CN203490872U - 一种运动合成演示器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于教学实验装置领域，具体涉及一种能定量显示和控制物体运动时间、描绘出各种运动轨迹从而说明运动合成原理的运动合成演示器。包括底板，所述底板上下边缘各设有一水平轨道，所述上下水平轨道之间设置有可沿水平轨道滑动的框架，所述框架上设置有纵向轨道，所述纵向轨道底部铰接于框架底部，所述框架上部横向设置有槽口一，所述纵向轨道上部纵向轨道长度方向设置有槽口二，所述纵向轨道上部通过穿过槽口二并可沿槽口一滑动的移动螺栓连接，所述纵向轨道上设置有可沿纵向轨道滑动的模型，所述模型上设置有在移动过程中可在底板上绘制轨迹线的笔。该演示器不仅能描绘出物体做各种运动的轨迹，而且能定量显示和控制物体运动的时间。并定量演示说明运动合成的原理以及运动的等时性和独立性，还可以演示互成任意夹角的两直线运动的合成。

Description

一种运动合成演示器

技术领域

本实用新型属于教学实验装置领域，具体涉及一种能定量显示和控制物体运动时间、描绘出各种运动轨迹从而说明运动合成原理的运动合成演示器。 

背景技术

现行中学教科书中用来演示运动合成的实验装置不能描绘物体的运动轨迹。目前，教学中用来演示说明运动合成的实验教具存在着只能描绘物体做直线运动轨迹，不能描绘物体做匀速直线运动的轨迹、不能演示两个互成任意夹角的直线运动的合成、不能控制和显示物体运动的时间、无法定量演示说明合运动与分运动的关系以及运动的等时性和独立性等缺点。 

实用新型内容

本实用新型的目的是针对上述问题提供一种运动合成演示器。 

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的： 

一种运动合成演示器，包括底板，所述底板上下边缘各设有一水平轨道，所述上下水平轨道之间设置有可沿水平轨道滑动的框架，所述框架上设置有纵向轨道，所述纵向轨道底部铰接于框架底部，所述框架上部横向设置有槽口一，所述纵向轨道上部纵向轨道长度方向设置有槽口二，所述纵向轨道上部通过穿过槽口二并可沿槽口一滑动的移动螺栓连接，所述纵向轨道上设置有可沿纵向轨道滑动的模型，所述模型上设置有在移动过程中可在底板上绘制轨迹线的笔。

作为优选，所述框架一侧设置有水平电机，所述水平电机通过拉线一带动框架沿水平轨道滑动。水平电机上设置有大轮和小轮，可通过大小轮之间的交换使用来改变模型水平方向的运动速度。 

作为优选，所述纵向轨道上端设置有纵向电机，所述纵向电机通过拉线二带动模型沿纵向轨道滑动。 

作为优选，：所述底板上位于纵向轨道一侧设置有滑轮一，所述纵向轨道一侧设置有通过跨过滑轮一的拉线一与其连接的重物一。 

作为优选，所述框架上端设置有滑轮二，所述模型一侧设置有通过跨过滑轮二的拉线二与其连接的重物二。 

作为优选，所述底板上设置有可控制水平电机和纵向电机运转时间的电机控制元件。 

作为优选，所述电机控制元件包括时间继电器、电源开关、纵向开关、水平开关、显示器和电源插头。 

显示器可显示运动时间。 

作为优选，所述模型为小船模型，所述笔为白板笔，所述小船模型上设置有可以对白板笔进行缓冲复位的弹簧。 

作为优选，所述纵向轨道底部通过转轴铰接于框架底部。 

作为优选，所述框架和小船模型通过轨道滑轮分别设置于水平轨道和纵向轨道上。

运动合成演示器利用带有白板笔的小船模型即小船在电机的拉动下，同时沿固定的水平轨道和可动的纵向轨道两个方向做匀速直接运动，而在底板上描绘出小船运动的轨迹；当通过与电机串联的时间继电器以及显示器以记录小船运动的时间，通过水平电机的大小轮改变小船水平方向的运动速度，但不影响小船竖直方向速度，从而定量说明其合运动为物体分别在这两个方向上分运动的矢量和，以及运动具有等时性和独立性。当用重物通过拉线拉动纵向轨道，使其在水平方向做匀加速直线运动，同时电机拉动小船沿纵向轨道做匀速直线运动，描绘出小船合运动的轨迹为曲线。在演示过程中还可通过转动纵向轨道，使其与水平轨道成任意夹角，可以演示互成任意夹角的两直线运动的合成。 

综上所述，本实用新型具有以下有益效果： 

1、该演示器不仅能描绘出物体做各种运动的轨迹，而且能定量显示和控制物体运动的时间。并定量演示说明运动合成的原理以及运动的等时性和独立性，还可以演示互成任意夹角的两直线运动的合成。

