，因此能够多次进行演示，减少误差的产生，提升演示的精确度，本发明能够做到减小在重复试验时变量的产生，提升了实验的准确性，增强了实验演示的说服力，并且能够通过改变动量守恒定律公式中的变量来进行多次对比实验，进一步增强动量守恒定律的说服力。

具体而言，如图所示，本实施例所述的倒t形滑块2底板的前后两侧分别固定安装第一磁块3，第一磁块3的外侧分别固定安装第二磁块4，倒t形滑块2竖板的中部开设条形透槽40，条形透槽40内固定安装第三磁块5，滑轨1颈部的前后两侧分别固定安装第一磁条6，第一磁条6的内侧分别连接第二磁条7，滑轨1内壁的前后两侧分别开设第一横槽8，第一横槽8内分别固定安装第三磁条9，滑轨1内壁底面的前后两侧分别开设第二横槽10，第二横槽10内分别固定安装第四磁条11，方形块12底面的前后两侧分别开设位于第一磁条6上方的第三横槽13，第三横槽13内分别固定安装第四磁块14。现有的实验演示装置通过气垫导轨来减少滑块的摩擦力，但气垫导轨由于是使用向上的风力使滑块漂浮在气垫导轨上方，但气流的运动具有不稳定性，气流的扰动容易影响滑块的运动，进而造成一定的误差，影响实验的正常演示，所述的倒t形滑块2、方形块12、横杆16均为非铁磁材料，第一磁块3的上下两端分别与对应的第一磁条6和第四磁条11互斥，第二磁块4的外侧分别与对应的第三磁条9的内侧互斥，第三磁块5的前后两侧分别与对应的第二磁条7互斥，第四磁块11的底侧分别与对应的第一磁条6的顶面互斥，能够通过磁块与对应的磁条之间的斥力使倒t形滑块2悬浮在倒t形滑槽1内，减小由于质量不同时摩擦力不同对实验结果产生的影响，同时倒t形滑块2的底面与倒t形滑槽1内壁的底面存在一定空隙，方形块12的底面与倒t形滑槽1的顶面存在一定间隙，便于当第二螺孔41内螺纹安装配重块43时倒t形滑块2与方形块12有一定的向下移动空间。

具体的，如图所示，本实施例所述的底板38顶面的左右两侧分别固定连接拱形支架44竖杆的底端，拱形支架44底面的中部通过连杆35铰接连接光杆45，光杆45外周的两侧分别通过直线轴承安装托盘47，c形块24内侧的上侧分别固定连接第二伸缩杆46外周的底侧，第二伸缩杆46的顶端分别与对应的托盘47的底面铰接连接。托盘47与光杆45铰接点的距离等同于方形块12弹出位置与l形杆31和导电板35接触配合时方形块12的位置之间的距离，托盘47、直线轴承、第一伸缩杆的活动杆和一半的光杆的重量之和与倒t形滑块2、两个横杆16和方形块12的重量之和相等，当需要增加配重块43时，先将配重块置于托盘47内，拧动螺栓47使c形块24在滑槽23滑动，当第一伸缩杆46保持水平时，反向拧动螺栓47将c形块固定，将对应的配重块43取下螺纹安装在同一侧的方形块12上的第二螺孔41内。

进一步的，如图所示，本实施例所述的第一伸缩杆46铰接点的顶面固定安装位于连杆35前方的指针36，连杆35的前侧开设以铰接点为圆心的角度刻度线。通过指针36和角度刻度线能够更准确的移动c形块24，使第一伸缩杆46保持水平。

更进一步的，如图所示，本实施例所述的灯泡33的下方设有固定安装在滑轨1上的电容器47，电容器47与灯泡33并联连接在电路中。电容器47能够储存电能，由于l形杆31横杆的内侧与导电板35的前侧接触配合的时间很短，电路连通的时间很短，灯泡一闪即熄可能不容易被人发现，因此在灯泡33的两端并联电容器47，当电路连通使，电容器47储存电能，当电路断开，电容器47放电，为灯泡33供电，延长灯泡33发亮的时间，使人们更容易发现。

更进一步的，如图所示，本实施例所述的底板38的顶面的左右两侧分别开设长度刻度线，长度刻度线分别以方形块弹出时的位置为原点。长度刻度线能够使c形块24的移动更精确，同时更方便在使用时进行读数，减少了额外使用直尺进行测量的步骤。

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精神和范围。