[實用新型]《運動的合成與分解》演示器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 01264856.6
• 申請日: 2001-10-12
• 公開（公告）號: CN2534640Y
• 公開（公告）日: 2003-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 閻萬祥
• 申請（專利權(quán)）人: 閻萬祥
• 主分類號: G09B23/10
• 分類號: G09B23/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種供高中物理教材中《運動的合成與分解》一節(jié)內(nèi)容進行演示實驗的教學(xué)儀器。

背景技術(shù)

因2000級高一物理換用新教材(全日制普通高級中學(xué)教科書(試驗修訂本必修))，增添了《運動的合成與分解》演示實驗。該演示實驗的操作過程存在下述兩個缺點：①在玻璃管靜止不動的情況下，紅蠟塊沿玻璃管最低位置勻速上升到上端某一位置時，需要記錄它運動的時間，通過秒表手動記時，得到的時間與它實際運動的時間相比差異太大。②在玻璃管水平勻速運動的情況下，紅蠟塊沿玻璃管最低位置開始勻速上升，當(dāng)上升到上述位置時，要求記錄紅蠟塊的運動時間，觀察紅蠟塊的運動路線。實際操作中，很難使玻璃管做到在水平方向勻速運動，同第一次一樣，準(zhǔn)確的計時也很困難。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服實驗過程中不能準(zhǔn)確計時和玻璃管不能水平勻速運動的缺點，本實用新型通過光電自動控制進行了巧妙的解決。它不僅能準(zhǔn)確的對紅蠟塊的運動過程進行計時，而且能在第②種情況下，當(dāng)紅蠟塊上升到指定位置的同時，還能使玻璃管停止水平勻速運動。

本實用新型的技術(shù)方案是：在光滑水平木板的一側(cè)固定一個豎直的小黑板作為背景黑板。在木板的左端放一個中心有孔的金屬小車，小車的上面焊接一根豎直的金屬桿。在小車的孔內(nèi)固定一個電磁鐵，電磁鐵的上面放一根下端用鐵片封閉的玻璃管，該玻璃管與小車上的金屬桿固定在一起。玻璃管里放入下表面帶有鐵片的紅蠟塊(以下簡稱紅蠟塊)，紅蠟塊的釋放時刻由電磁鐵控制。再在玻璃管里注入清水。然后再在玻璃管的上端某一位置放一個光電門，光電門是在一個塑料夾子的兩邊分別固定一個發(fā)光二極管和一個光電二極管。當(dāng)電磁鐵釋放紅蠟塊開始上升的同時，石英鐘開始走時，上升到光電門處時，紅蠟塊遮擋了發(fā)光管射向光電管的光線，通過光電門電路使石英鐘停止走時，從而解決了紅蠟塊的運動過程的準(zhǔn)確計時問題。

在木板的右端水平固定一個同步電機，用尼龍線把同步電機的轉(zhuǎn)輪與木板左端的金屬小車相連，使同步電機旋轉(zhuǎn)時帶動小車和小車上面的玻璃管水平勻速向右運動，從而解決了玻璃管的水平勻速運動問題。并且可通過上述光電門的電路來控制同步電機的停轉(zhuǎn)，達到紅蠟塊上升到上述位置的同時，使玻璃管停止水平勻速運動的目的，這不僅解決了紅蠟塊的運動過程的計時問題，玻璃管水平勻速運動的問題，而且還能很容易的在背景黑板上描繪出紅蠟塊的運動路線。

實驗過程中的操作順序主要通過一個雙層鈕子開關(guān)。該開關(guān)使用了四組觸點。實驗開始，動觸點與第一組靜觸點接觸，電源只給電磁鐵電路供電，使電磁鐵吸引住紅蠟塊使其靜止在玻璃管的底端。當(dāng)鈕子開關(guān)的動觸點旋至第二組靜觸點時，斷開了電磁鐵電源的同時，電源只給光電門電路供電。此時觀察到的現(xiàn)象是：紅蠟塊被釋放而勻速上升，石英鐘開始走時，當(dāng)紅蠟塊上升到光電門處時，光電門電路使石英鐘停止走時，這樣就測出了紅蠟塊上升過程中需要的時間。

當(dāng)鈕子開關(guān)的動觸點旋至第三組靜觸點時，電路又只給電磁鐵電路供電，再次使紅蠟塊靜止在玻璃管的底端，以備演示紅蠟塊“合運動”的情景。這時再把鈕子開關(guān)的動觸點旋至第四組靜觸點時，斷開了電磁鐵電源的同時，電源又只給光電門電路、同步電機電路供電。此時觀察到的現(xiàn)象是：紅蠟塊開始勻速上升、石英鐘開始走時、同步電機旋轉(zhuǎn)并通過尼龍線牽引小車及玻璃管水平勻速向右運動，當(dāng)紅蠟塊運動到光電門處時，通過光電門電路使石英鐘停止走時，同步電機停轉(zhuǎn)。這樣不僅能測出紅蠟塊上升過程需要的時間，同時還能使玻璃管停止水平勻速運動，而且還能很容易的描繪出紅蠟塊的運動路線。

電磁鐵是通過把220V的交流電降壓，四個二極管橋式整流，電容濾波，三端穩(wěn)壓器7810穩(wěn)壓后進行供電的。

光電門是在一個塑料夾子的兩邊分別固定一個發(fā)光二極管和一個光電二極管，當(dāng)紅蠟塊上升到它們之間時，它就遮擋了發(fā)光管射向光電二極管的光線，光電二極管的電阻隨之發(fā)生變化，于是使一個PNP型三極管導(dǎo)通，給一個單向晶閘管提供了觸發(fā)電流，單向晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通后，電源就通過單向晶閘管給一個電磁繼電器的線圈提供電流而使其常閉觸點斷開。達到控制石英鐘走時和同步電機的旋轉(zhuǎn)問題。

本實用新型的有益效果是：能準(zhǔn)確的對紅蠟塊運動過程進行計時，能使玻璃管水平的勻速運動，還能從背景黑板上畫出紅蠟塊的運動路線。從而很好的證明了分運動與合運動具有獨立性和等時性的結(jié)論，很直觀的得出了合運動與分運動的位移和速度均滿足平行四邊形的定則的結(jié)論。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本實用新型進一步說明：

圖1是電磁鐵供電電路。