CN108269467A - 一种自由落体实验演示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自由落体实验演示装置，主要涉及物理实验用具领域。一种自由落体实验演示装置，包括架体，所述架体内设置转动框，所述转动框顶部设置一对第一箍套，所述转动框底部设置与第一箍套一一对应的第二箍套，所述转动框其中一侧的第一箍套和第二箍套内设置第一滑筒，所述转动框另一侧的第一箍套和第二箍套内设置第二滑筒，所述第一滑筒和第二滑筒顶部均设置顶盖，两个所述顶盖之间设置连杆，所述连杆中部设置电磁铁，所述第一滑筒和第二滑筒底部均设置底盖，所述第一滑筒内设置第一球体，所述第二滑筒内设置第二球体。本发明的有益效果在于：本发明实验结果更好，更方便学生对于实验的观察与理解。

Description

一种自由落体实验演示装置

技术领域

本发明主要涉及物理实验用具领域，具体是一种自由落体实验演示装置。

背景技术

常规物体只在重力的作用下，初速度为零的运动，叫做自由落体运动。自由落体运动是一种理想状态下的物理模型，是任何物体在重力的作用下，至少在最初，只有重力为唯一力量条件下产生惯性轨迹，是初速度为0的匀加速运动。伽利略曾经在比萨斜塔上当众用两个大小不一的铁球做了一次实验，伽利略登上塔顶，将一个重100磅和一个重一磅的铁球同时抛下，两个铁球出人意料地差不多是平行地一齐落到地上。现在在中学的物理学习中，经常会对自由落体实验进行模拟，但是现在自由落体实验的实施存在着诸多限制：

1、现有的自由落体实验装置存在着落差较低，试验效果不明显。

2、现有实验装置在释放实验物体的时候存在时间差，且试验结束时对于对照试验的两物体结束效果不明显，实验效果较差。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供了一种自由落体实验演示装置，它能够减少外界要素的干扰，能够确保试验物体的同时释放，且对于实验结果的结果显示更明显，实验效果更好，更方便学生对于实验的观察与理解。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种自由落体实验演示装置，包括架体，所述架体两侧均设置轴座，所述架体内设置转动框，所述转动框两侧分别设置与轴座一一对应的转轴，所述转轴与轴座相配合，所述转动框顶部设置一对第一箍套，两个所述第一箍套相对设置，所述转动框底部设置与第一箍套一一对应的第二箍套，所述转动框其中一侧的第一箍套和第二箍套内设置第一滑筒，所述转动框另一侧的第一箍套和第二箍套内设置第二滑筒，所述第一滑筒和第二滑筒均为透明滑筒，所述第一滑筒和第二滑筒顶部均设置顶盖，所述顶盖为导电顶盖，所述顶盖底面上设置弧槽，两个所述顶盖之间设置连杆，所述连杆为导电连杆，所述连杆中部设置电磁铁，两个所述顶盖顶部均设置气嘴，所述气嘴上设置阀门，所述气嘴顶部设置出气管，所述出气管远离气嘴一端设置抽气泵，所述第一滑筒和第二滑筒底部均设置底盖，所述第一滑筒和第二滑筒均与底盖可拆卸固定连接，所述第一滑筒内设置第一球体，所述第二滑筒内设置第二球体，所述第一球体和第二球体均为铁磁性球体，所述第一球体和第二球体大小相等重量不同。

所述架体背部顶端设置卷轴，所述卷轴与架体顶部轴承连接，所述卷轴上设置幕布，所述幕布缠绕在卷轴上，所述幕布底部设置配重杆。

所述卷轴与架体顶部之间设置扭簧，所述配重杆底部设置挂环，所述架体底部设置挂钩，所述挂环与挂钩相适应。

所述架体顶部设置卡槽，所述卡槽内壁上设置凹槽，所述连杆顶部设置卡板，所述卡板侧壁上设置凸起，所述凸起为弹性凸起，所述凸起与凹槽相适应。

所述转轴与轴座之间设置阻尼轴承。

所述底盖顶面上设置常开开关，所述底盖顶面设置多个LED灯，所述底盖内部设置电源，所述电源、LED灯与常开开关通过导线串连。

所述架体底部设置录像机。

对比现有技术，本发明的有益效果是：

1、本发明转动框上的第一滑筒和第二滑筒作为实验场所，抽气泵将滑筒内的空气排出，使得第一球体和第二球体的自由落体实验排除摩擦力的干扰，电磁铁对球体进行吸附，可以实现第一球体和第二球体的同时释放，使实验结果更准确，更有利于学生对于自由落体运动的理解和学习。

