CN206789141U - 一种演示匀变速直线运动规律的物理实验教学装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种演示匀变速直线运动规律的物理实验教学装置，包括有运动机构、测试对比机构和控制系统，运动机构包括有底座、支架、轨道板、磁性滑块和挡板，支架固定于底座上，轨道板倾斜设于底座和支架之间，磁性滑块可沿轨道板移动，挡板设于轨道板底部，在挡板上还设有感应器；测试对比机构包括有贮水箱和计量装置，计量装置设于底座上，贮水箱位于计量装置的正上方，并通过支撑架与支架连接，贮水箱和计量装置之间通过滴管连接，在滴管上设有电磁阀；控制器系统包括有控制处理器、计时器和显示器，控制处理器分别与感应器、计时器和显示器电性连接。通过采用本装置，通过水的体积变化反映磁性滑块的运动，形象直观。

Description

一种演示匀变速直线运动规律的物理实验教学装置

技术领域

本实用新型涉及的是高中物理教学设备技术领域，具体地说是一种演示匀变速直线运动规律的物理实验教学装置。

背景技术

在高中物理教学中，许多情况下要做演示实验，由于物理学是一门以实验为基础的自然科学，回顾物理学产生和发展的过程，可以看出物理实验自始至终都占有极其重要的地位，无论是经典物理学的建立和发展，还是现代物理学的进展都与物理实验息息相关。通过实验可以使物理教学理论联系实际，引起学生学习兴趣，引导学生发掘问题，激发其求知欲望，从而调动他们学好物理的主动性和积极性，引导他们热爱科学。通过加强实验，不仅可以使学生具备一定的感性认识，更重要的是使学生进一步理解物理概念和定律是怎样在实验基础上建立起来的，从而有效地帮助学生形成概念，导出规律，掌握理论，正确而深刻地领会物理知识。通过实验培养学生的观察能力、思维能力、自学能力以及发现问题、分析问题和解决问题的能力；培养学生良好的实验方法以及基本的实验能力和动手能力，并且在此基础上进一步培养他们的独立工作能力和创新能力。

匀变速直线运动是高中教学中常见的运动形式，匀变速直线运动，速度均匀变化的直线运动，即加速度不变的直线运动。其速度时间图像是一条倾斜的直线，表示在任意相等的时间内速度的变化量都相同，即速度(V)的变化量与对应时间(t)的变化量之比保持不变（加速度不变），这样的运动是变速运动中最简单的运动形式，叫做匀变速直线运动。研究匀变速直线运动是高中物理实验必有的一个实验之一，主要实验原理是设s1、s2、s3…为纸带上相邻两个计数点之间的距离，通过计算相邻两个计数点之间的距离，若Δs＝s2－s1＝s3－s2＝s4－s3＝……＝常数，即连续相等的时间内的位移之差为恒量，则与纸带相连的物体做匀变速直线运动。并计算出加速度，匀变速直线运动满足Δs＝ aT2，即测出纸带上相邻点迹间的距离s1、s2、s3、s4…结合打点周期即可测出加速度。在具体的实验过程中，采用实验器材主要包括有打点计时器、纸带、一端附有定滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、刻度尺和电源。

传统探究小车速度随时间变化规律的方法是采用“速度- 时间图像”来反应小车的运动规律，但是这种方法会遇到很多问题，比如说，纸带与打点计时器之间存在的摩擦会影响实验效果，实验时小车所挂钩码的个数必须要适当，小车的质量要远大于钩码的质量等等。整个实验操作过程比较繁琐，耗时长，不利于实验的反复进行且实验演示的直观效果也不好，从而导致学生因不能理解而造成物理学习的兴趣降低。为了提高课堂教学效率，提升学生的学习兴趣，节省实验时间，让学生从感性上充分理解和掌握匀变速直线运动的规律，迫切需要一种新型教具来满足教师进行演示讲解。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对背景技术中存在的问题，提供一种演示匀变速直线运动规律的物理实验教学装置。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案为：一种演示匀变速直线运动规律的物理实验教学装置，包括有运动机构、测试对比机构和控制系统，所述运动机构包括有底座、支架、轨道板、磁性滑块和挡板，所述支架固定于底座上，所述轨道板倾斜设于底座和支架之间，所述磁性滑块可沿轨道板移动，所述挡板设于轨道板底部，在所述挡板上还设置有感应器；所述测试对比机构包括有贮水箱和计量装置，所述计量装置设置于底座上，所述贮水箱位于计量装置的正上方，并通过支撑架与支架连接，所述贮水箱和计量装置之间通过滴管连接，在所述滴管上设有电磁阀；所述控制器系统包括有设置于底座上的控制处理器、计时器和显示器，通过控制处理器控制磁性滑块在轨道板上运行，以及控制电磁阀的开闭状态，实现贮水箱和计量装置之间的连接与断开，所述计时器用于计算磁性滑块在轨道板上的运行时间，所述控制处理器分别与感应器、计时器和显示器电性连接。

