CN206097650U - 一种匀强磁场圆周运动动态模拟用绘图仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及教学演示教具技术领域，特别涉及一种匀强磁场圆周运动动态模拟用绘图仪。该匀强磁场圆周运动动态模拟用绘图仪包括底座，在底座左右两端设支柱，在支柱间底座上设绘图板，绘图板由第一磁性板和第二磁性板组成；在绘图板几何中心设转轴；在绘图板外侧转轴上套设铝合金切线板，在铝合金切线板上方设圆环，在圆环径向方向设不锈钢条；圆环底端与铝合金切线板相切固连；在圆环两侧铝合金切线板上设箭头指示标记；在绘图板顶端设挂环。该匀强磁场圆周运动动态模拟用绘图仪不但可以进行静态展示、静态作图，也可以进行动态模拟、动态作图，特别是用于分析、演示匀强磁场中有放射源的粒子的动态轨迹及出现范围的问题，形象直观、效果显著。

Description

一种匀强磁场圆周运动动态模拟用绘图仪

(一)技术领域

本实用新型涉及教学演示教具技术领域，特别涉及一种匀强磁场圆周运动动态模拟用绘图仪。

(二)背景技术

带电粒子在匀强磁场中的圆周运动，是高中物理电磁学部分最核心的内容之一，也是高考频繁出现的考试内容之一，考试题型丰富、多变，对学生轨迹作图的要求达到了高中物理顶峰。特别是粒子从放射源，沿一定方向范围出射，进行轨迹动态分析及出现范围的确定问题，即通常所说的动圆或滚圆问题，一直困扰着老师和学生，而该内容题型在高考中又接二连三的出现，但是，在现实中，并未有用于制作带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的绘图工具，针对有放射源情景的绘图工具更是没有。学生普遍停留在空间想象层面上，“估摸着”作图，“大概的”确认粒子经过的区域，很少通过模拟实验，精确经历和感知粒子轨迹的连续变化及粒子经过的区域范围，不利于学生准确理解、学习并掌握，更不方便教师教学授课。

(三)发明内容

本实用新型为了弥补现有技术的不足，提供了一种结构合理、方便实用的匀强磁场圆周运动动态模拟用绘图仪，该匀强磁场圆周运动动态模拟用绘图仪不但可以进行静态展示、静态作图，也可以进行动态模拟、动态作图，特别是用于分析、演示匀强磁场中有放射源的粒子的动态轨迹及出现范围的问题，形象直观、效果显著，解决了现有技术中存在的问题。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：

一种匀强磁场圆周运动动态模拟用绘图仪，包括底座，在底座的左右两端的中部相对设有两支柱，在支柱之间的底座上可拆卸设有一绘图板，所述绘图板由前后连接的第一磁性板和第二磁性板组成；在第一磁性板和第二磁性板的几何中心位置设有一贯穿第一磁性板和第二磁性板前后两侧的转轴；在第一磁性板或第二磁性板外侧的转轴上套设一铝合金切线板，在铝合金切线板上方设有一圆环，在圆环的径向方向设有一与圆环直径等长的不锈钢条，所述不锈钢条的厚度与圆环厚度相等；圆环的底端与铝合金切线板相切固连；在圆环两侧的铝合金切线板上分别相对设有两箭头指示标记；在绘图板顶端设有挂环。

所述第一磁性板为磁性白板；所述第二磁性板为磁性黑板。

所述绘图板与底座和支柱卡接相连。

在绘图板底端设有一卡块，在底座上对应所述卡块设有一卡槽；在绘图板左右两端的底部分别设有一滑块，在各支柱内侧对应滑块分别设有一顶端开放设置的滑槽。

所述圆环为塑料圆环。

在不锈钢条上对应圆环的圆心位置设有一开孔。

在圆环上沿圆环周向方向均匀设有若干个磁铁块。

本实用新型的有益效果是：该匀强磁场圆周运动动态模拟用绘图仪克服了学生徒手作图复杂、缺乏依靠、空间方位不易重复定格的不足；该绘图仪很好的实现了匀强磁场圆周运动的静态展示、静态作图以及动态模拟、动态作图，能帮助学生深入分析、演示匀强磁场中有放射源的粒子的动态轨迹及出现范围的问题，形象直观、效果显著。该匀强磁场圆周运动动态模拟用绘图仪为中学物理学教学提供了一种新型教具，还可以微型化，方便学生个体使用。

