CN107341999A - 一种验证平抛与自由落体在空中相碰的实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种验证平抛与自由落体在空中相碰的实验装置，包括有基板、竖板和动力驱动装置，竖板位于基板上，在竖板中设有多个支撑装置，并在支撑装置上方设有卡条和卡槽，卡槽可沿卡条左右移动，在卡槽上设有与支撑装置相匹配的卡板，支撑装置与卡板之间形成一个平抛平台和多个移动卡口，在平抛平台中设有用于验证平抛运动的平抛钢球，在移动卡口中设有用于验证自由落体运动的落体钢球，动力驱动装置位于卡槽的正前方，在动力驱动装置作用下，带动卡槽移动，实现平抛钢球和落体钢球同时运动。本发明所述的实验装置，可以验证平抛钢球在离开轨道后竖直方向的分运动是自由落体运动。具有结构简单，操作使用方便，演示形象直观。
Description
技术领域
本发明属于中学物理力学教学与实验仪器技术领域，具体来说涉及一种验证平抛与自由落体在空中相碰的实验装置。
背景技术
平抛运动是中学物理教材运动学中的一个重要概念，教师在教学中，为了让学生明白，在不考虑阻力的情况下，平抛运动的物体可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。现有的实验演示仪器可以观察平抛运动，碰撞发生的轨迹模糊，没法很好的让学生捕捉到，更无法透彻地研究平抛运动规律；同时，现有的实验演示仪器在实验操作过程中不很稳定，实验效果差，二球落地点相距较远，不利于比较，效果不佳。由于平抛物体的运动规律可以概括为两点：一是水平方向做匀速直线运动，二是竖直方向做自由落体运动，为了研究平抛物体的运动可做平抛和自由落体运动的对比实验，使两个物体分别同时进行平抛和自由落体，两物体同时落到地面，说明平抛物体的竖直分运动和自由落体物体的落体运动相同。课堂教学时需要用演示装置对平抛和自由落体运动进行对比演示。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种适合于中学物理教学过程中用于验证平抛与自由落体运动的演示教具，具有结构简单、使用方便，具体地说是一种验证平抛与自由落体在空中相碰的实验装置。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种验证平抛与自由落体在空中相碰的实验装置，包括有基板、竖板和动力驱动装置，所述竖板位于基板上，在所述竖板中设有多个支撑装置，并在所述支撑装置上方设有卡条和卡槽，所述卡槽可沿卡条左右移动，在所述卡槽上设有与支撑装置相匹配的卡板，所述支撑装置与卡板之间形成一个平抛平台和多个移动卡口，在所述平抛平台中设有用于验证平抛运动的平抛钢球，在所述移动卡口中设有用于验证自由落体运动的落体钢球，所述动力驱动装置位于卡槽的正前方，在所述动力驱动装置作用下，带动卡槽移动，实现平抛钢球和落体钢球同时运动。
进一步地，本发明所述一种验证平抛与自由落体在空中相碰的实验装置，其中所述动力驱动装置包括设置于竖板侧面的支撑板、拉线和撞杆，所述撞杆通过拉线与支撑板连接，并悬挂于所述平抛平台的正前方，其中所述撞杆的头部指向位于卡槽上的卡板，通过撞杆撞击卡板，带动卡槽向右移动，实现位于平抛平台中的平抛钢球和位于移动卡口中的落体钢球同时运动。
进一步地，本发明所述一种验证平抛与自由落体在空中相碰的实验装置，其中所述支撑装置为固定设置于竖板上的多个支座，分别支座A、支座B和支座C，其中所述支座A、支座B和支座C之间均布于所述卡条下方，所述卡槽上的卡板与支座的数量相匹配；其中位于支座A上方的卡板设置于平抛平台左侧，在动力驱动装置作用下可向右移动，分别与支座B和支座C所形成移动卡口的卡板位于移动卡口右侧，通过所述支座A、支座B和支座C使位于平抛平台及移动卡口中的平抛钢球与落体钢球的球心位于同一水平面上。
进一步地，本发明所述一种验证平抛与自由落体在空中相碰的实验装置，其中还包括有设置于所述竖板中的支撑块和与支撑块相连的弹簧，所述支撑块设置于卡条下方，用于支撑所述卡条，所述弹簧的另一端与卡槽相连，通过所述弹簧控制卡槽移动，实现卡槽上的卡板可卡紧位于移动卡口中的落体钢球。
进一步地，本发明所述一种验证平抛与自由落体在空中相碰的实验装置，其中在所述基板上还设置有防反弹槽，所述防反弹槽位于竖板中的卡条正下方，在所述防反弹槽内设置有防弹层。
进一步地，本发明所述一种验证平抛与自由落体在空中相碰的实验装置，其中所述防弹层为细沙、棉纱或者是弹性泡沫塑料中的任意一种。
