CN106952542B - 物理重力实验模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种物理重力实验模拟装置，支撑基板的一端设有固定基座,固定基座上部固定有椭圆形地球模型，地球模型内镶嵌有永磁体，位于支撑基板上设置有距离滑轨，立杆通过固定橡胶轮可滑动式固定在距离滑轨的轨道内，立杆的上端与底端通过伸缩件联接，立杆上端固定有与支撑基板所在面平行的托盘，托盘上部位置有固定在立杆上的弹簧固定杆,弹簧固定杆的一端联接弹簧的一端，弹簧的另外一端联接实验球，弹簧与实验球联接的一端上固定有引力指针，实验球上固定有纬度指针，引力指针上部位置有固定在立杆上的引力标尺，引力标尺上标记有力度刻度线；实验球材质为铁。本发明可以模拟地球重力产生原理、研究影响重力大小因素，大大提高教学效率。

Description

物理重力实验模拟装置

技术领域

本发明涉及一种物理教学领域装置，尤其是一种可以模拟地球重力产生原理、研究影响重力大小因素的物理重力实验模拟装置。

背景技术

物体由于地球的吸引而受到的力叫重力，重力的施力物体是地心，重力的方向总是竖直向下。物理教学中，通过已知知识教授学生，物体受到的重力的大小跟物体的质量成正比，计算公式是：G＝mg，g为比例系数，约为9.8N/kg，另外重力随着纬度大小改变而改变，重力大小也随物体距离地球的高度而变化。传统教学中只是单一地灌输重力大小的影响因素，缺少实验设备可以直观演示重力产生与探究影响重力大小的因素，教学效率比较低。

发明内容

为了克服现有的技术存在的不足,本发明提供一种物理重力实验模拟装置，该物理重力实验模拟装置模拟地球重力产生的原理，利用永久磁体对铁材质球的引力模拟地球对物体的重力，并且可以探究影响物体重力大小的各个因素让学生充分理解重力现象与其包含的物理知识，大大提高教学效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明包括支撑基板、距离滑轨、地球模型、固定基座、永磁体、立杆、伸缩件、固定调节旋钮、固定橡胶轮、引力标尺、弹簧固定杆、弹簧、引力指针、托盘、实验球、纬度指针、放置槽、槽支撑杆。

支撑基板的一端设有固定基座,固定基座上部固定有椭圆形地球模型，地球模型内镶嵌有永磁体，所述永磁体密度均匀，同时过永磁体的几何中心、固定基座几何中心的直线与支撑基板所在平面垂直；从固定基座的中心始且位于支撑基板上设置有距离滑轨，所述的距离滑轨上标记有长度刻度线且刻度零点始于固定基座的中心位置；立杆的底端设有固定橡胶轮，并且立杆通过固定橡胶轮可滑动式固定在距离滑轨的轨道内，立杆的上端与底端通过伸缩件联接，伸缩件上设置有固定调节旋钮用于调节伸缩件与立杆的联接紧松状态；立杆上端固定有与支撑基板所在面平行的托盘，所述的托盘上部位置有固定在立杆上的弹簧固定杆,弹簧固定杆的一端联接弹簧的一端，弹簧的另外一端联接实验球，所述的弹簧与实验球联接的一端上固定有引力指针，所述的实验球上固定有纬度指针，所述的纬度指针指向与支撑基板所在平面平行并且所述的纬度指针指向逆向穿过弹簧每个环形圈的圈中心，所述的引力指针指向与支撑基板所在平面垂直，引力指针上部位置有固定在立杆上的引力标尺，所述的引力标尺上标记有力度刻度线；所述的实验球材质为铁。

进一步，所述的地球模型外壳上标记有用于模拟纬度的圆圈，每一个圆圈所在平面都平行于支撑基板所在平面。

进一步，每一个实验球外壳关于球心设有两个对称的凹陷，凹陷内焊接有螺母；每一个实验球的外壳还标记有一个圆形圈，两个对称凹陷所在的直线与该圆形圈所在的平面垂直。进一步，所述的支撑基板上通过槽支撑杆固定有放置槽，所述的放置槽内放置有备用的实验球，每一个实验球的质量不同。

进一步，所述的实验球与纬度指针、弹簧联接方式具体为，实验球外壳凹陷并焊接有螺母与纬度指针一端的螺栓旋转联接，实验球外壳凹陷并焊接有螺母与连杆一端的螺栓旋转联接，连杆的另外一端固定焊接在弹簧上。