2、该演示器结构简单明了，操作灵活简便，描绘的轨迹清晰准确、形象直观，可见度大，演示内容多。能很好地帮助学生理解和掌握常见的几种运动的合成原理，突破运动合成这一教学难点，具有较好的教学效果，适合推广。 

附图说明

图1是运动合成演示器实施例一结构示意图； 

图2是运动合成演示器实施例二结构示意图；

图3是运动合成演示器实施例三结构示意图；

图4是运动合成演示器实施例四结构示意图；

图5是运动合成演示器实施例五结构示意图；

图6是本实用新型的电路原理示意图；

图7是纵向轨道结构示意图；

图8是框架结构示意图；

图9是小船模型结构示意图；

图10是图9中Ⅲ－Ⅲ剖视结构示意图；

图11是图1中Ⅰ－Ⅰ和图7中Ⅱ－Ⅱ剖视结构示意图。

图中，1－框架，2－水平轨道，3－纵向轨道，4－滑轮二，5－纵向电机，6－拉线二，7－移动螺栓，8－小船模型，9－白板笔，10－滑轮一，11－拉线一，12－水平电机，13－小轮，14－时间继电器，15－电源开关，16－纵向开关，17－水平开关，18－电源插头，19－底板，20－转轴，21－轨迹线一，22－轨道滑轮，23－弹簧，24－槽口一，241－槽口二，25－重物一，26－重物二，27－轨迹线二，28－轨迹线三，29－轨迹线四，30－轨迹线五，31－铝板。 

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。 

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。 

实施例一： 

如附图1、6、7、8、9、10、11所示一种运动合成演示器，包括底板19，底板19上下边缘各设有一水平轨道2，上下水平轨道2之间设置有可沿水平轨道2滑动的框架1，框架1上设置有纵向轨道3，纵向轨道3底部通过转轴20铰接于框架1底部。框架1和小船模型8通过轨道滑轮22分别设置于水平轨道2和纵向轨道3上。

框架1上部横向设置有槽口一24，纵向轨道3上部纵向轨道3长度方向设置有槽口二241，纵向轨道3上部通过穿过槽口二241并可沿槽口一24滑动的移动螺栓7连接，纵向轨道3上设置有可沿纵向轨道3滑动的模型，模型上设置有在移动过程中可在底板19上绘制轨迹线的笔。模型为小船模型8，笔为白板笔9，小船模型8上设置有可以对白板笔9进行缓冲复位的弹簧23。 

框架1一侧设置有水平电机12，水平电机12通过拉线一11带动框架1沿水平轨道2滑动。水平电机自身的主轮即大轮还设置有小轮13，本实施例将拉线一11跨过小轮13设置。 

纵向轨道3上端设置有纵向电机5，纵向电机5通过拉线二6带动模型沿纵向轨道3滑动。纵向轨道3上端设置有铝板31，纵向电机设置设置有铝板31上。 

底板19上设置有可控制水平电机12和纵向电机5运转时间的电机控制元件。电机控制元件包括时间继电器14、电源开关15、纵向开关16、水平开关17、显示器和电源插头18。 

纵向电机5和水平电机12先分别与纵向开关16和水平开关17串联后并联，再通过时间继电器14的控制极与时间继电器并联经电源开关15和电源插头18接入220V交流电源上。 

把电源插头18接入220V交流电源上，设定需要的时间，依次找开水平开关17和电源开关15，水平电机12在与之串联的时间继电器14的控制下，通过拉线一11带动框架1、纵向轨道3上的小船模型8沿水平轨道2做匀速直线运动，设置在小船上的白板笔9在底板19上描绘出小船在水平方向的运动轨迹线一21，后依次打开纵向开关16和电源开关15，纵向电机5在与之串联的时间继电器14的控制下，通过拉线二6带动小船沿纵向轨道3做匀速直线运动，白板笔9描绘出小船在竖直方向运动的轨迹线一21。再同时打开纵向开关16、水平开关17和电源开关15，让小船在相同时间内同时参与水平方向和垂直方向做匀速直线运动，白板笔9描绘出小船合运动的轨迹线一21。可看出在相同时间内合运动正好为两分运动的矢量和。从而说明两相互垂直的匀速直线运动的合运动仍为匀速直线运动，且合运动和分运动遵守平行四边形法则，以及合运动与分运动具有等时性。 

实施例二： 

如附图2所示与上述实施例不同处在于，将拉线一11从水平电机12的小轮13上改接到大轮上，增大水平方向速度，重做实施例一中的操作，白板笔9在底板19上描绘出小船模型8运动的轨迹线二27。可看到在相同时间内水平方向位移发生了改变，但竖直方向不变。从而说明水平方向速度不影响竖直方向速度，即运动具有独立性。