采用本发明所述的一种验证平抛与自由落体在空中相碰的实验装置，在动力驱动装置的作用下，通过撞杆的头部撞击卡板，带动卡槽向右移动，实现位于平抛平台中的平抛钢球和位于移动卡口中的落体钢球同时运动。有利于提高教学实验演示效果，通过改变平抛钢球的平抛初速度或者是将落体钢球设置于不同移动卡口中进行实验，落体钢球与平抛钢球之间总是同时落地或者在空中相碰。该实验现象说明了平抛钢球在离开轨道后竖直方向的分运动是自由落体运动。本发明所述的实验装置具有结构简单，操作使用方便，演示形象直观，学生参与性强，能提高教学效果，为中学物理学教学提供了一种新型教学实验装置。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中所示：1-基板、2-竖板、3-弹簧、4-支撑块、5-卡槽、6-卡条、7-落体钢球、8-卡板、9-移动卡口、10-平抛平台、11-平抛钢球、12-支撑板、13-拉线、14-撞杆、15-支座A、16-支座B、17-支座C、18-防反弹槽、19-防弹层。
具体实施方式
为了更充分的解释本发明的实施，以下结合具体实施例来进一步说明本发明。所举实例只用于解释本发明，而不是限定本发明的范围。
如图1所示，本发明所述的一种验证平抛与自由落体在空中相碰的实验装置，包括有基板1、竖板2和动力驱动装置，所述竖板2位于基板1上，在所述竖板2中设有多个支撑装置，并在所述支撑装置上方设有卡条6和卡槽5，所述卡槽5可沿卡条6左右移动，在所述卡槽5上设有与支撑装置相匹配的卡板8，所述支撑装置与卡板8之间形成一个平抛平台10和多个移动卡口9，在所述平抛平台10中设有用于验证平抛运动的平抛钢球11，在所述移动卡口9中设有用于验证自由落体运动的落体钢球7，所述动力驱动装置位于卡槽5的正前方，在所述动力驱动装置作用下，带动卡槽5移动，实现平抛钢球11和落体钢球7同时运动。
进一步地，本发明所述一种验证平抛与自由落体在空中相碰的实验装置，其中所述动力驱动装置包括设置于竖板2侧面的支撑板12、拉线13和撞杆14，所述撞杆14通过拉线13与支撑板12连接，并悬挂于所述平抛平台10的正前方，其中所述撞杆14的头部指向位于卡槽5上的卡板8，通过撞杆14撞击卡板8，带动卡槽5向右移动，实现位于平抛平台10中的平抛钢球11和位于移动卡口9中的落体钢球7同时运动。
进一步地，本发明所述一种验证平抛与自由落体在空中相碰的实验装置，其中所述支撑装置为固定设置于竖板2上的多个支座，分别支座A15、支座B16和支座C17，其中所述支座A15 、支座B16和支座C17之间均布于所述卡条6下方，所述卡槽5上的卡板8 与支座的数量相匹配；其中位于支座A15上方的卡板8设置于平抛平台10左侧，在动力驱动装置作用下可向右移动，分别与支座B16和支座C17所形成移动卡口9的卡板8位于移动卡口9右侧，通过所述支座A15 、支座B16和支座C17使位于平抛平台10及移动卡口9中的平抛钢球11与落体钢球7 的球心位于同一水平面上。
进一步地，本发明所述一种验证平抛与自由落体在空中相碰的实验装置，其中还包括有设置于所述竖板2中的支撑块4和与支撑块4相连的弹簧3，所述支撑块4设置于卡条6下方，用于支撑所述卡条6，所述弹簧3的另一端与卡槽5相连，通过所述弹簧3控制卡槽5移动，实现卡槽5上的卡板8可卡紧位于移动卡口9中的落体钢球7。
进一步地，本发明所述一种验证平抛与自由落体在空中相碰的实验装置，其中在所述基板1上还设置有防反弹槽18，所述防反弹槽18位于竖板2中的卡条6正下方，在所述防反弹槽18内设置有防弹层19。其中所述防弹层19为细沙、棉纱或者是弹性泡沫塑料中的任意一种。通过在防反弹槽18内设置有防弹层19，可以防止落入防反弹槽18中平抛钢球11和落体钢球7出现反弹现象，从而提高试验的安全性。
在实际应用过程中，采用本发明所述的一种验证平抛与自由落体在空中相碰的实验装置，具体使用方法是，根据实验要求，可将落体钢球7设于不同的移动卡口9中，同时将平抛钢球11放置在平抛平台10中，在动力驱动装置的作用下，通过撞杆15头部撞击卡板8，在外力作用下，通过卡板8推动位于平抛平台10中的平抛钢球11做平抛运动，同时通过卡板8带动所述卡槽5一起向右移动，而位于移动卡口9中的落体钢球7在失去卡板8对落体钢球7的夹持力的条件下，则向下做自由落体运动，这样就实现位于平抛平台10中的平抛钢球11和位于移动卡口9中的落体钢球7同时运动。在研究平抛运动时，当平抛钢球11做平抛运动的同时落体钢球7自由下落，当改变落体钢球7与平抛钢球11之间的距离时，或者是改变平抛钢球11的平抛初速度做同样的实验，可以清楚地看见平抛钢球11和落体钢球7总是同时落地或者在是空中发生相碰。通过上述实验现象说明了平抛钢球11在离开轨道后在竖直方向的分运动是自由落体运动。