本发明的有益效果是，模拟地球重力产生的原理，利用永久磁体对铁材质球的引力模拟地球对物体的重力，并且可以探究影响物体重力大小的各个因素让学生充分理解重力现象与其包含的物理知识，大大提高教学效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是物理重力实验模拟装置实施例构造剖视图。

图2是物理重力实验模拟装置实施例的构造图。

图3是实验球与弹簧联接部分的构造剖视图。

图4是实验球实施例的构造示意图。

图中

1、支撑基板

2、距离滑轨

3、地球模型

4、固定基座

5、永磁体

6、立杆

7、伸缩件

8、固定调节旋钮

9、固定橡胶轮

10、引力标尺

11、弹簧固定杆

12、弹簧

13、引力指针

14、托盘

15、实验球

16、纬度指针

17、放置槽

18、槽支撑杆

具体实施方式

在图1所示实施例中，本发明包括支撑基板1、距离滑轨2、地球模型3、固定基座4、永磁体5、立杆6、伸缩件7、固定调节旋钮8、固定橡胶轮9、引力标尺10、弹簧固定杆11、弹簧12、引力指针13、托盘14、实验球15、纬度指针16、放置槽17、槽支撑杆18。

支撑基板1的一端设有固定基座4,固定基座4上部固定有椭圆形地球模型3，地球模型3内镶嵌有永磁体5，所述永磁体5密度均匀，同时过永磁体5的几何中心、固定基座4几何中心的直线与支撑基板1所在平面垂直；从固定基座4的中心始且位于支撑基板1上设置有距离滑轨2，所述的距离滑轨2上标记有长度刻度线且刻度零点始于固定基座4的中心位置；立杆6的底端设有固定橡胶轮9，并且立杆6通过固定橡胶轮9可滑动式固定在距离滑轨2的轨道内，立杆6的上端与底端通过伸缩件7联接，伸缩件7上设置有固定调节旋钮8用于调节伸缩件7与立杆6的联接紧松状态；立杆6上端固定有与支撑基板1所在面平行的托盘14，所述的托盘14上部位置有固定在立杆6上的弹簧固定杆11,弹簧固定杆11的一端联接弹簧12的一端，弹簧12的另外一端联接实验球15，所述的弹簧12与实验球15联接的一端上固定有引力指针13，所述的实验球15上固定有纬度指针16，所述的纬度指针16指向与支撑基板1所在平面平行并且逆向穿过弹簧12的每一个环形圈的圈中心，所述的引力指针13指向与支撑基板1所在平面垂直，引力指针13上部位置有固定在立杆6上的引力标尺10，所述的引力标尺10上标记有力度刻度线；所述的实验球15材质为铁。

在实施例中，如图2所示，所述的地球模型3外壳上标记有用于模拟纬度的圆圈，每一个圆圈所在平面都平行于支撑基板1所在平面。

在实施例中，如图4所示，每一个实验球15外壳关于球心设有两个对称的凹陷，凹陷内焊接有螺母；每一个实验球15的外壳还标记有一个圆形圈，两个对称凹陷所在的直线与该圆形圈所在的平面垂直。

在实施例中，如图1或2所示，所述的支撑基板1上通过槽支撑杆18固定有放置槽17，所述的放置槽17内放置有备用的实验球15，每一个实验球15的质量不同。

在实施例中，如图3所示，所述的实验球15与纬度指针16、弹簧12联接方式具体为，实验球15外壳凹陷并焊接有螺母与纬度指针16一端的螺栓旋转联接，实验球15外壳凹陷并焊接有螺母与连杆一端的螺栓旋转联接，连杆的另外一端固定焊接在弹簧12上。

重力的产生实质是物质之间万有引力而产生的。在具体实施时候，将地球模型3固定好用于模拟产生引力的地球，地球模型3上的线圈用于模拟地球不同位置的纬度。实验球15在支撑基板1平面垂直的方向受到实际地球的引力和托盘14的支撑力合力为零，实验球15在与支撑基板1平行的方向受到地球模型3内永磁体5的吸引力与弹簧12的拉力。当实验球15状态静止时候，由二力平衡的原理可以知道弹簧12对实验球15的拉力等于永磁体5对于实验球15的吸引力。将永磁体5对于实验球15的吸引力模拟为物体在地球表面或地球上空所受到的重力称为模拟重力。弹簧12对于实验球15的拉力可以通过引力指针13在引力标尺10的指示直接读取，同时，实验球15受到的模拟重力也可以直接读取。具体实施中，在探究物体受到的重力与其质量的关系时，首先确定已知质量的实验球15放置在托盘14上，并且联接纬度指针16和弹簧12，当实验球15静止时，读取引力指针13在引力标尺10上的指示力度数值即为实验球15受到的模拟重力数值；之后更换不同质量的实验球15并且记录和重复实验，得到数据组后验证“物体受到的重力的大小跟物体的质量成正比，计算公式是：G＝mg”。

