CN1845210B - 能量转化演示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能量转化演示装置，在竖直平面圆周轨道设置一位于该装置最高点的进口端及一低于该进口端的出口端，该出口端与模拟行星运动轨道的外圆周相切且从出口端抛出的钢球能沿模拟行星轨道的外圆周切向方向落入；模拟行星运动轨道的出口端正对水平面圆周轨道的进口端，且该进口端与水平面成一斜角，水平面圆周轨道的出口端连接一放置两个紧挨钢球的碰撞轨道；碰撞轨道的出口端处放置数个可被从出口端出来的钢球碰倒的多米诺骨牌，且在最后一个多米诺骨牌处设置一可被骨牌碰到而启闭的声光转换装置开关。该装置可以非常生动形象的演示物体的各种能量的相互转化关系。

Description

能量转化演示装置

技术领域

本发明涉及一种教学演示装置，具体的讲，涉及一种用来在中学物理课教学中用来演示能量转换的演示装置。

背景技术

在高中物理教学中让学生掌握“各种能量可以相互转化”这一观点是十分必要的，尤其是上海高中物理教材的“序言”和“机械能”两个章节中都要求教师在课堂上演示各种能量相互转化的关系。做好这个演示实验，不但可以帮助学生理解“各种能量可以相互转化”这个十分重要的观点，同时可以引起学生学习物理学的浓厚兴趣和强烈的求知欲，对于一个学生来说，这个实验是非常必要的。但是目前国内还没有生产出类似的实验装置。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种能量转化演示装置，该装置非常生动形象直观的演示了物体的动能、重力势能、声能、光能、电能等各种能量形式的相互转化。

为了达到上述目的，本发明采用了下述技术方案：

一种能量转化演示装置，在一底板上顺次设置一竖直平面圆周轨道、一模拟行星运动轨道、一水平面圆周轨道、一碰撞轨道、数个多米诺骨牌、一声光转换装置及三个钢球；所述竖直平面圆周轨道设置一位于该装置最高点的进口端及一低于该进口端的出口端，该出口端与模拟行星运动轨道的外圆周相切且从出口端抛出的钢球能沿模拟行星轨道的外圆周切向方向落入；所述模拟行星运动轨道的出口端正对水平面圆周轨道的进口端，且该进口端与水平面成一斜角，水平面圆周轨道的出口端连接一放置两个紧挨钢球的碰撞轨道；所述碰撞轨道的出口端处放置数个可被从碰撞轨道的出口端出来的钢球碰倒的多米诺骨牌，且在最后一个多米诺骨牌处设置一可被骨牌碰到而启闭的声光转换装置开关。

声光转换装置为并联连接的一发光二极管与一发声器。

模拟行星运动轨道为一漏斗。

本发明的有益效果在于：该能量转化演示装置利用固定轨道使物体在竖直平面内做圆周运动、斜抛运动、模拟行星运动、在水平面内做圆周运动、弹性碰撞和骨牌能量传递等运动，非常生动形象直观的向学生演示了物体的动能、重力势能、声能、光能、电能等各种能量形式的相互转化，对于学生消化理解能量转化关系有很大的帮助，且本装置结构简单、操作方便、可拆卸，体积小，便于教师携带，不需调试，便于推广。

附图说明

图1为本发明的整体结构图。

附图标号说明：

1-底板                    2-竖直平面圆周轨道

3-模拟行星运动轨道        4-水平面圆周轨道

5-碰撞轨道                6-多米诺骨牌

7-声光转换装置开关        8-声光转换装置

9-发光二级管              10-发声器

11-支架                   12-钢球

具体实施方式

下面结合附图说明与具体实施方式对本发明做进一步说明：

如图1所示，一种能量转化演示装置，在一底板1上顺次设置一竖直平面圆周轨道2、一模拟行星运动轨道3、一水平面圆周轨道4、一碰撞轨道5、数个多米诺骨牌6、一声光转换装置8及三个钢球12；上述轨道2、3、4、5可以为金属圆管或者半圆形的金属凹槽或者两根平行铁丝绕制。竖直平面圆周轨道2设置一位于该能量转化演示装置最高点的进口端及一低于该进口端的出口端，该出口端与模拟行星运动轨道3的外圆周相切且从出口端抛出的钢球12能沿模拟行星运动轨道3的外圆周切向方向处落入，所述模拟行星运动轨道3可以为一漏斗。这样，钢球12从位于最高点的进口端沿轨道滚下时，重力势能转化为动能，从稍低于进口端的出口端抛出时，正好沿漏斗的敞口端的圆周切向方向落入，从而保证钢球12能够在漏斗内有足够长时间做模拟行星运动，不至于使钢球12落入漏斗后即从漏斗的中间出口端出去；所述模拟行星运动轨道3的出口端正对水平面圆周轨道4的进口端，且该进口端与水平面成一斜角，因为模拟行星运动轨道3内出来的钢球12的势能、动能基本消耗掉了，设置进口端与水平面成一斜角，可以使钢球12在滚下时的势能转化为动能，从而碰撞放置在碰撞轨道5上的两个紧挨钢球12；这样，就会有一个钢球获得动能，从碰撞轨道5的出口端处冲出，碰撞轨道5的出口端处放置数个多米诺骨牌6，从出口端出来的钢球12碰倒该多米诺骨牌6，碰到声光转换装置开关7，从而启动声光转换装置8，使其发出声音并发出亮光，声光转换装置8为并联连接的一发光二极管9与一发声器10。