实施例三： 

如图３所示与上述实施例不同在于，松开移动螺栓7，将纵向轨道3绕转轴20转动到与水平轨道2成某一夹角θ并用移动螺栓7固定在框架1上。重做第一个实施例中的操作，白板笔9在底板19上描绘出小船模型8运动的轨迹线三28。从而说明互成任意夹角θ的两匀速直线运动的合运动仍为匀速直线运动，并同样遵守平行四边形法则。

实施例四： 

如图4所示与上述实施例不同处在于，底板19上位于纵向轨道一侧设置有滑轮一10，纵向轨道3一侧设置有通过跨过滑轮一10的拉线一11与其连接的重物一25。将纵向轨道3用移动螺栓7垂直固定在框架1上。把拉线一11从电机12上解下并系上重物一25，通过滑轮一10拉动框架1、纵向轨道3和小船模型8在水平方向做匀加速直线运动，同时依次打开纵向开关16和电源开关15，纵向电机5带动小船模型8同时沿竖直方向做匀速直线运动，白板笔9在底板19上描绘出小船模型8运动的轨迹线四29。从而说明相互垂直的匀速直线运动和匀速加速直线运动的合运动为曲线运动。

实施例五： 

如图5所示与上述实施例不同处在于，框架1上端设置有滑轮二4，模型一侧设置有通过跨过滑轮二4的拉线二6与其连接的重物二26。将拉线二6和拉线一11从两电机上解下并分别系上重物二26和重物一25，分别通过滑轮二4和滑轮一10使小船模型8同时在水平方向和竖直方向都做匀加速直线运动，白板笔9在底板19上描绘出小船模型8合运动的轨迹线五30为一条倾斜的直线。从而说明两个初速度为零的匀加速直线运动的合运动仍为匀加速直线运动。

该演示器不仅能描绘出物体做各种运动的轨迹，而且能定量显示和控制物体运动的时间。并定量演示说明运动合成的原理以及运动的等时性和独立性，还可以演示互成任意夹角的两直线运动的合成。 

Claims (10)

1.一种运动合成演示器，包括底板（19），其特征在于：所述底板（19）上下边缘各设有一水平轨道（2），所述上下水平轨道（2）之间设置有可沿水平轨道（2）滑动的框架（1），所述框架（1）上设置有纵向轨道（3），所述纵向轨道（3）底部铰接于框架（1）底部，所述框架（1）上部横向设置有槽口一（24），所述纵向轨道（3）上部纵向轨道（3）长度方向设置有槽口二（241），所述纵向轨道（3）上部通过穿过槽口二（241）并可沿槽口一（24）滑动的移动螺栓（7）连接，所述纵向轨道（3）上设置有可沿纵向轨道（3）滑动的模型，所述模型上设置有在移动过程中可在底板（19）上绘制轨迹线的笔。

2.根据权利要求1所述一种运动合成演示器，其特征在于：所述框架（1）一侧设置有水平电机（12），所述水平电机（12）通过拉线一（11）带动框架（1）沿水平轨道（2）滑动。

3.根据权利要求2所述一种运动合成演示器，其特征在于：所述纵向轨道（3）上端设置有纵向电机（5），所述纵向电机（5）通过拉线二（6）带动模型沿纵向轨道（3）滑动。

4.根据权利要求1所述一种运动合成演示器，其特征在于：所述底板（19）上位于纵向轨道一侧设置有滑轮一（10），所述纵向轨道（3）一侧设置有通过跨过滑轮一（10）的拉线一（11）与其连接的重物一（25）。

5.根据权利要求1所述一种运动合成演示器，其特征在于：所述框架（1）上端设置有滑轮二（4），所述模型一侧设置有通过跨过滑轮二（4）的拉线二（6）与其连接的重物二（26）。

6.根据权利要求3所述一种运动合成演示器，其特征在于：所述底板（19）上设置有可控制水平电机（12）和纵向电机（5）运转时间的电机控制元件。

7.根据权利要求6所述一种运动合成演示器，其特征在于：所述电机控制元件包括时间继电器（14）、电源开关（15）、纵向开关（16）、水平开关（17）、显示器和电源插头（18）。

8.根据权利要求1－7任一权利要求所述一种运动合成演示器，其特征在于：所述模型为小船模型（8），所述笔为白板笔（9），所述小船模型（8）上设置有可以对白板笔（9）进行缓冲复位的弹簧（23）。

9.根据权利要求8所述一种运动合成演示器，其特征在于：所述纵向轨道（3）底部通过转轴（20）铰接于框架（1）底部。

10.根据权利要求8所述一种运动合成演示器，其特征在于：所述框架（1）和小船模型（8）通过轨道滑轮（22）分别设置于水平轨道（2）和纵向轨道（3）上。

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