CN115497363A - 一种平抛运动科普演示装置和演示系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种平抛运动科普演示装置和演示系统,发射机构用于将小球水平发射,下落演示件悬挂在框架上且位于小球的水平发射路线上;演示时,参与者通过互动,触发发射机构使得小球水平射出,同时下落演示件落下,使得参与者观察到平抛小球总是能与下落演示件相遇,进而引导观众采用观察法、比较法,让观众在观察、参与、探究过程中,了解平抛运动的特性,在普及科普知识的同时,培养观众探索的精神。
Description
技术领域
本发明涉及科普演示技术领域,尤其涉及一种平抛运动科普演示装置。
背景技术
物体以一定的初速度水平方向抛出,如果物体仅受重力作用,这样的运动叫做平抛运动。平抛运动的物体,由于所受的合外力为恒力,所以是匀变速曲线运动,平抛物体的运动轨迹为一抛物线。现有的科普装置,通常只采用演示物体平抛曲线的方式,配以科普老师的讲解。这种演示方式单一,一方面无法引起观众的兴趣,另一方面,这种装置也无法进行互动。
发明内容
为解决背景技术中存在的技术问题,本发明提出一种平抛运动科普演示装置和演示系统。
本发明提出的一种平抛运动科普演示装置,包括:发射机构、小球和至少一个下落演示件;
发射机构用于将小球水平发射,下落演示件悬挂在框架上且位于小球的水平发射路线上。
优选地,发射机构包括发射轨道,发射轨道包括倾斜布置的加速段和水平设置的发射段,所述加速段位于所述发射段远离下落演示件一侧且其较低端与所述发射段连接。
优选地,发射机构还包括用于对小球初始位置进行定位的挡球组件,挡球组件安装在所述加速段上端。
优选地,下落演示件中部设有供小球穿过的开口。
优选地,包括多个下落演示件,多个下落演示件向远离发射机构的方向上依次设置。
优选地,还包括收集盘,收集盘位于下落演示件下方。
优选地,收集盘上设有用于收集下落演示件的收集槽。
本发明中,所提出的平抛运动科普演示装置,发射机构用于将小球水平发射,下落演示件悬挂在框架上且位于小球的水平发射路线上;演示时,参与者通过互动,触发发射机构使得小球水平射出,同时下落演示件落下,使得参与者观察到平抛小球总是能与下落演示件相遇,进而引导观众采用观察法、比较法,让观众在观察、参与、探究过程中,了解平抛运动的特性,在普及科普知识的同时,培养观众探索的精神。
本发明还提出一种平抛运动科普演示系统,包括框架和上述的平抛运动科普演示装置;所述平抛运动科普演示装置位于框架内,框架外壁设有位于所述平抛运动科普演示装置一侧的观察窗。
优选地,框架上设有电磁铁,下落演示件上端设有与电磁铁磁性配合的吸附部。
优选地,所述发射段末端设有用于检测小球的传感器,电磁铁根据传感器的检测信号通/断以使下落演示件下落。
优选地,框架内还设有演示屏幕,演示屏幕位于所述平抛运动演示装置远离观察窗一侧。
本发明中,所提出的平抛运动科普演示系统,其技术效果与上述演示装置类似,因此不再赘述。
附图说明
图1为本发明提出的一种平抛运动科普演示系统的小球初始下落状态的结构示意图。
图2为本发明提出的一种平抛运动科普演示系统的小球与下落演示件相遇状态的结构示意图。
图3为图1的截面结构示意图。
图4为图3的截面结构示意图。
具体实施方式
如图1至4所示,图1为本发明提出的一种平抛运动科普演示系统的小球初始下落状态的结构示意图,图2为本发明提出的一种平抛运动科普演示系统的小球与下落演示件相遇状态的结构示意图,图3为图1的截面结构示意图,图4为图3的截面结构示意图。
参照图1至4,本发明提出的一种平抛运动科普演示装置,包括:发射机构、小球10和至少一个下落演示件20;
发射机构用于将小球10水平发射,下落演示件20悬挂在框架上且位于小球10的水平发射路线上。
本实施例的平抛运动科普演示装置的具体演示过程中,在发射机构水平发射小球的同时,下落演示件同时下落,观众能够观察到二者相遇,吸引观众探究这种现象发生的原因,进而了解平抛运动的原理。平抛运动的物体,由于所受的合外力为恒力,所以是匀变速曲线运动,平抛物体的运动轨迹为一抛物线。平抛运动可视为以下两个运动的合运动:(1)物体在水平方向上不受外力,由于惯性而做初速度不变的匀速直线运动;(2)物体在竖直方向上初速度为零,只受重力作用而做的自由落体运动。这两个分运动各自独立,又是同时进行,具有分运动的独立性和等时性。
在本实施例中,所提出的平抛运动科普演示装置,发射机构用于将小球水平发射,下落演示件悬挂在框架上且位于小球的水平发射路线上;演示时,参与者通过互动,触发发射机构使得小球水平射出,同时下落演示件落下,使得参与者观察到平抛小球总是能与下落演示件相遇,进而引导观众采用观察法、比较法,让观众在观察、参与、探究过程中,了解平抛运动的特性,在普及科普知识的同时,培养观众探索的精神。
