CN108417125A - 一种力学领域教学用演示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种力学领域教学用演示装置，包括底板、演示区、转动轨道、保护罩和压缩弹簧，所述底板上端左侧镶嵌设有磁画板，围挡右侧中部贯穿设有安置豁口，磁画板表面右部嵌入设有凹槽，安置豁口中转动连接设有转动轨道，底板上端位于转动轨道下方对应位置水平嵌入设有滑动槽，滑动槽上滑动配合设有滑动安置板，滑动安置板上端连接设有支撑轮，底板上端右侧垂直粘结设有保护罩，保护罩中位于底板上端焊接设有压缩弹簧，保护罩上端活动设有活动盖板，活动盖板中部贯穿设有螺纹杆，螺纹杆中部滑动连接设有滑动杆，螺纹杆下端呈十字形对称转动连接设有活动爪。本发明实用方便，便于直观学习力学中的碰撞理论以及弹性理论。

Description

一种力学领域教学用演示装置

技术领域

本发明涉及物理教学领域，具体是一种力学领域教学用演示装置。

背景技术

物理学是研究物质运动最一般规律和物质基本结构的学科。作为自然科学的带头学科，物理学研究大至宇宙，小至基本粒子等一切物质最基本的运动形式和规律，因此成为其他各自然科学学科的研究基础。它的理论结构充分地运用数学作为自己的工作语言，以实验作为检验理论正确性的唯一标准，它是当今最精密的一门自然科学学科。高中物理中，主要给学生教授学习普通的力学以及电学。

目前，在物理教学实践中，课本上许多的概念和定律都需要通过实验来进行演示和论证的，所以在物理教学过程中需要做许多实验，以满足学生更直观地理解和掌握所学知识，在对弹簧的弹性变形和弹力的教学中，由于没有直观的演示仪器，老师只能抽象的讲解，学生难以理解，授课效果差，学生理解较难，理论讲解无法让学生直观的观察拉力的大小对弹簧变形的影响，以及弹簧变形所产生的弹力的大小；对于物理相互作用力的分解，物体碰撞后的状态，课本上的学习不够直观，而普通的示范教学，因碰撞过程快速，观察也非常困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种力学领域教学用演示装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种力学领域教学用演示装置，包括底板、演示区、转动轨道、保护罩和压缩弹簧，所述底板上端左侧镶嵌设置有磁画板，所述磁画板为透明高分子板材且内置有网格，网格内具有细的软磁材料粉末，所述磁画板上边缘环形粘贴设置有围挡，所述围挡右侧中部贯穿设置有安置豁口，所述磁画板表面右部嵌入设置有凹槽，所述磁画板表面位于所述凹槽弧线内设置有演示区，所述演示区表面放置设有第一铁球，所述安置豁口中转动连接设置有转动轨道，所述转动轨道中活动契合设置有第二铁球，所述第一铁球和第二铁球尺径相同，所述底板上端位于所述转动轨道下方对应位置水平嵌入设置有滑动槽，所述滑动槽上滑动配合设置有滑动安置板，所述滑动安置板上右侧通过螺纹配合活动贯穿设有锁紧旋钮，所述滑动安置板上端连接设置有支撑轮，所述底板上端右侧垂直粘结设置有保护罩，所述保护罩中位于所述底板上端焊接设置有压缩弹簧，所述保护罩上端活动设置有活动盖板，所述活动盖板活动放置在所述保护罩上端，所述活动盖板中部贯穿设置有螺纹杆，所述螺纹杆中部滑动连接设置有滑动杆，所述滑动杆上端一体化成型有凸缘，所述滑动杆上端和所述螺纹杆上端之间通过压缩弹簧连接，所述螺纹杆下端呈十字形对称转动连接设置有活动爪，所述活动爪为中部弧形弯曲的金属细杆，所述活动爪中部和所述滑动杆下端之间焊接设置有金属线缆，所述活动爪在所述螺纹杆下端金属线缆牵引下呈相对闭合状态，所述活动爪中活动设置有第三铁球。

