CN106448361A - 情景体验式秋千摆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种情景体验式秋千摆，涉及物理实验设备领域，该装置通过小机器人模拟真人荡秋千的过程，具有形象生动、直观性强、实验现象明显、可见度大，实验演示成功率高、可重复操作性强等优点。该装置操作非常简单，体验者只要通过起立或蹲下便可同步操作智能机器人的行为，从而实现荡秋千的过程。通过体验者的亲自体验，能够快速、集中地给学生以认识物理现象和规律所必须的感性知识，帮助学生在头脑里形成正确的物理图景，容易激发学生的学习兴趣，对于进一步探索或验证相关的物理规律起到了很好铺垫作用。
Description
技术领域
本发明涉及物理实验设备领域，特别涉及一种情景体验式秋千摆。
背景技术
秋千摆模型是物理教学中常见的一种模型，荡秋千以及使秋千越荡越高的过程蕴含着丰富的物理知识，如阻尼振动、共振、力矩做功、功能原理等。荡秋千是一种自激振荡现象，荡秋千以及使秋千越荡越高的过程蕴含着丰富的物理知识。生活中的秋千比较大型，不宜把如此大型的秋千直接搬进物理实验室进行实验研究。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种情景体验式秋千摆，把真人荡秋千的过程搬到物理课堂，经过学生的亲身体验，激发他们的学习兴趣，从而对荡秋千过程蕴含的物理知识产生认知需要，进而在老师的引导下学习其丰富的物理知识。
为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：一种情景体验式秋千摆，其特征在于：所述情景体验式秋千摆包括平板形状的底座，底座上部固定安装有支撑架，支撑架与底座垂直，支撑架内部安装有秋千架，秋千架上安装有机器人，机器人与安装在秋千架底部的控制电路通过数据线连接，控制电路配有一个可遥控的控制器。
该情景体验式秋千摆的操作方法为首先装好控制器，在情景体验式秋千摆附近进行体验，开始时，秋千架和机器人均处于平衡位置保持静止不动，然后通过体验者的起立或蹲下来同步操控机器人的起立或弯腰的动作，最终使得整个秋千架摆动起来，并且使其摆动的振幅越来越大。
采用以上技术方案的有益效果是：该情景体验式秋千摆结构简单，大部分材料容易选取，易于操作，便于制作推广。该装置通过小机器人模拟真人荡秋千的过程，具有形象生动、直观性强、实验现象明显、可见度大，实验演示成功率高、可重复操作性强等优点。该装置操作非常简单，体验者只要通过起立或蹲下便可同步操作智能机器人的行为，从而实现荡秋千的过程。通过体验者的亲自体验，能够快速、集中地给学生以认识物理现象和规律所必须的感性知识，帮助学生在头脑里形成正确的物理图景，容易激发学生的学习兴趣，对于进一步探索或验证相关的物理规律起到了很好铺垫作用。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
图1是本发明情景体验式秋千摆的结构示意图。
其中，1-支撑架、2-秋千架、3-底座、4-机器人、5-控制电路、6-控制器。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明情景体验式秋千摆的优选实施方式。
结合图1出示本发明情景体验式秋千摆的具体实施方式：该情景体验式秋千摆包括平板形状的底座3，底座3上部固定安装有支撑架1，支撑架1与底座3垂直，支撑架1内部安装有秋千架2，秋千架2上安装有机器人4，机器人4与安装在秋千架2底部的控制电路5通过数据线连接，控制电路5配有一个可遥控的控制器6。可通过控制器6遥控控制电路5，最终带动机器人4运动起来。
如图1所示，该情景体验式秋千摆的操作方法为首先装好控制器6，在情景体验式秋千摆附近进行体验，开始时，秋千架2和机器人4均处于平衡位置保持静止不动，然后通过体验者的起立或蹲下来同步操控机器人4的起立或弯腰的动作，最终使得整个秋千架2摆动起来，并且使其摆动的振幅越来越大。
该情景体验式秋千摆可讲解的实验原理有：
1.阻尼振动
简谐振动是一种理想化的振动。秋千摆的摆动的过程不可避免地要受到摩擦和其他阻力，即受到阻尼振动的作用，它克服阻尼的作用做功，机械能逐渐减小，从而振动的振幅也逐渐减小。这是秋千摆不收外力驱动下会渐渐停下来的原因。
2.共振
外力要对秋千摆做功，最重要的条件是外力推引要和秋千摆动的节奏相合。秋千的摆动有一个节奏，外力的推引有一个节奏，两个节奏要相合秋千才会越来越高，符合这种条件称为共振。
3.力矩做功
秋千摆是一个力学系统。所受的外力有两个：一个是向下的重力，另一个是悬挂点的约束力，其方向总是沿着秋千绳和秋千摆的运动方向垂直。所以只有重力在做“推引”，荡秋千时人的轴线是沿着秋千绳的，这样作用于重心的重力在秋千上升时，对悬挂点的力矩就比下降时的小，所以一上一下力矩所做的总功为正，由于秋千摆每一来回都有能量输入，这使得秋千摆越荡越高。
4.功能原理
质点系机械能的增量等于外力所做的功与非保守内力的功的代数和。荡秋千时外力虽然不做功，但机器人体型变化时非保守内力做功。只要一次摆动中非保守内力做正功，系统的机制能必定增加。
在学习功能关系、动能和势能转换的知识或者单摆的内容后，可以利用该装置来演示相关过程，从而引导学生利用所学的知识来分析荡秋千的每个过程以及秋千越荡越高的原因，进而达到加深学生对所学知识的理解、增强应用知识分析和解决问题的能力并达到巩固知识的目的。通过我们的教具，引导学生从“知”的环境中发现“未知”。从而不再觉得物理理论是空中楼阁，可望不可及，真正成了“物理的主人”。这样就可以激发学习物理的兴趣，学好物理的信心也就树立起来。该装置还可以应用于健身房中以及娱乐场所中。
以上的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种情景体验式秋千摆，其特征在于：所述情景体验式秋千摆包括平板形状的底座(3)，底座(3)上部固定安装有支撑架(1)，支撑架(1)与底座(3)垂直，支撑架(1)内部安装有秋千架(2)，秋千架(2)上安装有机器人(4)，机器人(4)与安装在秋千架(2)底部的控制电路(5)通过数据线连接，控制电路(5)配有一个可遥控的控制器(6)。
2.根据权利要求1所述的情景体验式秋千摆，其特征在于：所述情景体验式秋千摆的操作方法为首先装好控制器(6)，在情景体验式秋千摆附近进行体验，开始时，秋千架(2)和机器人(4)均处于平衡位置保持静止不动，然后通过体验者的起立或蹲下来同步操控机器人(4)的起立或弯腰的动作，最终使得整个秋千架(2)摆动起来，并且使其摆动的振幅越来越大。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610907268.2A CN106448361A (zh) | 2016-10-14 | 2016-10-14 | 情景体验式秋千摆 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610907268.2A CN106448361A (zh) | 2016-10-14 | 2016-10-14 | 情景体验式秋千摆 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106448361A true CN106448361A (zh) | 2017-02-22 |
Family
ID=58176218
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610907268.2A Pending CN106448361A (zh) | 2016-10-14 | 2016-10-14 | 情景体验式秋千摆 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106448361A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107393380A (zh) * | 2017-09-05 | 2017-11-24 | 合肥探奥自动化有限公司 | 一种共振体验装置 |
| CN109893858A (zh) * | 2019-04-25 | 2019-06-18 | 许辉 | 一种共振秋千 |
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2016
- 2016-10-14 CN CN201610907268.2A patent/CN106448361A/zh active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20170222 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |