CN204650858U - 多功能多级磁力加速器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种教具，即多功能多级磁力加速器。它包括底座，底座上有左右两个活动对接的斜置轨道，轨道内为V型槽结构；左轨道上端绕旋转轴挂接；右轨道底端绕下旋转轴连接，上端背部有支架支撑连接，支架与底板上间隔的卡槽活动卡接；右轨道从底端向上间隔排布有磁铁，磁铁沿V型槽两斜面同极相对成对排布。采用V形加速轨道，保证钢珠间对心碰撞，尽量减小侧面摩擦阻力。解决了轨道过宽或过紧对小球加速效果的影响。在轨道两侧安放强磁铁，以防止钢珠撞击对磁铁寿命的影响。采用磁铁同级相对，提升了磁场强度，作用力更大，加速效果更好。

Description

多功能多级磁力加速器

技术领域

本实用新型涉及一种教具，即多功能多级磁力加速器。

背景技术

在现有技术中，在中学物理教学中，演示实验发挥着非常重要的作用，它形象直观，可以激发学生的求知欲，提高学生的学习兴趣，有利于促进学生对相应知识的理解，对课堂教学有很大帮助。但是，随着网络的发展，学生们对新奇事物的了解也越来越容易，在课堂教学中想要用普普通通的教具来吸引学生越来越困难。面对这一问题，开发，探索新的教具来满足学生探索欲望尤为重要。

现有加速器基本分为利用通电线圈提供的磁场加速和利用永磁体提供的磁场加速两种。也就是电磁炮和“磁炮”。电磁炮制作复杂成本高，需要电源供应，演示条件受到限制；磁炮设计粗糙，存在永磁体易损坏等问题，并且现有的磁力加速器只局限于工艺品制作和简单的实验演示上，细节不够完善。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对上述不足而提供一种多功能多级磁力加速器，利用斜面轨道和自由撞击的铁球演示加速运动。

本实用新型的技术解决方案是：多功能多级磁力加速器，包括底座，底座上有左右两个活动对接的斜置轨道，轨道内为V型槽结构；左轨道上端绕旋转轴挂接；右轨道底端绕下旋转轴连接，上端背部有支架支撑连接，支架与底板上间隔的卡槽活动卡接；右轨道从底端向上间隔排布有磁铁，磁铁沿V型槽两斜面同极相对成对排布。 

右轨道从底端向上间隔排布有五对同极相对圆柱形钕磁铁。

右轨道底端绕的下旋转轴轴端固定有量角器。

右轨道内每对磁铁前端放一个或一个以上铁球。优选为三个。

多功能多级磁力加速器是整合了对心碰撞、动能定理、动能与势能转换、力的合成与分解、平抛与斜抛演示器等现有教具，经过多次改进制作而成。该教具不但能演示上述内容，还可以升级推广为模块化可拆式设计，更便于师生操作和改进，有利于科学探究理念的具体实施。

本实用新型的优点是：1、轨道宽度过小会导致摩擦过大，轨道太宽会使铁球加速方向与运动方向不再同一直线上，影响加速效果。所以采用V形加速轨道，保证铁球间对心碰撞，尽量减小侧面摩擦阻力。解决了轨道过宽或过紧对小球加速效果的影响。2、采用大直径铁球（直径20mm），通过多次实验配以对应圆柱形 (Φ=20mm,h=8mm)大面积钕铁硼强磁铁，保证加速效果明显。使用钕铁硼永磁体提供磁场，摆脱了电源的限制。3、在轨道两侧安放强磁铁，以防止铁球撞击对磁铁寿命的影响。采用磁铁同级相对，提升了磁场强度，作用力更大，加速效果更好。4、采用斜面运动，保证加速前后对比鲜明。5、旋转式同初速度的发射装置，保证条件统一的可见度大。6、加入量角器和支点、卡槽配合构成一个轨道仰角指示器，便于观察与定量计算。