作为本发明进一步的方案：所述演示区上以所述安置豁口为圆心在所述演示区表面画有角度线。

作为本发明进一步的方案：所述转动轨道为截面为“U”形的长条通道，所述转动轨道左端和所述安置豁口两侧转动连接。

作为本发明进一步的方案：所述支撑轮与焊接固定在所述滑动安置板上端的支板径向转动连接，所述支撑轮上侧外围和所述转动轨道下端活动贴合。

作为本发明进一步的方案：所述保护罩采用透明高分子材质，所述保护罩表面刻画有高度刻度。

作为本发明进一步的方案：所述压缩弹簧位于所述保护罩中心处，所述压缩弹簧上端设有水平的垫板。

作为本发明进一步的方案：所述螺纹杆通过螺纹配合活动贯穿所述活动盖板，所述螺纹杆中部垂直贯通。

作为本发明进一步的方案：所述滑动杆两端活动伸出所述螺纹杆。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.使用时，在演示区表面放置第一铁球，再将第二铁球通过转动轨道上部放下，转动轨道上的第二铁球滚下后和演示区上的第一铁球碰撞，贴合滚动时磁画板中的软磁粉末能够向上并吸附从而显现出第一铁球和第二铁球的运行轨迹，碰撞后第一铁球和第二铁球均落入到凹槽中，这样的设计可以直观的体现出力学中物体碰撞后的角度变化，更加直观的了解力学原理，根据实验需要，还可以在滑动槽上移动滑动安置板并锁定，从而通过支撑轮的支撑来调整转动轨道的角度，这样可以改变转动轨道上第二铁球的下落速度，而同时也可以在演示区上根据角度刻度线来调整第一铁球的放置角度，从而获得不同碰撞角度的运行曲线，使用过程方便灵活，过程简单且直观，使用后可用铁杆在磁画板下方刷过，软磁粉末即可落下，便于重复使用；

2.在进行力学中的弹性部分学习时，向下按压滑动杆，活动爪相对松弛后在活动爪中放入第三铁球，停止按压滑动杆，滑动杆在弹簧作用下向上并通过金属线缆带动活动爪相对夹紧，这样可以夹持固定第三铁球，通过螺纹配合活动调整螺纹杆伸入到活动盖板下方的长度，这样可以调整第三铁球距离压缩弹簧上端的高度，在不同高度下，按压滑动杆放开第三铁球，第三铁球自由落下后落在压缩弹簧表面并压缩压缩弹簧，完成后再向上弹起，这样既可以观察弹簧在受力情况下的压缩，又可以观察弹簧的反作用力，保护罩能够便于观察和保护，结构使用方便，易于观察，可以活动调整实验高度，便于学习使用。