采用本发明所述的一种验证平抛与自由落体在空中相碰的实验装置，在动力驱动装置的作用下，通过撞杆14的头部撞击卡板8，在外力作用下，通过卡板8带动所述卡槽5一起向右移动，实现位于平抛平台10中的平抛钢球11和位于移动卡口9中的落体钢球7同时运动。有利于提高教学实验演示效果，通过改变平抛钢球11的平抛初速度或者是将落体钢球7设置于不同移动卡口9中进行实验，落体钢球7与平抛钢球11之间总是同时落地或者在空中相碰。该实验现象说明了平抛钢球11在离开轨道后竖直方向的分运动是自由落体运动。本发明所述的实验装置具有结构简单，操作使用方便，演示形象直观，学生参与性强，能提高教学效果，为中学物理学教学提供了一种新型教学实验装置。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效替换或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种验证平抛与自由落体在空中相碰的实验装置，其特征在于：包括有基板(1)、竖板(2)和动力驱动装置，所述竖板(2)位于基板(1)上，在所述竖板(2)中设有多个支撑装置，并在所述支撑装置上方设有卡条(6)和卡槽(5)，所述卡槽(5)可沿卡条(6)左右移动，在所述卡槽(5)上设有与支撑装置相匹配的卡板(8)，所述支撑装置与卡板(8)之间形成一个平抛平台(10)和多个移动卡口(9)，在所述平抛平台(10)中设有用于验证平抛运动的平抛钢球(11)，在所述移动卡口(9)中设有用于验证自由落体运动的落体钢球(7)，所述动力驱动装置位于卡槽(5)的正前方，在所述动力驱动装置作用下，带动卡槽(5)移动，实现平抛钢球(11)和落体钢球(7)同时运动。
2.根据权利要求1所述的一种验证平抛与自由落体在空中相碰的实验装置，其特征在于：所述动力驱动装置包括设置于竖板(2)侧面的支撑板(12)、拉线(13)和撞杆(14)，所述撞杆(14)通过拉线(13)与支撑板(12)连接，并悬挂于所述平抛平台(10)的正前方，其中所述撞杆(14)的头部指向位于卡槽(5)上的卡板(8)，通过撞杆(14)撞击卡板(8)，带动卡槽(5)向右移动，实现位于平抛平台(10)中的平抛钢球(11)和位于移动卡口(9)中的落体钢球(7)同时运动。
3.根据权利要求1所述的一种验证平抛与自由落体在空中相碰的实验装置，其特征在于：所述支撑装置为固定设置于竖板(2)上的多个支座，分别支座A(15)、支座B(16)和支座C(17)，其中所述支座A(15) 、支座B(16)和支座C(17)之间均布于所述卡条(6)下方，所述卡槽(5)上的卡板(8) 与支座的数量相匹配；其中位于支座A(15)上方的卡板(8)设置于平抛平台(10)左侧，在动力驱动装置作用下可向右移动，分别与支座B(16)和支座C(17)所形成移动卡口(9)的卡板(8)位于移动卡口(9)右侧，通过所述支座A(15) 、支座B(16)和支座C(17)使位于平抛平台(10)及移动卡口(9)中的平抛钢球(11)与落体钢球(7) 的球心位于同一水平面上。
4.根据权利要求1所述的一种验证平抛与自由落体在空中相碰的实验装置，其特征在于：还包括有设置于所述竖板(2)中的支撑块(4)和与支撑块(4)相连的弹簧(3)，所述支撑块(4)设置于卡条(6)下方，用于支撑所述卡条(6)，所述弹簧(3)的另一端与卡槽(5)相连，通过所述弹簧(3)控制卡槽(5)移动，实现卡槽(5)上的卡板(8)可卡紧位于移动卡口(9)中的落体钢球(7)。
5.根据权利要求1所述的一种验证平抛与自由落体在空中相碰的实验装置，其特征在于：在所述基板(1)上还设置有防反弹槽(18)，所述防反弹槽(18)位于竖板(2)中的卡条(6)正下方，在所述防反弹槽(18)内设置有防弹层(19)。
6.根据权利要求5所述的一种验证平抛与自由落体在空中相碰的实验装置，其特征在于：所述防弹层(19)为细沙、棉纱或者是弹性泡沫塑料中的任意一种。
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