进一步地，所述一种演示匀变速直线运动规律的物理实验教学装置，其中在所述轨道板的顶部设有可与磁性滑块吸合的电磁铁，所述电磁铁与控制处理器电性连接，通过所述控制处理器控制电磁铁的通电与断电，实现磁性滑块与电磁铁之间的吸合与断开。

进一步地，所述一种演示匀变速直线运动规律的物理实验教学装置，其中所述计量装置为量筒。

进一步地，所述一种演示匀变速直线运动规律的物理实验教学装置，其中在所述轨道板与底座之间还设有可调节轨道板倾角的调节机构。

进一步地，所述调节机构包括有滑槽、定位凸块、支撑杆和定位板，所述滑槽设于底座上，并沿支架方向延伸，所述定位板设置于轨道板的底部，所述支撑杆一端与定位板铰接，另一端与定位凸块连接，通过定位凸块在滑槽内水平移动，实现轨道板的倾角调节。

进一步地，所述一种演示匀变速直线运动规律的物理实验教学装置，其中在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挡板和感应器。

采用本实用新型所述的一种演示匀变速直线运动规律的物理实验教学装置，方便老师在课堂上对匀变速直线运动进行授课讲解，可使实验过程大大简化，能给学生节约大量时间来理解和分析实验结果和原理，其演示过程便于学生观看，可提高课堂教学的效果。在磁性滑块运动的一瞬间，通过控制处理器控制电磁阀使其阀门同时打开，此时量筒便可接纳接所述贮水箱中的水，当磁性滑块向下运行过程中与挡板接触时，同样在控制处理器的作用下及时关闭电磁阀的阀门，贮水箱中的水停止流入到量筒内，在磁性滑块运行过程中，可以观察量筒内的水量变化情况，便于学生理解，利于探究匀变速直线运动规律。本实用新型所述的教学装置具有结构合理，稳定性好，操作方便，可靠性高，演示现象明显、直观，同时可以定性或者是定量分析匀变速直线运动的规律，方便操作和学生的理解，便于物理教学，适合在各个学校进行推广应用。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

图1是本实用新型的结构示意图。

图中所示：1-底座、2-支架、3-轨道板、4-磁性滑块、5-挡板、6-感应器、7-滑槽、8-定位凸块、9-支撑杆、10-定位板、11-电磁铁、12-支撑架、13-贮水箱、14-电磁阀、15-滴管、16-计量装置、17-控制处理器、18-计时器、19-显示器。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的一种演示匀变速直线运动规律的物理实验教学装置，包括有运动机构、测试对比机构和控制系统，所述运动机构包括有底座1、支架2、轨道板3、磁性滑块4和挡板5，所述支架2固定于底座1上，所述轨道板3倾斜设于底座1和支架2之间，所述磁性滑块4可沿轨道板3移动，所述挡板5设于轨道板3底部，在所述挡板5上还设置有感应器6；所述测试对比机构包括有贮水箱13和计量装置16，所述计量装置16设置于底座1上，所述贮水箱13位于计量装置16的正上方，并通过支撑架12与支架2连接，所述贮水箱13和计量装置16之间通过滴管15连接，在所述滴管15上设有电磁阀14；所述控制器系统包括有设置于底座1上的控制处理器17、计时器18和显示器19，通过控制处理器17控制磁性滑块4在轨道板3上运行，以及控制电磁阀14的开闭状态，实现贮水箱13和计量装置16之间的连接与断开，所述计时器18用于计算磁性滑块4在轨道板3上的运行时间，所述控制处理器17分别与感应器6、计时器18和显示器19电性连接。为了便于形象地演示其运动规律，其中所述计量装置16为量筒，这样就可以直观地知道在同一时间内，从贮水箱13中的水进入量筒内的体积数量。

进一步地，所述一种演示匀变速直线运动规律的物理实验教学装置，其中在所述轨道板7的顶部设有可与磁性滑块4吸合的电磁铁11，所述电磁铁11与控制处理器17电性连接，通过所述控制处理器17控制电磁铁11的通电与断电，实现磁性滑块4与电磁铁11之间的吸合与断开。

进一步地，所述一种演示匀变速直线运动规律的物理实验教学装置，其中在所述轨道板3与底座1之间还设有可调节轨道板3倾角的调节机构，其中所述调节机构包括有滑槽7、定位凸块8、支撑杆9和定位板10，所述滑槽7设于底座1上，并沿支架2方向延伸，所述定位板10设置于轨道板3的底部，所述支撑杆9一端与定位板10铰接，另一端与定位凸块8连接，通过定位凸块8在滑槽7内水平移动，实现轨道板3的倾角调节。

进一步地，为了提高演示效果，所述一种演示匀变速直线运动规律的物理实验教学装置，其中在所述底座1上并排设有至少两个轨道板3，并在每个轨道板3的顶部同一位置设有电磁铁11，每个轨道板3的底部同一位置设有挡板5和感应器6。通过设置多个轨道板3，还可以实现不同质量磁性滑块4的运动情况对比，使其演示实验更为直观、便于理解、利于探究匀变速直线运动规律。