附图说明

图1为一种力学领域教学用演示装置的结构示意图。

图2为一种力学领域教学用演示装置中磁画板的俯视示意图。

图3为一种力学领域教学用演示装置中转动轨道的结构示意图。

图4为一种力学领域教学用演示装置中A区域的放大结构示意图。

图中：1-底板，2-磁画板，3-围挡，31-安置豁口，4-凹槽，5-演示区，51-第一铁球，6-转动轨道，61-第二铁球，7-滑动槽，8-滑动安置板，9-支撑轮，10-保护罩，11-压缩弹簧，12-活动盖板，13-螺纹杆，14-滑动杆，15-活动爪，16-金属线缆，17-第三铁球。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～4，本发明实施例中，一种力学领域教学用演示装置，包括底板1、演示区5、转动轨道6、保护罩10和压缩弹簧11，所述底板1上端左侧镶嵌设置有磁画板2，所述磁画板2为透明高分子板材且内置有网格，网格内具有细的软磁材料粉末，所述磁画板2上边缘环形粘贴设置有围挡3，所述围挡3右侧中部贯穿设置有安置豁口31，所述磁画板2表面右部嵌入设置有凹槽4，所述磁画板2表面位于所述凹槽4弧线内设置有演示区5，所述演示区5上以所述安置豁口31为圆心在所述演示区5表面画有角度线，所述演示区5表面放置设有第一铁球51，所述安置豁口31中转动连接设置有转动轨道6，所述转动轨道6为截面为“U”形的长条通道，所述转动轨道6左端和所述安置豁口31两侧转动连接，所述转动轨道6中活动契合设置有第二铁球6，所述第一铁球5和第二铁球6尺径相同，所述底板1上端位于所述转动轨道6下方对应位置水平嵌入设置有滑动槽7，所述滑动槽7上滑动配合设置有滑动安置板8，所述滑动安置板8上右侧通过螺纹配合活动贯穿设有锁紧旋钮，所述滑动安置板8上端连接设置有支撑轮9，所述支撑轮9与焊接固定在所述滑动安置板8上端的支板径向转动连接，所述支撑轮9上侧外围和所述转动轨道6下端活动贴合，所述底板1上端右侧垂直粘结设置有保护罩10，所述保护罩10采用透明高分子材质，所述保护罩10表面刻画有高度刻度，所述保护罩10中位于所述底板1上端焊接设置有压缩弹簧11，所述压缩弹簧11位于所述保护罩10中心处，所述压缩弹簧11上端设有水平的垫板，所述保护罩10上端活动设置有活动盖板12，所述活动盖板12活动放置在所述保护罩10上端，所述活动盖板12中部贯穿设置有螺纹杆13，所述螺纹杆13通过螺纹配合活动贯穿所述活动盖板12，所述螺纹杆13中部垂直贯通，所述螺纹杆13中部滑动连接设置有滑动杆14，所述滑动杆14两端活动伸出所述螺纹杆13，所述滑动杆14上端一体化成型有凸缘，所述滑动杆14上端和所述螺纹杆13上端之间通过压缩弹簧连接，所述螺纹杆13下端呈十字形对称转动连接设置有活动爪15，所述活动爪15为中部弧形弯曲的金属细杆，所述活动爪15中部和所述滑动杆14下端之间焊接设置有金属线缆16，所述活动爪15在所述螺纹杆13下端金属线缆16牵引下呈相对闭合状态，所述活动爪15中活动设置有第三铁球17。

本发明的工作原理是：使用时，在演示区5表面放置第一铁球51，再将第二铁球61通过转动轨道6上部放下，转动轨道6上的第二铁球61滚下后和演示区5上的第一铁球51碰撞，贴合滚动时磁画板2中的软磁粉末能够向上并吸附从而显现出第一铁球51和第二铁球61的运行轨迹，碰撞后第一铁球51和第二铁球61均落入到凹槽4中，这样的设计可以直观的体现出力学中物体碰撞后的角度变化，更加直观的了解力学原理，根据实验需要，还可以在滑动槽7上移动滑动安置板8并锁定，从而通过支撑轮9的支撑来调整转动轨道6的角度，这样可以改变转动轨道6上第二铁球61的下落速度，而同时也可以在演示区5上根据角度刻度线来调整第一铁球51的放置角度，从而获得不同碰撞角度的运行曲线，使用过程方便灵活，过程简单且直观，使用后可用铁杆在磁画板2下方刷过，软磁粉末即可落下，便于重复使用；在进行力学中的弹性部分学习时，向下按压滑动杆14，活动爪15相对松弛后在活动爪15中放入第三铁球17，停止按压滑动杆14，滑动杆14在弹簧作用下向上并通过金属线缆16带动活动爪15相对夹紧，这样可以夹持固定第三铁球17，通过螺纹配合活动调整螺纹杆13伸入到活动盖板12下方的长度，这样可以调整第三铁球17距离压缩弹簧11上端的高度，在不同高度下，按压滑动杆14放开第三铁球17，第三铁球17自由落下后落在压缩弹簧11表面并压缩压缩弹簧11，完成后再向上弹起，这样既可以观察弹簧在受力情况下的压缩，又可以观察弹簧的反作用力，保护罩10能够便于观察和保护，结构使用方便，易于观察，可以活动调整实验高度，便于学习使用。