(四)附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型实施例1的结构示意图；

图2为图1侧视结构示意图；

图3为本实用新型实施例2的结构示意图。

图中，1底座，2支柱，3第一磁性板，4第二磁性板，5转轴，6铝合金切线板，7圆环，8不锈钢条，9箭头指示标记，10挂环，11卡块，12卡槽，13滑块，14滑槽，15开孔，16磁铁块。

(五)具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。

实施例1

如附图1-2所示，该匀强磁场圆周运动动态模拟用绘图仪包括底座1，在底座1的左右两端的中部相对设有两支柱2，在支柱2之间的底座1上可拆卸设有一绘图板，所述绘图板由前后连接的第一磁性板3和第二磁性板4组成；在第一磁性板3和第二磁性板4的几何中心位置设有一贯穿第一磁性板3和第二磁性板4前后两侧的转轴5；在第一磁性板3或第二磁性板4外侧的转轴5上套设一铝合金切线板6，在铝合金切线板6上方设有一圆环7，在圆环7的径向方向设有一与圆环直径等长的不锈钢条8，所述不锈钢条的厚度与圆环厚度相等；圆环7的底端与铝合金切线板6相切固连；在圆环7两侧的铝合金切线板6上分别相对设有两箭头指示标记9；在绘图板顶端设有挂环10。

所述第一磁性板3为磁性白板；所述第二磁性板4为磁性黑板。

所述绘图板与底座1和支柱2卡接相连。

所述圆环7为塑料圆环。

在不锈钢条8上对应圆环的圆心位置设有一开孔15。

在圆环上沿圆环周向方向均匀设有若干个磁铁块16。

上述匀强磁场圆周运动动态模拟用绘图仪的使用方法是：

1、动态模拟粒子从放射源，沿一定方向范围出射，其轨迹动态变化：

(1)转轴5相当于粒子的放射源，塑料圆圈相当于粒子运动轨迹，铝合金切线板6相当于粒子的出射方向。铝合金切线板6的左端箭头方向表示磁场向里时，正离子的出射方向，也可以表示磁场向外时，负离子的出射方向；铝合金切线板6的右端箭头方向表示磁场向外时，正离子的出射方向，也可以表示磁场向里时，负离子的出射方向。

(2)以磁场向里，正离子出射分布在360°范围内为例：转轴5相当于粒子的放射源，将一体连接的塑料圆环和铝合金切线板6挂置于转轴5上，此时塑料圆环通过其径向设置的不锈钢条8与第一磁性板3或第二磁性板4吸附，通过转动转轴5，将铝合金切线板6的左端箭头指示标记9指向任意方向，表示正离子的出射方向，塑料圆圈表示正离子沿逆时针方向画出的运动轨迹。沿顺时针方向不断改变铝合金切线板6左端箭头指示标记9指向，相当于改变了粒子的出射方向，塑料圆圈位置也随之不断变化。若将铝合金切线板6左端箭头指示标记9方向指向顺时针连续改变360°，则粒子的轨迹圆相当于顺时针转动了360°，这就是通常所说的动圆或滚圆问题。不难发现，粒子的出射方向旋转一周，相当于画了无穷多个轨迹圆，它们等大，相交于一个点，即放射源，它们的圆心连线，也是一个圆，且圆心也是放射源。另外，轨迹圆的直径外侧连线是一个大圆，是轨迹圆的两倍，圆心仍然是放射源。所以，用该匀强磁场圆周运动动态模拟用绘图仪模拟演示，效果是非常显著的。

(3)若进一步限定离子的出射范围或限定磁场的范围，则可在上述动态模拟基础之上，很容易找到粒子特定的出射方向，和临界轨迹，并进行定格，在此基础上锁定粒子特定的出现区域范围。使磁场中动态分析的这一难点，轻松突破。

2、在动态模拟基础之上，为解题直接提供支持，确认临界出射方向，和临界轨迹后，进行定格，即可在第一磁性板3或第二磁性板4上直接描下临界出射方向，和临界轨迹；也可将绘图板从底座1和支柱2之间取下，以便于进行几何分析。这就是一动态作图工具。

