CN205318713U - 一种平抛运动瞬时速度方向确定装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种平抛运动瞬时速度方向确定装置，在轨道最末端右侧的基板上水平安装一标尺，该标尺上方的基板上水平安装一滑动杆，该滑动杆上套装两个滑块，所述竖直激光点光源用于移动到接球板阻挡金属球时在白纸上形成的撞击点正上方后向撞击点投射竖直方向的激光，所述万向激光点光源用于移动到竖直激光点光源与轨道最末端之间水平距离的中点时向所述撞击点投射倾斜方向的激光，该倾斜方向的激光即为所述撞击点瞬时速度的方向。本实用新型中，学生可以得到抛物线上不同的撞击点，从而通过倾斜的激光观察到每个撞击点的瞬时速度方向，非常的直观和方便，即增加了学生的动手能力，还加深了对于平抛运动公式的理解。
Description
技术领域
本实用新型涉及物理教学教具设备领域，尤其是一种平抛运动瞬时速度方向确定装置。
背景技术
物体以一定的初速度沿水平方向抛出，如果物体仅受重力作用，这样的运动叫做平抛运动，其可看作是水平方向上的匀速直线运动以及竖直方向的自由落体运动的合运动，运动过程中受到的外力为恒力，运动轨迹为抛物线。现有的教学教具结构是：包括基板和轨道，轨道安装在基板一侧的上端，使用时教师将一个金属球放在轨道的最上方，然后松开手，金属球在重力的作用下沿着轨道下滑，当金属球离开轨道最末端后，如果忽略空气阻力，则金属球进入平抛运动状态，教师可以改变轨道最高点的位置，使金属球离开轨道最末端时具有不同的初速度，学生可以观察到不同初速度的金属球落下的整个过程，但该教具存在一个问题，即金属球的抛物线运动轨迹上的任意一个点的瞬时速度的方向为该抛物线的切线，但学生无法直观的观察到。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供结构简单、能显示抛物线轨迹中任意一点瞬时速度方向的一种平抛运动瞬时速度方向确定装置。
本实用新型采取的技术方案是：
一种平抛运动瞬时速度方向确定装置，包括轨道和基板，所述轨道竖直限位滑动安装在基板一侧的上端，其特征在于：所述基板表面贴覆一层带有复写层的白纸，在轨道下方的基板上横向安装一倾斜的接球板，在轨道最末端右侧的基板上水平安装一标尺，该标尺上方的基板上水平安装一滑动杆，该滑动杆上套装两个滑块，靠近轨道的滑块下端安装一竖直的连杆，该连杆下端段安装一万向节，该万向节上安装一与轨道末端上端面位于相同竖直高度的万向激光点光源，远离轨道的滑块底面竖直向下安装竖直激光点光源，所述竖直激光点光源用于移动到接球板阻挡金属球时在白纸上形成的撞击点正上方后向撞击点投射竖直方向的激光，所述万向激光点光源用于移动到竖直激光点光源与轨道最末端之间水平距离的中点时向所述撞击点投射倾斜方向的激光，该倾斜方向的激光即为所述撞击点瞬时速度的方向。
而且，所述接球板两点端部安装夹持板，每个夹持板上安装一压紧基板表面的固定螺栓，两个夹持板之间的接球板为由下至上逐渐向外侧倾斜。
而且，所述连杆由内套管和外套管构成，内套管上端连接滑块，内套管下端套装在外套管上端内，外套管下端安装万向节，外套管通过一顶丝与内套管固定。
本实用新型的优点和积极效果是：
本实用新型中，金属球平抛运动后被接球板阻挡，由于接球板倾斜向上，所以金属球会在带有复写层的白纸上留下一个撞击点，此时将右侧的滑块滑动到撞击点的正上方，然后打开竖直激光点光源，使其投射竖直方向的激光通过撞击点，然后将左侧的滑块滑动到右侧滑块和标尺零点距离一半的位置，使万向激光点光源正好位于一半的位置，再转动万向节，使倾斜的激光通过撞击点，该倾斜的激光即为撞击点瞬时速度的方向，学生可以得到抛物线上不同的撞击点，从而通过倾斜的激光观察到每个撞击点的瞬时速度方向，非常的直观和方便，即增加了学生的动手能力，还加深了对于平抛运动公式的理解。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是图1的右视图；
图3是金属球进行平抛运动的示意图；
图4是图2的A-A向截面图；
图5是抛物线靠近末端的一个撞击点的瞬时速度示意图；
图6是抛物线靠近轨道末端的一个撞击点的瞬时速度示意图；
图7是万向激光点光源取在标尺和竖直激光点光源之间距离一半位置的原理图。
具体实施方式
下面结合实施例，对本实用新型进一步说明，下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本实用新型的保护范围。
一种平抛运动瞬时速度方向确定装置，如图1～7所示，包括轨道2和基板13，所述轨道竖直限位滑动安装在基板一侧的上端，本实用新型的创新在于：所述基板表面贴覆一层带有复写层的白纸24，在轨道下方的基板上横向安装一倾斜的接球板14，在轨道最末端右侧的基板上水平安装一标尺12，标尺的零点紧靠在轨道最末端的端面上，该标尺上方的基板上通过安装座3水平安装一滑动杆4，该滑动杆上套装两个滑块，每个滑块上安装一固定顶丝10，靠近轨道的滑块5下端安装一竖直的连杆，该连杆下端部安装一万向节9，该万向节上安装一与轨道末端上端面位于相同竖直高度的万向激光点光源，远离轨道的滑块底面竖直向下安装竖直激光点光源11，两个滑块通过固定顶丝固定在滑动杆上。