下面将结合附图对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。

附图说明

图1是本实用新型结构简图。

图2是轨道横截面结构简图。

具体实施方式

参见图1、2，零部件名称如下：底座1，左轨道2，右轨道3，旋转轴4，下旋转轴5，支架6，磁铁7，量角器8，铁球9，释放磁铁10，金属挡杆11，卡槽12。

参见图1、2，多功能多级磁力加速器，包括底座1，底座1上有左右两个活动对接的斜置左轨道2、右轨道3，轨道内为V型槽结构。左轨道2上端绕旋转轴4挂接；右轨道3底端绕下旋转轴5连接，左轨道2与之搭接。右轨道3上端背部有支架6支撑连接，支架6与底板1上间隔的卡槽活动卡接，以调整右轨道3斜置角度。右轨道3从底端向上间隔排布有五对磁铁7（数量不限于此），每对磁铁7后面放置三个铁球9（通过金属挡杆11挡住铁球9，图中只在第一对磁铁7后画出了三个铁球9，其它省略了）。磁铁7沿V型槽两斜面同极相对成对排布，提升了磁场强度。右轨道3底端绕的下旋转轴5轴端固定有量角器8，对应右轨道3上有量角指针。可以方便读出右轨道3倾角，便于观察与定量计算。右轨道3内底端放三个铁球9。主要采用亚克力板材料制作而成。

参见图2，在右轨道3加速轨道V型槽上，每组钕铁硼强磁铁7上方对应位置右侧，设置一金属挡杆11，金属挡杆11垂直于加速轨道加速方向，且与轨道上表面保持平行。各金属挡杆11中心所在直线与轨道加速方向也平行，且高于铁球9圆心所在直线，约在铁球9高度4/3处。设置金属挡杆11的目的是将强磁铁组磁场最强处留给上一级的被加速铁球9，使加速效率更高，所以在设置金属挡杆11位置时应考虑金属挡杆11不应阻碍铁球9间对心碰撞，并且在上一级的被加速铁球9球心穿过强磁铁7中心连线被加速磁铁7束缚减速前，可以与这一组加速级中第一枚铁球9发生对心碰撞，在其动能最大时将能量传递至该组被加速铁球9。

在轨道底座1上，设置了三组卡槽，配合支架6可以便捷演示仰角为10、20、30度的演示实验。

实验原理：本教具集合了力的合成，磁能与机械能的转化，以及动量守恒等知识。在左轨道2上端，一颗经光滑斜面加速后向前移动的铁球9被强磁铁吸引，做加速运动，与同等规格的一组三颗铁球9发生弹性碰撞，由于动量守恒原理，最后一颗铁球9继续沿轨道向后运动。此时，铁球9的速度要大于第一颗铁球9被强磁铁吸引前的初始速度。这就是一次利用磁铁7对金属铁的吸引作用进行的加速过程。在这一教具中，共有五组加速磁铁，第一组的铁珠9被加速后向后运动，再次被第二组的强磁铁7吸引，做加速运动，与第二组三颗铁珠9发生碰撞，重复第一次的加速过程。直至最后一组，铁珠9向后飞出。

演示步骤：1、调整轨道角度，依次放置各组铁球9。如上提左轨道2下端，左轨道2绕旋转轴4转，下口朝上，放入铁球9，同时用外置的释放磁铁10吸住铁球9。2、在右轨道3入射斜坡放置三个铁球9，被下金属挡杆11挡住，待发。移开释放磁铁10，铁球9下滑，撞击右轨道3内的三个铁球9，进行了演示实验。3、将各组铁球复位后，可重复步骤1.2.进行下一组演示。

上面描述，只是本实用新型的具体实施方式，各种举例说明不对本实用新型的实质内容构成限制。

Claims (4)

1.一种多功能多级磁力加速器，其特征在于：包括底座（1），底座（1）上有两个活动对接的斜置左轨道（2）和右轨道（3），轨道内为V型槽结构；左轨道（2）上端绕旋转轴（4）挂接；右轨道（3）底端绕下旋转轴（5）连接，上端背部有支架（6）支撑连接，支架（6）与底板（1）上间隔的卡槽活动卡接；右轨道（3）从底端向上间隔排布有磁铁（7），磁铁（7）沿V型槽两斜面同极相对成对排布。

2.按照权利要求1所述的多功能多级磁力加速器，其特征在于右轨道（3）从底端向上间隔排布有五对同极相对圆柱形钕磁铁（7）。

3.按照权利要求1或2所述的多功能多级磁力加速器，其特征在于在右轨道（3）底端绕的下旋转轴（5）轴端固定有量角器（8），对应右轨道（3）上有量角指针。

4.按照权利要求3所述的多功能多级磁力加速器，其特征在于右轨道（3）内每对磁铁（7）前端放一个或一个以上铁球（9）。