2、本发明架体背部设置幕布，幕布作为单一色调的背景，可以排除外部景物的干扰，使得自由落体实验的观察效果更好。

3、本发明幕布可以在扭簧的作用下自动收起，使得实验过程中可操作性更强，尽量减少设备调试的时间，使得试验时间更充足，加强学生对于自由落体运动的学习。

4、本发明架体顶部的卡槽与连杆顶部的卡板相配合，可以使滑筒保证垂直于水平面，使得实验效果更好。

5、本发明转轴与轴座之间设置阻尼轴承，所述阻尼轴承可以使转动框在不受力的时候保持稳定，减少实验过程中第一滑筒和第二滑筒的颤动，增强实验效果。

6、本发明底盖上设置与球体相配合的常开开关，在球体下落后接触到常开开关，可以使LED灯亮起，使得实验效果更醒目，实验效果更好。

7、本发明架体底部设置录像机，录像机可以记录下实验过程，通过录像机的慢放可以更准确的观察到第一球体和第二球体的下落情况，加深学生对于自由落体运动的理解。

附图说明

附图1是本发明结构示意图；

附图2是本发明主视图结构示意图；

附图3是本发明右视图结构示意图；

附图4是本发明A部局部放大结构示意图；

附图5是本发明B部局部放大结构示意图；

附图6是本发明C部局部放大结构示意图；

附图7是本发明D部局部放大结构示意图；

附图8是本发明LED灯电路图。

附图中所示标号：1、架体；2、轴座；3、转动框；4、转轴；5、第一箍套；6、第二箍套；7、第一滑筒；8、第二滑筒；9、顶盖；10、弧槽；11、连杆；12、电磁铁；13、气嘴；14、阀门；15、出气管；16、抽气泵；17、底盖；18、第一球体；19、第二球体；20、卷轴；21、幕布；22、配重杆；23、扭簧；24、挂环；25、挂钩；26、卡槽；27、凹槽；28、卡板；29、凸起；30、阻尼轴承；31、常开开关；32、LED灯；33、电源；34、录像机。

具体实施方式

结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

如图1-8所示，本发明所述一种自由落体实验演示装置，包括架体1，所述架体作为本发明的支撑，所述架体1两侧均设置轴座2，所述架体1内设置转动框3，所述转动框3两侧分别设置与轴座2一一对应的转轴4，所述转轴4与轴座2相配合，使得转动框可以在架体内绕转轴轴线转动，所述转动框3顶部设置一对第一箍套5，两个所述第一箍套5相对设置，所述转动框3底部设置与第一箍套5一一对应的第二箍套6，所述转动框3其中一侧的第一箍套5和第二箍套6内设置第一滑筒7，所述转动框3另一侧的第一箍套5和第二箍套6内设置第二滑筒8，所述第一滑筒和第二滑筒作为自由落体的试验场所，所述第一滑筒7和第二滑筒8均为透明滑筒，以方便对于自由落体运动的观察。所述第一滑筒7和第二滑筒8顶部均设置顶盖9，所述顶盖9为导电顶盖，所述顶盖9底面上设置弧槽10，两个所述顶盖9之间设置连杆11，所述连杆11为导电连杆，所述连杆11中部设置电磁铁12，两个所述顶盖9顶部均设置气嘴13，所述气嘴13上设置阀门14，所述气嘴13顶部设置出气管15，所述出气管与气嘴可拆卸连接，所述出气管15远离气嘴13一端设置抽气泵16，所述抽气泵可以将第一滑筒与第二滑筒内的空气抽出，营造一个低摩擦力环境。所述第一滑筒7和第二滑筒8底部均设置底盖17，所述第一滑筒7和第二滑筒8均与底盖17可拆卸固定连接，所述第一滑筒7内设置第一球体18，所述第二滑筒8内设置第二球体19，所述第一球体18和第二球体19均为铁磁性球体，所述第一球体和第二球体均与弧槽相配合，所述弧槽分别对两个球体进行限位，通过电磁铁将第一球体和第二球体吸附，可以实现第一球体和第二球体的同时释放，所述第一球体18和第二球体19大小相等重量不同。本发明使实验结果更准确，更有利于学生对于自由落体运动的理解和学习。

为了使自由落体实验的观察效果更好，所述架体1背部顶端设置卷轴20，所述卷轴20与架体1顶部轴承连接，所述卷轴20上设置幕布21，所述幕布21缠绕在卷轴20上，所述幕布21底部设置配重杆22。所述幕布作为单一色调的背景，可以排除外部景物的干扰，使得自由落体实验的观察效果更好。