所述竖直激光点光源用于移动到接球板阻挡金属球1时在白纸上形成的撞击点17正上方后向撞击点投射竖直方向的激光18，所述万向激光点光源用于移动到竖直激光点光源与轨道最末端之间距离的中点时向所述撞击点投射倾斜方向的激光19，该倾斜方向的激光即为所述撞击点瞬时速度20的方向。
所述接球板两点端部安装夹持板15，每个夹持板上安装一压紧基板表面的固定螺栓16，两个夹持板之间的接球板如图4所示，为由下至上逐渐向外侧倾斜，可夹住运动到此处的金属球，金属球受到倾斜的接球板的阻挡，在带有复写层的白纸上形成一个撞击点。
为了保证金属球的正常运行，所述连杆由内套管6和外套管7构成，内套管上端连接滑块，内套管下端套装在外套管上端内，外套管下端安装万向节，外套管通过一顶丝8与内套管固定。
如图5所示，按照平抛运动公式知道：瞬时速度与水平方向初速度23的夹角为β，撞击点与轨道末端之间的连线25与水平方向21的夹角为γ，tanβ＝2tanγ。
反向延长瞬时速度，形成与水平方向相交的连线22，该连线与水平方向形成夹角θ，tanβ＝tanθ，tanθ＝2tanγ，所以得到连线与水平方向的交点位于水平方向21的中点，即万向激光点光源位于撞击点和轨道末端之间水平距离的中点时，其向撞击点投射的激光即为撞击点瞬时速度的方向。
本实用新型使用过程是，以废酸液为例说明：
1.操作人员调整接球板到某一高度，然后将外套管向上托起并固定；
2.将金属球放在轨道最上端，松手后金属球开始运动，离开轨道最末端后做如图3所示的虚线表示的平抛运动，当撞击到接球板后，在白纸上形成一个痕迹，该痕迹即为撞击点；
3.调整右侧滑块，使竖直激光点光源位于撞击点的正上方，打开后，激光向下投射并通过撞击点，通过标尺算出撞击点与轨道最末端之间的水平间距，并将左侧的滑块调整到一半的位置，使万向激光点光源正好位于一般的位置，转动万向节，使其投射的倾斜的激光通过撞击点，该倾斜的激光即为撞击点瞬时速度的方向。
本实用新型中，金属球平抛运动后被接球板阻挡，由于接球板倾斜向上，所以金属球会在带有复写层的白纸上留下一个撞击点，此时将右侧的滑块滑动到撞击点的正上方，然后打开竖直激光点光源，使其投射竖直方向的激光通过撞击点，然后将左侧的滑块滑动到右侧滑块和标尺零点距离一半的位置，使万向激光点光源正好位于一半的位置，再转动万向节，使倾斜的激光通过撞击点，该倾斜的激光即为撞击点瞬时速度的方向，学生可以得到抛物线上不同的撞击点，从而通过倾斜的激光观察到每个撞击点的瞬时速度方向，非常的直观和方便，即增加了学生的动手能力，还加深了对于平抛运动公式的理解。
Claims (3)
1.一种平抛运动瞬时速度方向确定装置，包括轨道和基板，所述轨道竖直限位滑动安装在基板一侧的上端，其特征在于：所述基板表面贴覆一层带有复写层的白纸，在轨道下方的基板上横向安装一倾斜的接球板，在轨道最末端右侧的基板上水平安装一标尺，该标尺上方的基板上水平安装一滑动杆，该滑动杆上套装两个滑块，靠近轨道的滑块下端安装一竖直的连杆，该连杆下端段安装一万向节，该万向节上安装一与轨道末端上端面位于相同竖直高度的万向激光点光源，远离轨道的滑块底面竖直向下安装竖直激光点光源，所述竖直激光点光源用于移动到接球板阻挡金属球时在白纸上形成的撞击点正上方后向撞击点投射竖直方向的激光，所述万向激光点光源用于移动到竖直激光点光源与轨道最末端之间水平距离的中点时向所述撞击点投射倾斜方向的激光，该倾斜方向的激光即为所述撞击点瞬时速度的方向。
2.根据权利要求1所述的一种平抛运动瞬时速度方向确定装置，其特征在于：所述接球板两点端部安装夹持板，每个夹持板上安装一压紧基板表面的固定螺栓，两个夹持板之间的接球板为由下至上逐渐向外侧倾斜。
3.根据权利要求2所述的一种平抛运动瞬时速度方向确定装置，其特征在于：所述连杆由内套管和外套管构成，内套管上端连接滑块，内套管下端套装在外套管上端内，外套管下端安装万向节，外套管通过一顶丝与内套管固定。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106153976A (zh) * | 2016-08-25 | 2016-11-23 | 何嘉颖 | 一种速度响应装置和速度响应方法 |
| CN109410706A (zh) * | 2018-12-25 | 2019-03-01 | 德州学院 | 一种二阶微分方程推导模型 |
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2015
- 2015-12-04 CN CN201520996700.0U patent/CN205318713U/zh not_active Expired - Fee Related
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