CN209657601U - 加速度演示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了加速度演示装置，主要涉及教学演示装置领域。包括底座，底座上设有支撑架，支撑架的顶部固定有管状轨道，管状轨道内滚动有铁球，管状轨道包括弧形圆管和半圆形直管，弧形圆管朝向圆心的方向开有多个投掷孔，半圆形直管与弧形圆管相连通，半圆形直管为绝缘体，半圆形直管的管壁上设有导体杆，导体杆上滑动连接有挡片，挡片为导体，半圆形直管远离弧形圆管的一端设有挡板，挡板与挡片之间连接有压力弹簧，挡板上设有扬声器和分贝仪，扬声器的一端与导体杆的一端线路连接，扬声器的另外一端和挡片线路连接。本实用新型的有益效果在于：它可以将物理学中抽象化的加速度进行具体化的演示，提高学习的兴趣，加深对公式的理解。

Description

加速度演示装置

技术领域

本实用新型涉及教学演示装置领域，具体是加速度演示装置。

背景技术

加速度是速度变化量与发生这一变化所用时间的比值Δv/Δt，是描述物体速度变化快慢的物理量，通常用a表示，单位是m/s2。加速度是矢量，它的方向是物体速度变化的方向，与合外力的方向相同，加速度可由速度的变化和时间来计算，但决定加速度的因素是物体所受合力F和物体的质量m，即F＝ma。中学物理在学习加速度时一般利用打点计时器来进行测量加速度，以验证公式F＝ma的正确性，但是通过单纯的测量验证来学习公式仍然显得很抽象，不好理解，学习起来也很难提起兴趣，因此需要一种加速度演示装置，能够对加速度进行具象化的演示，在提高学习兴趣的同时加深对加速度的理解。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供加速度演示装置，它可以将物理学中抽象化的加速度进行具体化的演示，提高学习的兴趣，加深对公式的理解。

本实用新型为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

加速度演示装置，包括底座，所述底座上设有支撑架，所述支撑架的顶部固定有管状轨道，所述管状轨道内滚动有铁球，所述管状轨道包括弧形圆管和半圆形直管，所述弧形圆管朝向圆心的方向开有多个投掷孔，所述铁球通过投掷孔进入弧形圆管，所述半圆形直管与弧形圆管相连通，所述半圆形直管为绝缘体，所述半圆形直管的管壁上设有导体杆，所述导体杆上滑动连接有挡片，所述挡片为导体，所述挡片的形状与半圆形直管纵向切面的形状相适应，所述半圆形直管远离弧形圆管的一端设有挡板，所述挡板与挡片之间连接有压力弹簧，所述挡板上设有扬声器和分贝仪，所述扬声器的一端与导体杆的一端线路连接，所述扬声器的另外一端和挡片线路连接。

所述导体杆与半圆形直管之间形成有通孔，所述挡片上设有凸块，所述凸块能够在通孔内滑动。

所述凸块上设有吊耳，所述导体杆贯穿吊耳。

所述半圆形直管上设有刻度线。

所述半圆形直管上设有透明防护罩。

对比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

它可以将抽象化的的加速度公式转化为具象化的现象展示出来，提高学习的兴趣，加深对加速度的理解。本装置的操作简单，准备多个铁球，从投掷口将铁球投进弧形圆管内，在重力的作用下铁球会携带一定的速度进入半圆形直管，然后碰触到挡片，在压力弹簧的斥力下逐渐停止，同时挡片与导体杆、扬声器线路连接，当铁球停下时挡片距离导体杆的一端最近，此时电路中的电阻最小，扬声器能发出最大分贝的声音被分贝仪记录下来，改变铁球的投放位置，可以使铁球在进入半圆形直管时具备不同的初始速度，在停下时会使弹簧产生不同的形变量，进而挡片距离导体杆的一端的距离不同，电路中的最大电流也不同，扬声器产生不同的最大音量，可以从听觉和分贝仪的显示上表现出来，通过观察从不同高度释放的铁球会使弹簧差生不同的形变量，进而通过扬声器的音量大小展现出来，可以加深对加速度公式的理解，本装置中的复现型高，只需准备多个铁球即可，压力弹簧会在弹力的作用下自动复位，不需要进行额外的操作即可多次重复本实验，结构简单，操作便利，演示的现象明显，有助于对加速度的进一步理解和学习。

附图说明

附图1是本实用新型的立体结构示意图。

附图中所示标号：

1、底座；2、支撑架；3、管状轨道；4、铁球；5、弧形圆管；6、半圆形直管；7、投掷孔；8、导体杆；9、挡片；10、挡板；11、压力弹簧；12、扬声器；13、分贝仪；14、通孔；15、凸块；16、吊耳。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