进一步的，所述卷轴20与架体1顶部之间设置扭簧23，所述配重杆22底部设置挂环24，所述架体1底部设置挂钩25，所述挂环24与挂钩25相配合，使得幕布可以展开作为实验观察的背景板。所述幕布可以在扭簧的作用下自动收起，使得实验过程中可操作性更强，尽量减少设备调试的时间，使得试验时间更充足，加强学生对于自由落体运动的学习。

为了使实验效果更好，所述架体1顶部设置卡槽26，所述卡槽26内壁上设置凹槽27，所述连杆11顶部设置卡板28，所述卡板28侧壁上设置凸起29，所述凸起29为弹性凸起，所述凸起29与凹槽27相配合，可以使滑筒在实验开始时保证垂直于水平面，使得实验效果更好。

为了增强实验效果，所述转轴4与轴座2之间设置阻尼轴承30。所述阻尼轴承可以使转动框在不受力的时候保持稳定，减少实验过程中第一滑筒和第二滑筒的颤动，增强实验效果。

为了使得实验效果更醒目，实验效果更好，所述底盖17顶面上设置常开开关31，所述底盖17顶面设置多个LED灯32，所述底盖17内部设置电源33，所述电源33、LED灯32与常开开关31通过导线串连。所述球体在下落后接触到常开开关，可以使LED灯亮起，使得实验效果更醒目，实验效果更好。

更进一步的，所述架体1底部设置录像机34，所述录像机可以记录下实验过程，通过录像机的慢放可以更准确的观察到第一球体和第二球体的下落情况，加深学生对于自由落体运动的理解。

实施方式：

本发明在使用时，将架体1进行固定，第一箍套5和第二箍套6配合，对第一滑筒7和第二滑筒8进行限位。打开第一滑筒7和第二滑筒8底部的底盖17，将第一球体18和第二球体19分别放入第一滑筒7和第二滑筒8，然后将底盖17封闭，对电磁铁12通电，磁性通过连杆11和顶盖9将第一球体18和第二球体19吸附到弧槽10内，然后通过抽气泵16、出气管15和出气嘴13的配合，将第一滑筒7和第二滑筒8内的空气抽出，关闭阀门14。转动转动框3，转动框3通过转轴4和轴座2的配合，在架体1上转动，使得第一滑筒7和第二滑筒8轴线垂直于水平面，顶盖9位于上方，断开电磁铁12的电源，使得第一球体18和第二球体19同时坠落，观察第一球体18和第二球体19的自由落体情况。

实施例：

一种自由落体实验演示装置，包括架体1，所述架体可以为金属材质也可以为木质，本实施例采用金属材质焊接。所述架体1背部顶端设置卷轴20，所述卷轴20与架体1顶部轴承连接，所述卷轴20上胶接幕布21，所述幕布21缠绕在卷轴20上，所述幕布21底部胶接配重杆22。所述卷轴20与架体1顶部之间设置扭簧23，所述扭簧在幕布拉下后呈弹性状态，所述配重杆22底部螺栓固定挂环24，所述架体1底部螺栓固定挂钩25，所述挂环24与挂钩25相配合。所述架体1两侧均螺栓固定轴座2，所述架体1内设置转动框3，所述转动框采用金属材质，所述转动框3两侧分别焊接与轴座2一一对应的转轴4，所述转轴4与轴座2轴承连接，所述转轴4与轴座2之间的轴承为阻尼轴承30。所述转动框3顶部螺栓固定一对第一箍套5，两个所述第一箍套5相对设置，所述转动框3底部螺栓固定与第一箍套5一一对应的第二箍套6，所述转动框3其中一侧的第一箍套5和第二箍套6内箍套第一滑筒7，所述转动框3另一侧的第一箍套5和第二箍套6内箍套第二滑筒8，所述第一滑筒7和第二滑筒8均为透明滑筒，所述第一滑筒和第二滑筒可以采用玻璃材质也可以采用硬质塑料材质，本实施例采用玻璃材质。所述第一滑筒7和第二滑筒8顶部均设置顶盖9，所述顶盖采用金属材质，所述第一滑筒和第二滑筒分别与顶盖胶接，所述顶盖9底面上设置弧槽10，两个所述顶盖9之间螺栓固定连杆11，所述连杆11为导电连杆，所述架体1顶部焊接卡槽26，所述卡槽26内壁上设置凹槽27，所述连杆11顶部螺栓固定卡板28，所述卡板28侧壁上胶接凸起29，所述凸起为橡胶材质，所述凸起29与凹槽27相配合。所述连杆11中部螺栓固定电磁铁12，两个所述顶盖9顶部均一体成型气嘴13，所述气嘴13上安置有阀门14，所述气嘴13顶部插接出气管15，所述出气管采用橡胶材质，所述出气管15远离气嘴13一端连接抽气泵16，所述抽气泵采用220V交流电供电。所述第一滑筒7和第二滑筒8底部均设置底盖17，所述第一滑筒7和第二滑筒8均与底盖17螺纹连接，所述底盖与滑筒连接部分设置密封垫。所述底盖17顶面中心设置常开开关31，所述常开开关可以在球体落下后触发，所述底盖17顶面设置多个LED灯32，所述底盖17内部设置电源33，所述电源采用3V纽扣电池，所述电源33、LED灯32与常开开关31通过导线串连。所述第一滑筒7内设置第一球体18，所述第二滑筒8内设置第二球体19，所述第一球体18和第二球体19均为铁磁性球体，所述第一球体18和第二球体19大小相等，所述第一球体为空心球体，所述第二球体为实心球体。本实施例中所述架体1底部安置录像机34。本实施例的有益效果在于：本实施例能够减少外界要素的干扰，能够确保试验物体的同时释放，且对于实验结果的结果显示更明显，实验效果更好，更方便学生对于实验的观察与理解。