在发射装置的具体实施方式中,发射机构包括发射轨道1,发射轨道1包括倾斜布置的加速段和水平设置的发射段,所述加速段位于所述发射段远离下落演示件20一侧且其较低端与所述发射段连接;小球放置在发射轨道上,首先通过倾斜布置的加速段加速,然后通过水平布置的发射段发射,实现小球的水平发射。结构简单,能够反复使用,不易损坏。
进一步地,发射机构还包括用于对小球10初始位置进行定位的挡球组件,挡球组件安装在所述加速段上端;通过对挡球组件进行控制,能够实现小球的自动发射。
为了提高演示效果,下落演示件20中部设有供小球10穿过的开口;小球平抛出的同时,下落演示件同步下落,当小球平抛至下落演示件所在的水平位置时,下落演示件也同时下落至相同高度,此时小球穿过下落演示件中间的开口继续向前移动,从而吸引观众参与以实现科普的目的。
在具体演示方式中,本实施例包括多个下落演示件20,多个下落演示件20向远离发射机构的方向上依次设置;这样,观众能够观察到,在小球平抛路线上,依次穿过多个演示件中部的开口,从而进一步吸引观众探究其演示原理。
在其他具体实施方式中,还包括收集盘30,收集盘30位于下落演示件20下方,用于收集下落演示件。进一步地,收集盘30上设有用于收集下落演示件20的收集槽,为下落演示件落地提供缓冲,为下落演示件定位,避免落地时相互碰撞造成损坏。
为了提高互动演示效果,本实施例还提出一种平抛运动科普演示系统,包括框架2和上述的平抛运动科普演示装置;所述平抛运动科普演示装置位于框架2内,框架2外壁设有位于所述平抛运动科普演示装置一侧的观察窗21。
在下落演示件的具体安装方式中,框架2上设有电磁铁,下落演示件20上端设有与电磁铁磁性配合的吸附部;通过电磁铁通断电即可实现多下落演示件下落时间的控制。
在进一步具体控制方式中,所述发射段末端设有用于检测小球10的传感器,电磁铁根据传感器的检测信号断开以使下落演示件20下落。由于当小球从发射段水平射出时,传感器检测到小球的信号,电磁铁即根据该检测信号断开,使下落演示件20下落。因此,教育活动的探究环节中,将小球从发射轨道的加速段任意位置释放,尽管每次释放高度不同,小球获得的平抛运动初速度不同,但小球仍可以与下落演示件顺利相遇。从而实现观众参与科普互动,提高科普演示效果。
具体地,传感器可采用光电开关。
此外,框架2内还设有演示屏幕3,演示屏幕3位于所述平抛运动演示装置远离观察窗一侧。演示结束后,可通过演示屏幕播放平抛小球与下落演示件相遇的慢放视频、原理动画等内容,进一步提高科普效果。
本实施例所提出平抛运动科普演示系统,对科学原理进行“分解-体验-认知”的创新展项。它和中学物理课程紧密结合,将观察法、比较法融入互动设计。该展项采用小球穿下落演示件开口的方式激发观众挑战、探究的热情,让观众直观的了解小球运动的轨迹。演示屏幕描绘的抛物线将平抛运动轨迹可视化,让观众进一步了解平抛运动的特性。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种平抛运动科普演示装置,其特征在于,包括:发射机构、小球(10)和至少一个下落演示件(20);
发射机构用于将小球(10)水平发射,下落演示件(20)悬挂在框架上且位于小球(10)的水平发射路线上。
2.根据权利要求1所述的平抛运动科普演示装置,其特征在于,发射机构包括发射轨道(1),发射轨道(1)包括倾斜布置的加速段和水平设置的发射段,所述加速段位于所述发射段远离下落演示件(20)一侧且其较低端与所述发射段连接;
优选地,发射机构还包括用于对小球(10)初始位置进行定位的挡球组件,挡球组件安装在所述加速段上端。
3.根据权利要求1所述的平抛运动科普演示装置,其特征在于,下落演示件(20)中部设有供小球(10)穿过的开口。
4.根据权利要求1或3所述的平抛运动科普演示装置,其特征在于,包括多个下落演示件(20),多个下落演示件(20)向远离发射机构的方向上依次设置。
5.根据权利要求1所述的平抛运动科普演示装置,其特征在于,还包括收集盘(30),收集盘(30)位于下落演示件(20)下方。
6.根据权利要求5所述的平抛运动科普演示装置,其特征在于,收集盘(30)上设有用于收集下落演示件(20)的收集槽。
7.一种平抛运动科普演示系统,其特征在于,包括框架(2)和根据权利要求1-6任一项所述的平抛运动科普演示装置;所述平抛运动科普演示装置位于框架(2)内,框架(2)外壁设有位于所述平抛运动科普演示装置一侧的观察窗(21)。
8.根据权利要求7所述的平抛运动科普演示系统,其特征在于,框架(2)上设有电磁铁,下落演示件(20)上端设有与电磁铁磁性配合的吸附部。
9.根据权利要求8所述的平抛运动科普演示系统,其特征在于,所述发射段末端设有用于检测小球(10)的传感器,电磁铁根据传感器的检测信号断开以使下落演示件(20)下落。
10.根据权利要求7所述的平抛运动科普演示系统,其特征在于,框架(2)内还设有演示屏幕(3),演示屏幕(3)位于所述平抛运动演示装置远离观察窗一侧。
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