CN205264184U - 一种伽利略重力斜面演示仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种伽利略重力斜面演示仪,包括:底座、倾斜设于底座上的轨道板、可沿轨道板滚下的金属球、以及记录金属球滚落时间的计时器,计时器与一控制其开启的第一计时开关连接,轨道板的底部设有控制该计时器关闭的第二计时开关,第二计时开关可被金属球撞击触发。轨道板的顶部设有可与金属球吸合的电磁铁,电磁铁与第一计时开关连接,且第一计时器控制电磁铁的通电与断电。本实用新型不仅能对实验过程精确计时,且能分别进行不同倾角、两个或多个金属球的演示以及定量分析实验。
Description
技术领域
本实用新型涉及教学用具技术领域,尤其涉及一种伽利略重力斜面演示仪。
背景技术
在高中物理教学中,无论是牛顿第一定律、自由落体运动规律、还是机械能守恒的教学中,都可能涉及伽利略理想斜面的实验思想。为了加深学生对该实验的理解,教师一般会采用常规的实验装置来辅助教学,现有实验装置及其方案有些必须在轨道倾角较小(一般不大于10o)时才能进行实验探究,通常利用打点计时器、节拍器、人工按表计时、滴水法等计时方式,上述的计时方式均存在研究对象受限、计时误差较大的缺陷,致使实验装置的科学性、直观性较差。
实用新型内容
为解决上述技术问题,本实用新型提出一种伽利略重力斜面演示仪,该演示仪不仅能对实验过程精确计时,且能分别进行不同倾角、多个金属球的演示以及定量分析实验。
本实用新型采用的技术方案是,设计一种伽利略重力斜面演示仪,包括:底座、倾斜设于底座上的轨道板、可沿轨道板滚下的金属球、以及记录金属球滚落时间的计时器,计时器与一控制其开启的第一计时开关连接,轨道板的底部设有控制该计时器关闭的第二计时开关,第二计时开关可被金属球撞击触发。轨道板的顶部设有可与金属球吸合的电磁铁,电磁铁与第一计时开关连接,且第一计时器控制电磁铁的通电与断电。
其中,第一计时开关为常闭开关,第一计时开关常闭状态时电磁铁保持通电、计时器保持关闭。
优选的,轨道板中间设有向内凹陷的滑道,金属球在滑道内向下滚动,第二计时开关设置在滑道底端。
优选的,轨道板与底座之间设有可调节轨道板倾角的调节结构。
在一实施例中,调节结构包括:设于底座上用于定位轨道板底端的一对连接耳、分别设于轨道板底端两侧的弧形槽、螺纹配合设于连接耳上的锁紧螺钉,轨道板的底端位于该对连接耳之间,所述锁紧螺钉的末端可穿过连接耳伸入该弧形槽中。
优选的,底座上并排设有至少两个轨道板,每个轨道板的顶部同一位置设有电磁铁,每个轨道板的底部同一位置设有第二计时开关。
与现有技术相比,本实用新型具备以下优点:
1、计时器的通断由第一计时开关和第二计时开关控制,可以实现精确记录金属球从静止开始运动到轨道板底部的时间,使得实验数据更直观,便于对自由落体的运动规律进行科学探究;
2、轨道板的倾斜角度可调节变化,使演示仪能完成轨道板倾角在0°~90°范围内的多种演示实验;
3、底座上可并排设置两个或多个轨道板,以实现不同质量小球的运动情况对比,演示实验更直观、便于理解、利于探究。
附图说明
下面结合实施例和附图对本实用新型进行详细说明,其中:
图1是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示,本实用新型提出的伽利略重力斜面演示仪,包括:底座1、倾斜设于底座1上的轨道板2、可沿轨道板2滚下的金属球3、以及记录金属球3滚落时间的计时器4,计时器4分别连接第一计时开关5和第二计时开关6,按动第一计时开关5可启动计时器4开始计时,按动第二计时开关6可关闭计时器4停止计时。
