CN109166417A - 抛体运动轨迹记录仪及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种抛体运动轨迹记录仪及测试方法，包括滚球槽、金属板、电容屏以及显示模块，测试时在滚球槽上端释放金属球，电容屏接收到小球运动轨迹的感应信号之后,将感应数据转换成电脉冲,传送到电容屏上的控制模块进行处理，信号先经过控制模块中的低噪声放大器LNA进行放大,然后通过模数转换和解调,最后送到控制模块中的DSP进行数据处理，电容屏通过串口进行信号的传输，将数据传送至显示模块并输出金属球运动轨迹，此装置可以直观准确地观察到物体运动轨迹，可以让金属球的运动轨迹一目了然的呈现在学生的面前，与传统的方式相比更能让学生印象深刻，牢记住物理原理，理解学习内容。
Description
技术领域
本发明涉及教学实验仪器领域，尤其涉及一种抛体运动轨迹记录仪及测试方法。
背景技术
抛体运动实验装置是物理教学当中的一个很重要实验探究器材，现在物理教学中平抛运动轨迹只是采取将抛体运动过程中的某一瞬时状态予以捕捉与相应记下运动痕迹，不能连续记录抛体运动物体的运动轨迹，学生无法直观地观察到运动曲线，而且实验过程复杂，精确度低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提供一种抛体运动轨迹记录仪及测试方法，通过此装置可以直观精确地记录抛体运动过程中的轨迹。
本发明是通过以下技术方案予以实现：
一种抛体运动轨迹记录仪，其特征在于，包括滚球槽、金属板、电容屏以及显示模块，所述金属板与电容屏相对竖直设置，所述滚球槽尾端水平并延伸至金属板与电容屏之间，所述电容屏包括控制模块，所述控制模块与显示模块电连接。
根据上述技术方案，优选地，所述滚球槽两侧分别靠近金属板与电容屏。
根据上述技术方案，优选地，所述金属板与电容屏下端设有底座。
根据上述技术方案，优选地，所述底座平行设有第一插槽和第二插槽，所述第一插槽与金属板下端形状相配合，所述第二插槽与电容屏下端形状相配合，所述金属板插接于第一插槽内，所述电容屏插接于第二插槽内。
一种抛体运动轨迹测试方法，用于如权利要求1至4中任意一项所述的抛体运动轨迹记录仪，其特征在于，包括以下步骤：
a.安装金属板与电容屏，将所述滚球槽尾端水平固定于金属板与电容屏之间；
b.释放所述滚球槽中的金属球；
c.所述电容屏的控制模块记录金属球位置信号并传递至显示模块；
d.所述显示模块输出金属球运动轨迹。
本发明的有益效果是：
测试时在滚球槽上端释放金属球，电容屏接收到小球运动轨迹的感应信号之后,将感应数据转换成电脉冲,传送到电容屏上的控制模块进行处理，信号先经过控制模块中的低噪声放大器LNA进行放大,然后通过模数转换和解调,最后送到控制模块中的DSP进行数据处理，电容屏通过串口进行信号的传输，将数据传送至显示模块并输出金属球运动轨迹，此装置可以直观准确地观察到物体运动轨迹，可以让金属球的运动轨迹一目了然的呈现在学生的面前，与传统的方式相比更能让学生印象深刻，牢记住物理原理，理解学习内容。
附图说明
图1是本发明的主视结构示意图。
图2是本发明的顶视结构示意图。
图3是本发明的左视结构示意图。
图中：1.金属球，2.滚球槽，3.电容屏，4.显示模块，5.底座，6.金属板。
具体实施方式
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和最佳实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图所示，本发明包括滚球槽2、金属板6、电容屏3以及显示模块4，所述金属板6与电容屏3相对竖直设置，所述滚球槽2尾端水平并延伸至金属板6与电容屏3之间，所述电容屏3包括控制模块，所述控制模块与显示模块4电连接，实际运用中，可通过ipad集成电容屏3和显示模块4，用画板app记录小球轨迹，还可通过电容屏3连接电脑，通过电脑的显示器输出金属球1运动轨迹，电容屏3是一块四层复合玻璃屏，玻璃屏的内表面和夹层各涂有一层ITO，最外层是一薄层矽土玻璃保护层，在玻璃表面用ITO制作横向电极与纵向电极,两组电极交叉的地方将会形成电容,金属球1与金属板6形成电容，当金属球1靠近电容屏3时，影响了感应点附近两个电极之间的耦合,从而改变了这两个电极之间的电容量，检测电容大小时,横向的电极依次发出激励信号,纵向的所有电极同时接收信号,这样可以得到所有横向和纵向电极交汇点的电容值大小,即整个电容屏3的二维平面的电容大小，根据电容屏3二维电容变化量数据,可以计算出每一个感应点的坐标，通过记录位置信号并传递至显示模块4，可以连续记录抛体运动物体的运动轨迹，测试时在滚球槽2上端释放金属球1，电容屏3接收到小球运动轨迹的感应信号之后,将感应数据转换成电脉冲,传送到电容屏3上的控制模块进行处理，信号先经过控制模块中的低噪声放大器LNA进行放大,然后通过模数转换和解调,最后送到控制模块中的DSP进行数据处理，电容屏3通过串口进行信号的传输，将数据传送至显示模块4并输出金属球1运动轨迹，此装置可以直观准确地观察到物体运动轨迹，可以让金属球1的运动轨迹一目了然的呈现在学生的面前，与传统的方式相比更能让学生印象深刻，牢记住物理原理，理解学习内容。