Claims (7)

1.一种自由落体实验演示装置，包括架体(1)，其特征是：所述架体(1)两侧均设置轴座(2)，所述架体(1)内设置转动框(3)，所述转动框(3)两侧分别设置与轴座(2)一一对应的转轴(4)，所述转轴(4)与轴座(2)相配合，所述转动框(3)顶部设置一对第一箍套(5)，两个所述第一箍套(5)相对设置，所述转动框(3)底部设置与第一箍套(5)一一对应的第二箍套(6)，所述转动框(3)其中一侧的第一箍套(5)和第二箍套(6)内设置第一滑筒(7)，所述转动框(3)另一侧的第一箍套(5)和第二箍套(6)内设置第二滑筒(8)，所述第一滑筒(7)和第二滑筒(8)均为透明滑筒，所述第一滑筒(7)和第二滑筒(8)顶部均设置顶盖(9)，所述顶盖(9)为导电顶盖，所述顶盖(9)底面上设置弧槽(10)，两个所述顶盖(9)之间设置连杆(11)，所述连杆(11)为导电连杆，所述连杆(11)中部设置电磁铁(12)，两个所述顶盖(9)顶部均设置气嘴(13)，所述气嘴(13)上设置阀门(14)，所述气嘴(13)顶部设置出气管(15)，所述出气管(15)远离气嘴(13)一端设置抽气泵(16)，所述第一滑筒(7)和第二滑筒(8)底部均设置底盖(17)，所述第一滑筒(7)和第二滑筒(8)均与底盖(17)可拆卸固定连接，所述第一滑筒(7)内设置第一球体(18)，所述第二滑筒(8)内设置第二球体(19)，所述第一球体(18)和第二球体(19)均为铁磁性球体，所述第一球体(18)和第二球体(19)大小相等重量不同。

2.根据权利要求1所述的一种自由落体实验演示装置，其特征是：所述架体(1)背部顶端设置卷轴(20)，所述卷轴(20)与架体(1)顶部轴承连接，所述卷轴(20)上设置幕布(21)，所述幕布(21)缠绕在卷轴(20)上，所述幕布(21)底部设置配重杆(22)。

3.根据权利要求2所述的一种自由落体实验演示装置，其特征是：所述卷轴(20)与架体(1)顶部之间设置扭簧(23)，所述配重杆(22)底部设置挂环(24)，所述架体(1)底部设置挂钩(25)，所述挂环(24)与挂钩(25)相适应。

4.根据权利要求1所述的一种自由落体实验演示装置，其特征是：所述架体(1)顶部设置卡槽(26)，所述卡槽(26)内壁上设置凹槽(27)，所述连杆(11)顶部设置卡板(28)，所述卡板(28)侧壁上设置凸起(29)，所述凸起(29)为弹性凸起，所述凸起(29)与凹槽(27)相适应。

5.根据权利要求1所述的一种自由落体实验演示装置，其特征是：所述转轴(4)与轴座(2)之间设置阻尼轴承(30)。

6.根据权利要求1所述的一种自由落体实验演示装置，其特征是：所述底盖(17)顶面上设置常开开关(31)，所述底盖(17)顶面设置多个LED灯(32)，所述底盖(17)内部设置电源(33)，所述电源(33)、LED灯(32)与常开开关(31)通过导线串连。

7.根据权利要求1所述的一种自由落体实验演示装置，其特征是：所述架体(1)底部设置录像机(34)。