一种平抛物体运动实验盒

1.本发明涉及一种物理实验装置，特别是涉及一种平抛物体运动实验盒。


背景技术：

2.抛体运动在弹道学、体育运动等有着十分重要的作用，因而抛体运动也是中学物理学习的重点，也是教学过程中的难点，主要原因是一般抛射体都是瞬间完成的运动，无法去固定其运动过程，无法直接描述物体的运动轨迹线，对学生的学习造成极大的影响。中学物理需要训练学生的形象思维为能力，并通过对现象的观察和演示实验使学生建立物理概念，认识其规律，获得定性知识。例如对平抛运动，如何直接的、准确的再现物体平抛运动的轨迹，是一大难题。
3.现有平抛物体运动实验装置一，如图4所示，小球沿着弧形槽7在槽口水平抛出，穿过带孔的卡片18后，以卡片18所在高度为基准，在立板17上大致描出对应点，如此得到若干对应点后，在立板17上画出对应点平抛运动曲线；现有平抛物体运动实验装置二，如图5所示，将复写纸衬在白纸底部固定在立板17上，将立板17横在弧形槽前面，小球下落时撞在白纸上，在立板17上留下一个痕迹，然后将立板17逐次向后、向内移动相等的距离，立板17上获得若干痕迹点，即可在立板17上得到小球的运动轨迹线。然而图1的装置很难操作，得出的曲线极其不准确，由此计算得到的参数与实际相差很大；图2所示的装置获得的平抛运动曲线较为准确，但该曲线并不是直接按物体实际运动的位置描点方法，将小球平抛运动点的轨迹描画出来，初学者很难理解每次将立板17向后、向内移动相等距离的含义。初学者的实验应该尽量减少非教学内容对平抛运动核心内容的理解，该装置并不适宜初学者的实验教学，只是作为扩展思维的习题训练。所以当前在学生的平抛物体运动初学阶段，并没有相关的形象的实验装置用于实验教学，帮助学生学习与理解物体的平抛运动。


