[實用新型]一種物理教學自由落體演示設備

有效

• 申請號: 202020110994.3
• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN211375954U
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 劉林
• 申請（專利權）人: 劉林
• 主分類號: G09B23/08
• 分類號: G09B23/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型涉及一種物理教學自由落體演示設備，其包括基座、懸架、環境管組、擋板，所述環境管組包括雙聯真空管和雙聯空氣管，其中所述雙聯真空管包括兩根密封玻璃管和三通連接部，所述三通連接部的自由端上設有通止閥；所述雙聯空氣管包括兩根通氣玻璃管和連接頸；所述基座上設有抽氣裝置；所述懸架上方設有電磁鐵，懸架兩側設有擋板限位軸；擋板兩側設有擋板定位耳。本物理教學自由落體演示設備能夠演示在理想狀態下的不同質量物體的自由落體過程，并同時提供具有空氣阻力狀態下的不同質量物體的自由落體過程進行平行對比，使得自由落體的理論教授與實驗驗證更具有說服力，實驗結果更便于學生理解和接受。

技術領域

本實用新型涉及一種物理教學實驗演示設備，特別涉及一種物理教學自由落體演示設備。

背景技術

自由落體運動為基礎物理教學內容，其授課時需要理想狀態的實驗裝置進行演示，所謂理想狀態，即為物體以初速度為零的狀態向下降落，下落過程中不受除重力之外的任何阻力狀態，但由于環境中存在空氣阻力影響，無法演繹 H＝1/2gt²，任意物體下落時間只與下落高度有關這一自由落體特性。

為解決上述問題，教具領域出現了真空管演示器，即將質量不同的物體放于內部抽真空的玻璃管內，演示時迅速將真空管翻轉，使管內低端的物體自由下落，學生觀察下落過程，從而實現理想狀態下的自由落體演示與教學。

但這種教具在使用時，無論教師如何迅速的翻轉真空管，管內物體的下落時間都存在或大或小的差異，且翻轉過程物體本身已經因旋轉而攜帶了一定的切向初速度，另外上述操作難以保證真空管被翻轉至完全豎直，若物體與切斜狀態的真空管內壁發生摩擦，會進一步影響物體自由落體的速度，除此之外由于管長的限制，物體下落的時間較短，單純通過肉眼判斷等速下落還是存在下落時間差異，難以對學生產生足夠的說服力，從而降低了對自由落體特性實驗演示的驗證效果。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是如何克服現有技術的上述缺陷，提供一種物理教學自由落體演示設備。

為解決上述技術問題，本物理教學自由落體演示設備包括基座、固定安裝在所述基座上方的兩個對稱設置的懸架、樞軸連接在所述懸架上的環境管組、鉸接在所述基座后方的擋板，所述環境管組內設有演示落體，其中，所述環境管組包括雙聯真空管和雙聯空氣管，其中所述雙聯真空管包括兩根密封玻璃管和連通兩根所述密封玻璃管的三通連接部，所述三通連接部的自由端上設有通止閥；所述雙聯空氣管包括兩根通氣玻璃管和連通兩根所述通氣玻璃管的連接頸；所述基座上設有抽氣裝置；所述懸架上方設有電磁鐵，懸架兩側設有擋板限位軸；擋板兩側設有擋板定位耳；所述演示落體包括兩個內設小鐵片的海綿球和兩個實心小鐵球，兩根所述密封玻璃管內分別盛裝一個海綿球和小鐵球，所述兩根通氣玻璃管內分別盛裝另一個海綿球和小鐵球。如此設計，具體演示操作為，先利用抽氣裝置連接三通連接部的自由端，開啟通止閥，將雙聯真空管內部抽為真空，關閉通止閥；將電磁鐵通電使其帶有磁性，翻轉環境管組至底部朝上，實驗落體被吸附在管頂，將擋板轉立遮擋在環境管組后方并通過定位耳和擋板限位軸卡接固定，斷開電磁鐵電源，則環境管組中雙聯真空管演示理想狀態下的不同質量物體的自由落體對比，雙聯空氣管中演示具有空氣阻力狀態下的不同質量物體的自由落體對比，擋板用于作為背景為環境管組內自由落體演示過程提供遮擋，便于學生觀察。本物理教學自由落體演示設備能夠演示在理想狀態下的不同質量物體的自由落體過程，并同時提供具有空氣阻力狀態下的不同質量物體的自由落體過程進行平行對比，使得自由落體的理論教授與實驗驗證更具有說服力，實驗結果更便于學生理解和接收。