根据上述实施例，优选地，所述滚球槽2两侧分别靠近金属板6与电容屏3，电容屏3感应必须使接近物与电容屏3之间形成电容效应，因此需要两个条件：接近物必须与电容屏3处于不同的电位或者有足够容纳电荷的能力，利用金属球1与背板形成的电容器使得电容屏3感应金属球1的运动轨迹。
根据上述实施例，优选地，所述金属板6与电容屏3下端设有底座5，用于安装固定金属板6和电容屏3，使其保持竖直平行状态，使金属球1的运动平面与电容屏3靠近并平行。
根据上述实施例，优选地，所述底座5平行设有第一插槽和第二插槽，所述第一插槽与金属板6下端形状相配合，所述第二插槽与电容屏3下端形状相配合，所述金属板6插接于第一插槽内，所述电容屏3插接于第二插槽内，此设置方便实验时对金属板6和电容屏3的定位及拆装，使安装后的金属板6和电容屏3呈竖直平行状态。
一种抛体运动轨迹测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.安装金属板6与电容屏3，将所述滚球槽2尾端水平固定于金属板6与电容屏3之间；
b.释放所述滚球槽2中的金属球1；
c.所述电容屏3的控制模块记录金属球1位置信号并传递至显示模块4；
d.所述显示模块4输出金属球1运动轨迹。
测试时在滚球槽2上端释放金属球1，电容屏3接收到小球运动轨迹的感应信号之后,将感应数据转换成电脉冲,传送到电容屏3上的控制模块进行处理，信号先经过控制模块中的低噪声放大器LNA进行放大,然后通过模数转换和解调,最后送到控制模块中的DSP进行数据处理，电容屏3通过串口进行信号的传输，将数据传送至显示模块4并输出金属球1运动轨迹，此装置可以直观准确地观察到物体运动轨迹，可以让金属球1的运动轨迹一目了然的呈现在学生的面前，与传统的方式相比更能让学生印象深刻，牢记住物理原理，理解学习内容。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种抛体运动轨迹记录仪，其特征在于，包括滚球槽、金属板、电容屏以及显示模块，所述金属板与电容屏相对竖直设置，所述滚球槽尾端水平并延伸至金属板与电容屏之间，所述电容屏包括控制模块，所述控制模块与显示模块电连接。
2.根据权利要求1所述一种抛体运动轨迹记录仪，其特征在于，所述滚球槽两侧分别靠近金属板与电容屏。
3.根据权利要求2所述一种抛体运动轨迹记录仪，其特征在于，所述金属板与电容屏下端设有底座。
4.根据权利要求3所述一种抛体运动轨迹记录仪，其特征在于，所述底座平行设有第一插槽和第二插槽，所述第一插槽与金属板下端形状相配合，所述第二插槽与电容屏下端形状相配合，所述金属板插接于第一插槽内，所述电容屏插接于第二插槽内。
5.一种抛体运动轨迹测试方法，用于如权利要求1至4中任意一项所述的抛体运动轨迹记录仪，其特征在于，包括以下步骤：
a.安装金属板与电容屏，将所述滚球槽尾端水平固定于金属板与电容屏之间；
b.释放所述滚球槽中的金属球；
c.所述电容屏的控制模块记录金属球位置信号并传递至显示模块；
d.所述显示模块输出金属球运动轨迹。
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| US20140205992A1 (en) * | 2013-01-24 | 2014-07-24 | Bryan P. O'Keefe | System and Method for Demonstrating a Path of a Projectile |
| CN105653103A (zh) * | 2014-11-11 | 2016-06-08 | 国民技术股份有限公司 | 外设在电容触屏上的定位方法、装置、触控设备及外设 |
| CN205665935U (zh) * | 2016-07-15 | 2016-10-26 | 王凯 | 平抛抛物线演示仪 |
| CN106898203A (zh) * | 2017-04-28 | 2017-06-27 | 李佳霖 | 抛物运动实验仪和实验仪系统 |
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