技术实现要素：

4.本发明的目的是采用现代的新型材料和技术，提供一种平抛物体运动实验盒，作为中学物理平抛运动实验首选装置，解决背景技术中所述的问题。即采用直接按物体运动的实际位置描点方法，在相同抛射初始速度下直接将小球平抛运动点的轨迹描画出来，直观的展示平抛物体运动曲线的生成过程，生动形象，符合学生接受新知识的学习规律，对学生的学习带来帮助。
5.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
6.一种平抛物体运动实验盒，如图1所示，包括实验盒本体1、挡板2、挡板合页3、底仓4、平移板5、盒盖6、弧形槽7、挡钉孔8、挡钉9、小球10、白板11、盒盖合页12、磁条13、平板14、锁扣16。
7.所述的实验盒本体1为长方体盒状，打开前侧盒盖6后，底部前端向外凸出部分的空腔形成底仓4，实验盒本体1的后侧板为白板11制成。
8.所述的盒盖6内侧上部固定安装弧形槽7，弧形槽7右端向实验盒本体1底部的底仓
4方向倾斜，并使得弧形槽7的右端底部呈水平状态。
9.所述的盒盖6一端用盒盖合页12连接在实验盒本体1的左侧板上，实验盒本体1的右侧板上通过挡板合页3连接挡板2，所述的盒盖6的另一端安装锁扣16，可以将盒盖6打开或关闭。
10.所述的挡板2打开时与实验盒本体1的右侧板处于同一平面上，折叠后可以隐藏在实验盒本体1内。
11.所述的弧形槽7顶部设有三个挡钉孔8，在其中之一的挡钉孔8内插入挡钉9，挡钉9上部弧形槽7内放置小球10；
12.所述的挡板2内侧粘贴一层海绵体。
13.所述的小球10采用铜质金属球。
14.所述的盒盖6的底部向外弯折成直角，可以将实验盒本体1完全封闭。
15.所述的白板11上面画有xoy坐标系，当小球10的直径处于弧形槽7右侧端面时，小球10的中心点向白板11平面引垂线，其交点即为坐标系xoy的原点o。
16.所述的白板11为磁性白板，是属于现代办公用品中的一个比较常见的产品，其方便性使之有取代传统黑板的趋势。磁性白板的书写使用的专用的白板笔，配以专门的白板擦，使用方便，书写清晰。还有一个优点是可以使用磁粒磁条将需要的文本“订”放在磁性白板上，是办公室，家庭教育很好的选择。磁性白板的书写层面是白板面，是一种采用钢材烤磁漆的特殊材质。用专门的白板笔在上面书写，可以很好的擦除，和粉笔在黑板上书写方式一样。中间是几层有一定硬度的瓦楞纸，其背板是一块镀锌板，再用铝合金或是其它材质的边框包边并固定。现在的办公室使用可以选择安放在磁性白板架上，方便移动。
17.所述的平移板5包括磁条13和平板14，长方体磁条13可以吸附在白板11表面的任一位置上，磁条13的上表面粘接平板14；
18.所述的平板14为塑料制成的白色长方形薄板，平板14的上表面画有间隔为1-2mm宽的平行线，当磁条13吸附在白板11表面上时，平板14的侧面与白板11表面贴合，其上平行线与白板11表面垂直。
19.所述的实验盒本体1的上部设有拎手17。
20.该装置实验操作时还需另备复写纸。
21.由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的一种平抛物体运动实验盒的有益效果为：(1)打开盒盖6至与白板11平行状态后，小球10沿着弧形槽7水平抛出，通过平移板5将小球10在某一时刻的位置直接投射到白板11上的坐标平面内，可以直接的展示平抛物体运动曲线的生成过程，物理意义清晰明确，形象直观，适合于初学者对平抛物体运动的学习与研究。(2)采用现代新材料新技术，使得测量方便快捷，误差小。(3)实验装置紧凑精致，结构合理，方便携带，可以随时随地进行实验研究。(4)成本低。
附图说明
22.图1为本发明实施例提供的一种平抛物体运动实验盒的结构示意图。
23.图2为本发明实施例提供的一种平抛物体运动实验盒的平移板结构示意图。
24.图3为本发明实施例提供的一种平抛物体运动实验盒的外观结构示意图。
25.图4为现有平抛物体运动实验装置一的结构示意图。
26.图5为现有平抛物体运动实验装置二的结构示意图。
27.图中：1、实验盒本体，2、挡板，3、挡板合页，4、底仓，5、平移板，6、盒盖，7、弧形槽，8、挡钉孔，9、挡钉，10、小球，11、白板，12、盒盖合页，13、磁条，14、平板，15、色点，16、锁扣，17、拎手。
具体实施方式
28.下面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的实施方式进行清楚、完整地描述。
29.该实验盒的优点之一是可以把全部实验相关器材集成于盒内，实验盒本体1为长方体盒状，打开前侧盒盖6后，底部前端向外凸出部分的空腔形成底仓4，实验盒本体1的后侧板为白板11制成，由于底仓4的底部面积较大，所以该实验盒置于任何平面上均可稳定操作，不会产生晃动影响实验结果。
30.盒盖6内侧上部固定安装弧形槽7，弧形槽7右端向实验盒本体1底部的底仓4方向倾斜，并使得弧形槽7的右端底部呈水平状态。为了使小球在滚落时不产生冲击，用弧形槽7代替一般所用的斜槽导轨，但是弧形槽7的右端部向左6-7cm一段槽底制成平面，并且与水平面平行，确保小球沿水平方向抛射出去。
31.盒盖6一端用盒盖合页12连接在实验盒本体1的左侧板上，实验盒本体1的右侧板上通过挡板合页3连接挡板2，所述的盒盖6的另一端安装锁扣16，可以将盒盖6打开或关闭，挡板2打开时与实验盒本体1的右侧板处于同一平面上，折叠后可以隐藏在实验盒本体1内。
32.为了吸收小球10运动的冲击能量，挡板2内侧粘贴一层海绵体，小球10撞到海绵体后，直接掉落在底仓4内。
33.为了使小球10的运动不受白板11及磁条13的磁力影响，小球10采用铜质金属球。
34.盒盖6的底部向外弯折成直角，可以将实验盒本体1完全封闭。
35.白板11上面画有xoy坐标系，当小球10的直径处于弧形槽7右侧端面时，小球10的中心点向白板11平面引垂线，其交点即为坐标系xoy的原点o。
36.平移板5包括磁条13和平板14，长方体磁条13可以吸附在白板11表面的任一位置上，磁条13的上表面粘接平板14，磁条13可以在淘宝上直接购买，尺寸为长方形80*50mm硬磁条即可。
37.平板14为塑料制成的白色长方形薄板，平板14的上表面画有间隔为1-2mm宽的平行线，当磁条13吸附在白板11表面上时，平板14侧面与白板11表面贴合，其上平行线与白板11表面垂直。
38.一种平抛物体运动实验盒的实验盒本体1的上部设有拎手17。
39.该装置实验操作时还需另备复写纸。
40.实验过程
41.(1)选择平抛小球10运动的初速度
42.将挡钉9置于某一挡钉孔8内，小球10置于该挡钉之上的弧形槽7内，则小球10沿着弧形槽7底部滚动至下端口平抛抛出，挡钉9位置不变小球10其初速度保持不变。
43.(2)画小球10运动曲线的草图
44.将挡钉8向外拉出，肉眼观察小球的运动曲线，在白板11上画出曲线的草图，如果
曲线形状位置不理想，可以改换挡钉9的位置，确定小球10运动曲线的大致形状位置。
45.(3)作出小球10平抛运动曲线的某一点
46.将平移板5置于小球10运动曲线的草图上，即磁条13吸附在白板上，平板14的上表面中心点与草图的某一点大致对齐，并且在平板14上覆盖一张复写纸。然后将小球10从确定的位置沿着弧形槽7水平抛出，小球击打在复写纸上后，在平板14上留下色点15，将色点15沿着平板14上表面的平行线向白板11表面投射，在投射点上方距离投射点为小球10的半径处，即为所求小球10平抛运动曲线上的一点。
47.(4)做小球10平抛运动曲线
48.沿着曲线草图改变平移板5的位置，重复(3)的步骤，至少得到小球10平抛运动曲线上的5个点，擦掉(1)中的曲线草图，将这些点与坐标系xoy上的o点光滑连接起来，即得到小球10平抛运动曲线，针对该曲线，即可求出小球10平抛的初速度等参数，对物体平抛运动进行研究。
49.小球10每次从平板14上弹起来撞到挡板2上的海绵体上，掉落到底仓4内。
50.一般小球10撞在复写纸上后，在平板14上留下的痕迹点很轻，可以用橡皮直接擦掉。
51.一种平抛物体运动实验盒，可以直接的展示平抛物体运动曲线的生成过程，物理意义清晰明确，适合于初学者对平抛物体运动的学习与研究。
52.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披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。