[實(shí)用新型]多功能持續(xù)性平拋運(yùn)動(dòng)軌跡演示儀

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520444089.0
• 申請日: 2015-06-26
• 公開（公告）號: CN204990899U
• 公開（公告）日: 2016-01-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 代偉;謝春茂;黃軍;羅薇;李燕秋;馬蘭
• 申請（專利權(quán)）人: 西華師范大學(xué)
• 主分類號: G09B23/10
• 分類號: G09B23/10
• 代理公司: 南充三新專利代理有限責(zé)任公司 51207
• 代理人: 杜應(yīng)龍

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型一般涉及一種物理實(shí)驗(yàn)裝置，特別是演示平拋運(yùn)動(dòng)軌跡所用的演示實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

在高中物理教學(xué)中，平拋運(yùn)動(dòng)是一個(gè)教學(xué)重點(diǎn)，它屬于運(yùn)動(dòng)的合成與分解知識(shí)的延伸，而我們知道將物體以一定的水平初速度拋出，物體在只受重力的作用下所做的曲線運(yùn)動(dòng)，我們稱之為平拋運(yùn)動(dòng)。像平拋運(yùn)動(dòng)這樣一個(gè)復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)，對于高中生來說，要直接對曲線運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析還是存在著很大的困難，因此采取對平拋運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分解，把其分解為水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向上的自由落體運(yùn)動(dòng)。為了達(dá)到在物理教學(xué)中研究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律、觀察平拋物體運(yùn)動(dòng)軌跡、驗(yàn)證平拋運(yùn)動(dòng)是水平向前的勻速直線運(yùn)動(dòng)和垂直向下的自由落體運(yùn)動(dòng)的合成運(yùn)動(dòng)，已設(shè)計(jì)有多種試驗(yàn)儀器。

在現(xiàn)有的平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀器中，多采用單個(gè)小球來實(shí)現(xiàn)平拋運(yùn)動(dòng)，這些演示儀器有很大的缺點(diǎn)就是演示過程太短，小球的運(yùn)動(dòng)過程和運(yùn)動(dòng)軌跡不能清晰的呈現(xiàn)在學(xué)生面前，這對學(xué)生理解平拋運(yùn)動(dòng)軌跡和運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)非常困難。當(dāng)然也有能夠記錄下小球運(yùn)動(dòng)軌跡的的專利發(fā)明，如專利申請?zhí)枮?01210063530.1的專利，利用磁力鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)磁力經(jīng)過軌跡圖形板，利用磁性相吸的原理記錄平拋運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)軌跡，再在儀器外框架上面開槽取出軌跡圖形板，這樣就可以看見鋼球運(yùn)動(dòng)軌跡。該項(xiàng)專利發(fā)明確實(shí)做到了軌跡再現(xiàn)的目的，但是實(shí)驗(yàn)原理過于復(fù)雜，學(xué)生很難理解其中的原理，這就會(huì)讓學(xué)生去懷疑這條軌跡到底是不是平拋小球真實(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡。再如專利申請?zhí)枮?00510111108.9的專利發(fā)明，在拋體的選擇上選擇了水，且在噴頭處選擇安裝角度調(diào)節(jié)器，這樣就可以通過調(diào)節(jié)噴頭的角度來分別演示平拋運(yùn)動(dòng)和斜拋運(yùn)動(dòng)，雖然該項(xiàng)發(fā)明的演示效果很好，但是對于軌跡的描繪來說卻顯得很麻煩，另外該項(xiàng)發(fā)明采用的是從一固定的水箱里放水，不補(bǔ)充，那么隨著水流的不斷流出，水壓就會(huì)不斷的減小，水流拋射出去的初速度就會(huì)不斷的減小，相應(yīng)的拋體的運(yùn)動(dòng)軌跡也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變，因此用這種儀器來演示平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡實(shí)驗(yàn)誤差就會(huì)很大，只能做定性演示。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是要克服公知技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一個(gè)演示性強(qiáng)，直觀的多功能持續(xù)性平拋運(yùn)動(dòng)軌跡演示儀。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的方案為：多功能持續(xù)性平拋運(yùn)動(dòng)軌跡演示儀，由水箱，水箱一面開有多個(gè)噴嘴，坐標(biāo)板，水槽構(gòu)成，水箱為豎直安裝，坐標(biāo)板垂直固定在水箱安裝噴嘴的一面，并安裝在噴嘴的后面，從噴嘴噴出的拋物線水流能清晰地展現(xiàn)在作為背景的坐標(biāo)板上，坐標(biāo)板為一個(gè)扁平的矩形盒，面板上畫有縱橫坐標(biāo)線，矩形盒一個(gè)在上的水平邊，及相鄰的側(cè)邊均開有滑槽，每一個(gè)滑槽上均安裝有一激光筆，在水槽內(nèi)裝有潛水泵，給水箱供水。