本实用新型所述是加速度演示装置，主体结构包括底座1，所述底座1放置在桌子上，所述底座1上设有支撑架2，所述支撑架2为多根，其顶端螺纹固定有弧形的支撑片，所述支撑架2的顶部固定有管状轨道3，所述管状轨道3螺纹固定在支撑片上，保证装置的稳定性，所述管状轨道3内滚动有铁球4，所述铁球4可在管状轨道3内滚动，所述管状轨道3包括弧形圆管5和半圆形直管6，所述弧形圆管5朝向圆心的方向开有多个投掷孔7，每个投掷孔7之间高度方向的间距相同，所述铁球4通过投掷孔7进入弧形圆管5，可保证铁球4在弧形圆管5内滚动时不会从投掷孔7内滚出，所述半圆形直管6与弧形圆管5相连通，所述半圆形直管6与弧形圆管5相切，可减小铁球4进入时的摩擦力，所述半圆形直管6为绝缘体，所述半圆形直管6的管壁上设有导体杆8，所述导体杆8对称的螺纹连接在半圆形直管6的管壁上，所述导体杆8上滑动连接有挡片9，可以使挡片9与导体杆8保持接触的同时还能在导体杆8上滑动，所述挡片9为导体，所述挡片9的形状与半圆形直管6纵向切面的形状相适应，可保证铁球4在半圆形直管6内滚动时必然会碰触到挡片9并带动挡片9在半圆形直管6内滚动，所述半圆形直管6远离弧形圆管5的一端设有挡板10，所述挡板10为绝缘体，所述挡板10与挡片9之间连接有压力弹簧11，当挡片9向挡板10方向运动时，压缩压力弹簧11使其对铁球4产生排斥力直至铁球4停止运动，此时铁球4所受的合力即压力弹簧11形变产生的排斥力，根据F＝ma排斥力越大此时铁球的加速度越大，因此压力弹簧11的形变量可代表铁球4的加速度大小，所述挡板10上设有扬声器12和分贝仪13，所述扬声器12和分贝仪13使用现有技术中常见的利用干电池供电的仪器即可，所述扬声器12音量的大小通过控制通过的电流的大小改变，电流越大音量越大，所述扬声器12的一端与导体杆8靠近挡板10的一端线路连接，所述扬声器12的另外一端和挡片9线路连接，这样的设置使挡片9距离挡板10越近时电路中的电阻越小，电流越大，扬声器12的音量越大，分贝仪13的示数越大，从而铁球4从越高的投掷孔7释放时，扬声器12产生的音量越大，可增加学习时的乐趣，加深对加速度的理解。

所述导体杆8与半圆形直管6之间形成有通孔14，所述挡片9上设有凸块15，所述凸块15能够在通孔14内滑动，这样的滑动连接方式更简单，同时能保证挡片9与导体杆8更好地接触，保证装置的运行更稳定，易于实现。

所述凸块15上设有吊耳16，所述导体杆8贯穿吊耳16，所述吊耳16可以使挡片9在滑动的过程中更加稳定，不会产生倾斜，保证与导体杆8的良好接触。

所述半圆形直管6上设有刻度线，可以将投掷孔7释放的高度和压力弹簧11的形变量利用数值展示出来，进一步验证公式的正确性，提供进一步的理论支持。

所述半圆形直管6上设有透明防护罩，所述透明防护罩为半圆形，与半圆形直管6想配合防止铁球4在运动过程中滚出导轨，保证装置运行的流畅性和安全性。

工作原理：铁球4从不同高度的投掷孔7释放，此时具备不同的重力势能，其在运动到半圆形直管6上时转化为不同的动力势能，压力弹簧11产生的斥力大小用公式F＝kl表示，所述k为弹簧的弹性系数，l为弹簧的形变量，当铁球4运动停止时，铁球4所受的合力F＝kl＝ma，即弹簧的形变量l越大加速度a越大，根据能量守恒定律，铁球4的重力势能全部转化为弹簧的动力势能，因此要改变l的大小，改变铁球4释放时的高度即可，l与a的变化成正相关，因此从越高的投掷口7释放铁球4即可使压力弹簧11产生越大的形变量l，此时铁球4的加速度越大，演示出的现象是挡片9距离挡板10越近，扬声器12所在的电路内的电阻越小，电流越大，扬声器12产生的音量越大，从听觉和分贝仪13显示的示数越大。

Claims (5)

1.加速度演示装置，其特征在于：包括底座(1)，所述底座(1)上设有支撑架(2)，所述支撑架(2)的顶部固定有管状轨道(3)，所述管状轨道(3)内滚动有铁球(4)，所述管状轨道(3)包括弧形圆管(5)和半圆形直管(6)，所述弧形圆管(5)朝向圆心的方向开有多个投掷孔(7)，所述铁球(4)通过投掷孔(7)进入弧形圆管(5)，所述半圆形直管(6)与弧形圆管(5)相连通，所述半圆形直管(6)为绝缘体，所述半圆形直管(6)的管壁上设有导体杆(8)，所述导体杆(8)上滑动连接有挡片(9)，所述挡片(9)为导体，所述挡片(9)的形状与半圆形直管(6)纵向切面的形状相适应，所述半圆形直管(6)远离弧形圆管(5)的一端设有挡板(10)，所述挡板(10)与挡片(9)之间连接有压力弹簧(11)，所述挡板(10)上设有扬声器(12)和分贝仪(13)，所述扬声器(12)的一端与导体杆(8)的一端线路连接，所述扬声器(12)的另外一端和挡片(9)线路连接。

2.根据权利要求1所述加速度演示装置，其特征在于：所述导体杆(8)与半圆形直管(6)之间形成有通孔(14)，所述挡片(9)上设有凸块(15)，所述凸块(15)能够在通孔(14)内滑动。

3.根据权利要求2所述加速度演示装置，其特征在于：所述凸块(15)上设有吊耳(16)，所述导体杆(8)贯穿吊耳(16)。

4.根据权利要求1所述加速度演示装置，其特征在于：所述半圆形直管(6)上设有刻度线。

5.根据权利要求1所述加速度演示装置，其特征在于：所述半圆形直管(6)上设有透明防护罩。