本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种力学领域教学用演示装置，包括底板（1）、演示区（5）、转动轨道（6）、保护罩（10）和压缩弹簧（11），其特征在于，所述底板（1）上端左侧镶嵌设置有磁画板（2），所述磁画板（2）为透明高分子板材且内置有网格，网格内具有软磁材料粉末，所述磁画板（2）上边缘环形粘贴设置有围挡（3），所述围挡（3）右侧中部贯穿设置有安置豁口（31），所述磁画板（2）表面右部嵌入设置有凹槽（4），所述磁画板（2）表面位于所述凹槽（4）弧线内设置有演示区（5），所述演示区（5）表面放置设有第一铁球（51），所述安置豁口（31）中转动连接设置有转动轨道（6），所述转动轨道（6）中活动契合设置有第二铁球（61），所述第一铁球（51）和第二铁球（61）尺径相同，所述底板（1）上端位于所述转动轨道（6）下方对应位置水平嵌入设置有滑动槽（7），所述滑动槽（7）上滑动配合设置有滑动安置板（8），所述滑动安置板（8）上右侧通过螺纹配合活动贯穿设有锁紧旋钮，所述滑动安置板（8）上端连接设置有支撑轮（9），所述底板（1）上端右侧垂直粘结设置有保护罩（10），所述保护罩（10）中位于所述底板（1）上端焊接设置有压缩弹簧（11），所述保护罩（10）上端活动设置有活动盖板（12），所述活动盖板（12）活动放置在所述保护罩（10）上端，所述活动盖板（12）中部贯穿设置有螺纹杆（13），所述螺纹杆（13）中部滑动连接设置有滑动杆（14），所述滑动杆（14）上端一体化成型有凸缘，所述滑动杆（14）上端和所述螺纹杆（13）上端之间通过压缩弹簧连接，所述螺纹杆（13）下端呈十字形对称转动连接设置有活动爪（15），所述活动爪（15）为中部弧形弯曲的金属细杆，所述活动爪（15）中部和所述滑动杆（14）下端之间焊接设置有金属线缆（16），所述活动爪（15）在所述螺纹杆（13）下端金属线缆（16）牵引下呈相对闭合状态所述活动爪（15）中活动设置有第三铁球（17）。

2.根据权利要求1所述的一种力学领域教学用演示装置，其特征在于，所述演示区（5）上以所述安置豁口（31）为圆心在所述演示区（5）表面画有角度线。

3.根据权利要求1所述的一种力学领域教学用演示装置，其特征在于，所述转动轨道（6）为截面为“U”形的长条通道，所述转动轨道（6）左端和所述安置豁口（31）两侧转动连接。

4.根据权利要求1所述的一种力学领域教学用演示装置，其特征在于，所述支撑轮（9）与焊接固定在所述滑动安置板（8）上端的支板径向转动连接，所述支撑轮（9）上侧外围和所述转动轨道（6）下端活动贴合。

5.根据权利要求1所述的一种力学领域教学用演示装置，其特征在于，所述保护罩（10）采用透明高分子材质，所述保护罩（10）表面刻画有高度刻度。

6.根据权利要求1所述的一种力学领域教学用演示装置，其特征在于，所述压缩弹簧（11）位于所述保护罩（10）中心处，所述压缩弹簧（11）上端设有水平的垫板。

7.根据权利要求1所述的一种力学领域教学用演示装置，其特征在于，所述螺纹杆（13）通过螺纹配合活动贯穿所述活动盖板（12），所述螺纹杆（13）中部垂直贯通。

8.根据权利要求1所述的一种力学领域教学用演示装置，其特征在于，所述滑动杆（14）两端活动伸出所述螺纹杆（13）。