在实际使用过程中，采用本实用新型所述的一种演示匀变速直线运动规律的物理实验教学装置，演示时，首先通过调节机构来调节轨道板3的倾角，然后通过控制处理器17控制电磁铁11的通电，则磁性滑块4与电磁铁11相吸合，当准备就绪后，由控制处理器17控制电磁铁11的断电，此时磁性滑块4脱离电磁铁11，在轨道板3上向下运动，并由计时器18开始计时。同时，由控制处理器17控制电磁阀14，使其阀门打开，则贮水箱13内的水通过滴管15流入到量筒中，当磁性滑块4向下运动过程到其底部与挡板5接触时，通过感应器6把信号传递给控制处理器17，由计时器18停止计时，同时由控制处理器17控制电磁阀14关闭，实现贮水箱13和计量装置16之间断开，则贮水箱13中的水停止流入到量筒内，在磁性滑块4运行过程中，还可以观察量筒内的水量变化情况，具有形象直观作用。根据匀变速直线运动，距离S与所运行的时间平方的比值不变的规律。通过采用本实验教学装置，测量磁性滑块4的运动距离S与量筒中的水的体积V，通过水的体积V变化情况则可以反映磁性滑块4的运动距离S，具有非常形象直观，可直观的观察出磁性滑块4在轨道板上匀变速直线运动规律。

采用本实用新型所述的一种演示匀变速直线运动规律的物理实验教学装置，方便老师在课堂上对匀变速直线运动进行授课讲解，可使实验过程大大简化，能给学生节约大量时间来理解和分析实验结果和原理，其演示过程便于学生观看，可提高课堂教学的效果。本实用新型所述的教学装置具有结构合理，稳定性好，操作方便，可靠性高，演示现象明显、直观，同时可以定性或者是定量分析匀变速直线运动的规律，方便操作和学生的理解，便于物理教学，适合在各个学校进行推广应用。

本实用新型的保护范围不仅限于具体实施方式所公开的技术方案，以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式，并不限制本实用新型，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本实用新型技术方案的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种演示匀变速直线运动规律的物理实验教学装置，其特征在于：包括有运动机构、测试对比机构和控制系统，所述运动机构包括有底座(1)、支架(2)、轨道板(3)、磁性滑块(4)和挡板(5)，所述支架(2)固定于底座(1)上，所述轨道板(3)倾斜设于底座(1)和支架(2)之间，所述磁性滑块(4)可沿轨道板(3)移动，所述挡板(5)设于轨道板(3)底部，在所述挡板(5)上还设置有感应器(6)；所述测试对比机构包括有贮水箱(13)和计量装置(16)，所述计量装置(16)设置于底座(1)上，所述贮水箱(13)位于计量装置(16)的正上方，并通过支撑架(12)与支架(2)连接，所述贮水箱(13)和计量装置(16)之间通过滴管(15)连接，在所述滴管(15)上设有电磁阀(14)；所述控制器系统包括有设置于底座(1)上的控制处理器(17)、计时器(18)和显示器(19)，通过控制处理器(17)控制磁性滑块(4)在轨道板(3)上运行，以及控制电磁阀(14)的开闭状态，实现贮水箱(13)和计量装置(16)之间的连接与断开，所述计时器(18)用于计算磁性滑块(4)在轨道板(3)上的运行时间，所述控制处理器(17)分别与感应器(6)、计时器(18)和显示器(19)电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种演示匀变速直线运动规律的物理实验教学装置，其特征在于：在所述轨道板(3)的顶部设有可与磁性滑块(4)吸合的电磁铁(11)，所述电磁铁(11)与控制处理器(17)电性连接，通过所述控制处理器(17)控制电磁铁(11)的通电与断电，实现磁性滑块(4)与电磁铁(11)之间的吸合与断开。

3.根据权利要求1所述的一种演示匀变速直线运动规律的物理实验教学装置，其特征在于：所述计量装置(16)为量筒。

4.根据权利要求1所述的一种演示匀变速直线运动规律的物理实验教学装置，其特征在于：在所述轨道板(3)与底座(1)之间还设有可调节轨道板(3)倾角的调节机构。

5.根据权利要求4所述的一种演示匀变速直线运动规律的物理实验教学装置，其特征在于：所述调节机构包括有滑槽(7)、定位凸块(8)、支撑杆(9)和定位板(10)，所述滑槽(7)设于底座(1)上，并沿支架(2)方向延伸，所述定位板(10)设置于轨道板(3)的底部，所述支撑杆(9)一端与定位板(10)铰接，另一端与定位凸块(8)连接，通过定位凸块(8)在滑槽(7)内水平移动，实现轨道板(3)的倾角调节。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的一种演示匀变速直线运动规律的物理实验教学装置，其特征在于：在所述底座(1)上并排设有至少两个轨道板(3)，每个轨道板(3)的顶部同一位置设有电磁铁(11)，每个轨道板(3)的底部同一位置设有挡板(5)和感应器(6)。