采用上述方案，既能清楚、直觀的演示平拋物體的拋物線形成過程，實(shí)現(xiàn)了本實(shí)用新型的目的。

下面結(jié)合圖示及實(shí)施例對方案作更詳細(xì)的說明。

附圖說明

圖1為多功能持續(xù)性平拋運(yùn)動(dòng)軌道演示儀立體圖。

圖示說明：1水槽，2橡膠管，3潛水泵，4坐標(biāo)板，5水平激光器，6滑槽，7有機(jī)板，8豎直激光器，9軌跡線，10溢水孔，11噴水管，12豎直水箱，13顏料水。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，有一由有機(jī)玻璃板粘合而成的水槽1，水槽尺寸設(shè)計(jì)為60×30×25cm，在靠近水槽1的左邊緣安裝一同樣是由有機(jī)玻璃板粘合而成的豎直水箱13，水箱尺寸設(shè)計(jì)為10×20×60cm，在豎直水箱13的右側(cè)靠近底端的位置開一小孔并在孔中粘一塑料管，橡膠管2一端連接塑料管上，另一端連接于水槽1底部的潛水泵3上，通過潛水泵3可向豎直水箱12連續(xù)提供水源。在豎直水箱12的正面接近頂端5cm的位置從上到下，每隔5cm，依次開三個(gè)溢水孔10，用于調(diào)整豎直水箱13內(nèi)水面的高度進(jìn)而調(diào)節(jié)噴水壓力。在豎直水箱12的右側(cè)中心位置，距頂端10cm的位置從上到上到下，每隔5cm，依次水平安裝長度為3cm、外徑1cm，內(nèi)徑0.2cm的有機(jī)玻璃管作為噴水管11，噴水孔和溢水孔都要配備相應(yīng)的堵頭。在噴水管的后面，豎直安裝坐標(biāo)板4，坐標(biāo)板設(shè)計(jì)尺寸為40×60cm，在坐標(biāo)板的上端和右側(cè)分別安裝中間帶開口槽有機(jī)板7，再將激光筆5，8用蝶形螺母安裝在開口槽上，激光筆可沿開口槽左右滑動(dòng)和上下滑動(dòng)以調(diào)節(jié)激光筆的位置，方便在拋體運(yùn)動(dòng)軌跡上找點(diǎn)，與坐標(biāo)板配合就可確定該點(diǎn)的坐標(biāo)。使用時(shí)首先將所有的溢水孔和噴水管都用相應(yīng)的堵頭堵住，然后打開潛水泵的電源開關(guān)，將水槽1中的顏料水抽向豎直水箱12，待豎直水箱的水面接近最頂端的溢水孔時(shí)，打開頂端的溢水孔堵頭，當(dāng)頂端的溢水孔開始向外溢水的時(shí)候表示豎直水箱的液面高度已維持恒定，此時(shí)打開頂端的第一個(gè)噴水管，當(dāng)水噴出時(shí)噴出的水柱就是平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡線，此時(shí)調(diào)整水平激光器和豎直激光器，使得水平激光、豎直激光以及水柱三者交于一點(diǎn)時(shí)，就可記錄下該點(diǎn)此時(shí)的坐標(biāo)位置。由于有溢水孔和潛水泵的配合使用，能夠很好的使豎直水箱內(nèi)液面高度保持不變，這也就保證了顏料水拋出時(shí)的水平初速度一直不變。改變噴水的噴頭，將最上端的噴頭堵住，改用第二個(gè)噴頭，水壓增大這樣就相當(dāng)于改變了拋體的初速度，當(dāng)然也可以不改變出水的噴頭的高度，而改變溢水孔的高度，同樣可以起到改變拋體初速度的目的。