具体实施中，在探究物体受到的重力与物体所在纬度的关系时，首先确定纬度指针16在地球模型3上所指示的模拟纬度，当实验球15静止时，读取引力指针13在引力标尺10上的指示力度数值即为实验球15受到的模拟重力数值；之后旋转固定调节旋钮8来调节立杆6的高度，随之纬度指针16在地球模型3上所指示的模拟纬度也发生变化，更换不同模拟纬度并且记录和重复实验，得到数据组后探究“物体受到的重力的大小跟物体所在纬度的关系”。

具体实施中，在探究物体受到的重力与物体所在高度的关系时，首先确定一个实验球15放置在托盘14上，并且联接纬度指针16和弹簧12，当实验球15静止时，实验球15上标记的圆形线圈竖直向下指示在距离滑轨2上的距离数值即为实验球15距离地球模型3中心的距离，设该距离为h,h即可模拟为物体距离模拟地球的高度，之后，读取引力指针13在引力标尺10上的指示力度数值即为实验球15受到的模拟重力数值；之后调节立杆6的底部固定橡胶轮9在距离滑轨2滑轨的位置，随之物体距离模拟地球的高度也发生变化，更换不同的模拟高度并且记录和重复实验，得到数据组后探究“物体受到的重力与物体所在高度的关系”。

上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (5)

1.一种物理重力实验模拟装置，其特征是：包括支撑基板、距离滑轨、地球模型、固定基座、永磁体、立杆、伸缩件、固定调节旋钮、固定橡胶轮、引力标尺、弹簧固定杆、弹簧、引力指针、托盘、实验球、纬度指针、放置槽、槽支撑杆，支撑基板的一端设有固定基座,固定基座上部固定有椭圆形地球模型，地球模型内镶嵌有永磁体，所述永磁体密度均匀，同时过永磁体的几何中心、固定基座几何中心的直线与支撑基板所在平面垂直；从固定基座的中心始且位于支撑基板上设置有距离滑轨，所述的距离滑轨上标记有长度刻度线且刻度零点始于固定基座的中心位置；立杆的底端设有固定橡胶轮，并且立杆通过固定橡胶轮可滑动式固定在距离滑轨的轨道内，立杆的上端与底端通过伸缩件联接，伸缩件上设置有固定调节旋钮用于调节伸缩件与立杆的联接紧松状态；立杆上端固定有与支撑基板所在面平行的托盘，所述的托盘上部位置有固定在立杆上的弹簧固定杆,弹簧固定杆的一端联接弹簧的一端，弹簧的另外一端联接实验球，所述的弹簧与实验球联接的一端上固定有引力指针，所述的实验球上固定有纬度指针，所述的纬度指针指向与支撑基板所在平面平行并且所述的纬度指针指向逆向穿过弹簧每个环形圈的圈中心，所述的引力指针指向与支撑基板所在平面垂直，引力指针上部位置有固定在立杆上的引力标尺，所述的引力标尺上标记有力度刻度线；所述的实验球材质为铁。

2.根据权利要求1所述的一种物理重力实验模拟装置，其特征是：所述的地球模型外壳上标记有用于模拟纬度的圆圈，每一个圆圈所在平面都平行于支撑基板所在平面。

3.根据权利要求1所述的一种物理重力实验模拟装置，其特征是：每一个实验球外壳关于球心设有两个对称的凹陷，凹陷内焊接有螺母；每一个实验球的外壳还标记有一个圆形圈，两个对称凹陷所在的直线与该圆形圈所在的平面垂直。

4.根据权利要求1所述的一种物理重力实验模拟装置，其特征是：所述的支撑基板上通过槽支撑杆固定有放置槽，所述的放置槽内放置有备用的实验球，每一个实验球的质量不同。

5.根据权利要求3所述的一种物理重力实验模拟装置，其特征是：所述的实验球与纬度指针、弹簧联接方式具体为，实验球外壳凹陷并焊接有螺母与纬度指针一端的螺栓旋转联接，实验球外壳凹陷并焊接有螺母与连杆一端的螺栓旋转联接，连杆的另外一端固定焊接在弹簧上。