3、可进行常规的静态模拟，静态作图。

通过将第一磁性板3设置为磁性白板，将第二磁性板4设置为磁性黑板，方便直接采用粉笔作图或采用白板笔作图，可根据需要自由选择，很方便。

既可以将绘图板放在底座1和支柱2上使用，也可以将绘图板取下，通过挂环10悬挂起来使用。

不锈钢条8上开孔15的设置，方便在作图过程中描下轨迹的圆心。

铝合金切线板6标有箭头指示标记9，代表向里向外的磁场方向、粒子的正负电性、粒子平行切线的各两相对初速方向。铝合金切线板6既可以代表粒子的出射方向，又可以当做直尺，用来画出磁场的边界、粒子的出射方向等。

在圆环上设置的若干个磁铁块16，方便圆环在第一磁性板3或第二磁性板4上的吸附固定。

实施例2

如附图3所示，该匀强磁场圆周运动动态模拟用绘图仪包括底座1，在底座1的左右两端的中部相对设有两支柱2，在支柱2之间的底座1上可拆卸设有一绘图板，所述绘图板由前后连接的第一磁性板3和第二磁性板4组成；在第一磁性板3和第二磁性板4的几何中心位置设有一贯穿第一磁性板3和第二磁性板4前后两侧的转轴5；在第一磁性板3或第二磁性板4外侧的转轴5上套设一铝合金切线板6，在铝合金切线板6上方设有一圆环7，在圆环7的径向方向设有一与圆环直径等长的不锈钢条8，所述不锈钢条的厚度与圆环厚度相等；圆环7的底端与铝合金切线板6相切固连；在圆环7两侧的铝合金切线板6上分别相对设有两箭头指示标记9；在绘图板顶端设有挂环10。

所述第一磁性板3为磁性白板；所述第二磁性板4为磁性黑板。

在绘图板底端设有一卡块11，在底座上对应所述卡块11设有一卡槽12；在绘图板左右两端的底部分别设有一滑块13，在各支柱2内侧对应滑块13分别设有一顶端开放设置的滑槽14。

所述圆环7为塑料圆环。

在不锈钢条8上对应圆环的圆心位置设有一开孔15。

在圆环上沿圆环周向方向均匀设有若干个磁铁块16。

该匀强磁场圆周运动动态模拟用绘图仪的使用方法如实施例1的使用方法，此处不再详述。由于在所述绘图板上设置了卡块11和滑块13，方便其和底座1、支柱2之间的连接与拆卸，更加方便而灵活。

本实用新型未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种匀强磁场圆周运动动态模拟用绘图仪，包括底座，其特征是：在底座的左右两端的中部相对设有两支柱，在支柱之间的底座上可拆卸设有一绘图板，所述绘图板由前后连接的第一磁性板和第二磁性板组成；在第一磁性板和第二磁性板的几何中心位置设有一贯穿第一磁性板和第二磁性板前后两侧的转轴；在第一磁性板或第二磁性板外侧的转轴上套设一铝合金切线板，在铝合金切线板上方设有一圆环，在圆环的径向方向设有一与圆环直径等长的不锈钢条，所述不锈钢条的厚度与圆环厚度相等；圆环的底端与铝合金切线板相切固连；在圆环两侧的铝合金切线板上分别相对设有两箭头指示标记；在绘图板顶端设有挂环。

2.根据权利要求1所述的一种匀强磁场圆周运动动态模拟用绘图仪，其特征是：所述第一磁性板为磁性白板；所述第二磁性板为磁性黑板。

3.根据权利要求2所述的一种匀强磁场圆周运动动态模拟用绘图仪，其特征是：所述绘图板与底座和支柱卡接相连。

4.根据权利要求2所述的一种匀强磁场圆周运动动态模拟用绘图仪，其特征是：在绘图板底端设有一卡块，在底座上对应所述卡块设有一卡槽；在绘图板左右两端的底部分别设有一滑块，在各支柱内侧对应滑块分别设有一顶端开放设置的滑槽。

5.根据权利要求1所述的一种匀强磁场圆周运动动态模拟用绘图仪，其特征是：所述圆环为塑料圆环。

6.根据权利要求1所述的一种匀强磁场圆周运动动态模拟用绘图仪，其特征是：在不锈钢条上对应圆环的圆心位置设有一开孔。

7.根据权利要求1所述的一种匀强磁场圆周运动动态模拟用绘图仪，其特征是：在圆环上沿圆环周向方向均匀设有若干个磁铁块。