本实验装置的演示过程是：首先，将两个钢球12摆放在碰撞轨道5上，另一个钢球12摆放在竖直轨道2的进口端处，然后将钢球12轻轻的推下轨道2。这时钢球12就会沿轨道2做竖直平面的圆周运动，从其出口端抛出做斜抛运动，并落到模拟行星运动轨道3中，做类似行星运动，直到速度减为零时，从模拟行星运动轨道3容器底面的小孔出来落到水平轨道4上作圆周运动，在经过碰撞轨道5时，与另外两个小球12做弹性碰撞而停止运动。此时末端的小球12因获得能量而运动，并从轨道运动出去与骨牌6相撞，把能量传递给最后一块骨牌，最后一块骨牌倒下时会触动声光开关7，声、光同时被启动，实现电、声、光的转化。

本实验装置所有的零部件都安装在底板1上，竖直平面圆周轨道2、模拟行星运动轨道3、水平面圆周轨道4、碰撞轨道5、声光转换装置8都用螺丝固定在支架11上，所有支架11都用螺丝与底板1相连。多米诺骨牌6直接摆放在底板1上，声电开关7插在底板1的凹槽内。声光转换装置是把一个发光二极管9并联在发声器10上，然后安装在用有机玻璃做的盒子里。模拟行星运动轨道3是由塑料制成的漏斗。本实验的底板可以用木材、金属、塑料等材料制成，其长、宽在30-50厘米之间；水平轨道可用金属、塑料、木材、有机玻璃等材料制成，其半径在5-100厘米之间；支架用金属、塑料、木材等制成，它可以用螺丝、胶粘、捆绑的方式与轨道相连；声光转换装置8可以用生日卡或音乐卡里的发声器制作。

本发明的一个优选实施例是如图1所示的装置。底板1是由30cm×50cm的木板制成，装置的高度40cm；钢球直径为2cm，竖直轨道2、水平轨道4、碰撞轨道5由两根直径0.25cm铜丝平行绕制，竖直圆周轨道、水平圆周轨道直径分别为10cm、12cm，两条轨道之间用同样粗细的半圆形铜丝焊接；支架11由直径0.4cm的铜丝制成，模拟行星运动轨道3由直径为10cm的塑料漏斗充当。多米诺骨牌6用5cm×3cm×0.5cm的有机玻璃制成；声光转换装置8是把一个发光二极管9并联在一个生日贺卡的发声器10上，然后用胶粘接在有机玻璃板上而制成的。

Claims (3)

1.一种能量转化演示装置，在一底板(1)上顺次设置一竖直平面圆周轨道(2)、一模拟行星运动轨道(3)、一水平面圆周轨道(4)、一碰撞轨道(5)、数个多米诺骨牌(6)、一声光转换装置(8)及三个钢球(12)，其特征在于：所述竖直平面圆周轨道(2)设置一位于该装置最高点的进口端及一低于该进口端的出口端，该出口端与模拟行星运动轨道(3)的外圆周相切且从出口端抛出的钢球(12)能沿模拟行星运动轨道(3)的外圆周切向方向落入；所述模拟行星运动轨道(3)的出口端正对水平面圆周轨道(4)的进口端，且该进口端与水平面成一斜角，水平面圆周轨道(4)的出口端连接一放置两个紧挨钢球(12)的碰撞轨道(5)；所述碰撞轨道(5)的出口端处放置数个可被从碰撞轨道(5)的出口端出来的钢球(12)碰倒的多米诺骨牌(6)，且在最后一个多米诺骨牌(6)处设置一可被骨牌(6)碰到而启闭的声光转换装置开关(7)。

2.根据权利要求1所述的一种能量转化演示装置，其特征在于：所述声光转换装置(8)为并联连接的一发光二极管(9)与一发声器(10)。

3.根据权利要求1所述的一种能量转化演示装置，其特征在于：所述模拟行星运动轨道(3)为一漏斗。