其中,第一计时开关5设置在方便实验人员操作的位置,第二计时开关6设置在轨道板2底部,第二计时开关6上用于触发的按键朝向金属球3,当金属球3滚动到轨道板2底部时,该按键可被金属球3撞击触发。轨道板2的顶部设有与第一计时开关5连接的电磁铁7,第一计时开关5可控制电磁铁7的通电或断电,电磁铁7通电时会产生磁场,金属球3被吸附在电磁铁7上,电磁铁7断电时磁场消失,金属球3可从轨道板2的顶部向下滚落。
第一计时开关5为常闭开关,其为常闭状态时电磁铁7保持通电、计时器保4持关闭,第一计时开关5和电磁铁7通过一低压直流电源供电,第二计时开关6及计时器4自身带有纽扣电池,耗电量小、更节能环保。较优的,轨道板2中间还设有向内凹陷的滑道,第二计时开关6设置在滑道底端,金属球3可沿着滑道滚动,防止金属球3在滚动过程中滑出轨道板2外。
具体实验过程如下,将金属球3吸合放置在电磁铁7上,按动第一计时开关5,金属球3向下滚动的同时计时器4开始计时,当金属球3滚动到轨道板2底部时撞击第二计时开关6,计时器4停止计时,计时的时间误差精确到百分之五以内。再测量出金属球3运动的距离S,重复多次金属球3滚落的实验求出平均时间t,即可准确分析出S—t2的关系图像。
较优的,轨道板2与底座1之间设有可调节轨道板2倾角的调节结构,轨道板2可根据实验需要调整角度,分析不同倾角时S—t2的关系图像,并进行对比得出结论:金属球3的加速度a随轨道板2倾角变大而变大。调节结构可设置为各种能完成轨道板2倾角调节的机械结构。
在一实施例中,调节结构包括:固定在底座1上的一对连接耳、设于轨道板2底端两侧的弧形槽、设于连接耳上的锁紧螺钉,轨道板2的底端位于该对连接耳之间,锁紧螺钉与连接耳螺纹配合,且锁紧螺钉的末端可穿过连接耳伸入该弧形槽中,旋转锁紧螺钉,即可将轨道板2稳定定位在一个倾斜角度上。
较优的,底座1上可以并排设有至少两个轨道板2,每个轨道板2的顶部同一位置设有电磁铁7,每个轨道板2的底部同一位置设有第二计时开关6,多个并排轨道板2的设置可以实现不同质量金属球3的运动情况对比,并分别进行计时,在此基础上进一步作出各个金属球3运动S—t2的关系图像,验证相关规律,实验效果非常科学直观。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种伽利略重力斜面演示仪,包括:底座、倾斜设于底座上的轨道板、可沿轨道板滚下的金属球、以及记录金属球滚落时间的计时器,其特征在于,所述计时器与一控制其开启的第一计时开关连接,所述轨道板的底部设有控制该计时器关闭的第二计时开关,所述第二计时开关可被金属球撞击触发;
所述轨道板的顶部设有可与金属球吸合的电磁铁,所述电磁铁与第一计时开关连接,且第一计时器控制电磁铁的通电与断电。
2.如权利要求1所述的伽利略重力斜面演示仪,其特征在于,所述第一计时开关为常闭开关,第一计时开关常闭状态时电磁铁保持通电、计时器保持关闭。
3.如权利要求2所述的伽利略重力斜面演示仪,其特征在于,所述轨道板中间设有向内凹陷的滑道,所述金属球在所述滑道内向下滚动,所述第二计时开关设置在滑道底端。
4.如权利要求3所述的伽利略重力斜面演示仪,其特征在于,所述轨道板与底座之间设有可调节轨道板倾角的调节结构。
5.如权利要求4所述的伽利略重力斜面演示仪,其特征在于,所述调节结构包括:设于底座上用于定位轨道板底端的一对连接耳、分别设于轨道板底端两侧的弧形槽、螺纹配合设于连接耳上的锁紧螺钉,所述轨道板的底端位于该对连接耳之间,所述锁紧螺钉的末端可穿过连接耳伸入该弧形槽中。
6.如权利要求1至5任一项所述的伽利略重力斜面演示仪,其特征在于,所述底座上并排设有至少两个轨道板,每个轨道板的顶部同一位置设有电磁铁,每个轨道板的底部同一位置设有第二计时开关。
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