CN210535127U - 机械能演示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机械能演示装置，属于物理实验装置领域，包括底座，在底座的上表面加工有若干弧形滑道，在弧形滑道上放置有沿其滑道运动的球体，在球体沿弧形滑道运动的路径末端设置有凸面针，凸面针位于竖向柔性材料上，竖向柔性材料位于弧形滑道的末端；在相邻的弧形滑道上放置有相同或不同材质的球体。鉴于上述技术方案，本实用新型能够对物理教材中出现的动能、势能（弹性势能和重力势能）进行方便且有效的演示，有助于提高课堂教学效果和帮助学生对实验结果的记录。

Description

机械能演示装置

技术领域

本实用新型属于物理实验装置领域，具体地说，尤其涉及一种机械能演示装置。

背景技术

初中物理教材中的机械能包括动能、势能，其中所述的势能又包括弹性势能、重力势能。为了便于学生的理解，在课堂上多进行上述机械能的演示。例如，现有初中物理教学过程中多采用斜面、长木板、小车或小球、木块等装置进行演示，但是由于斜面与长木板之间搭接后具有较大的转折，小车或小球在从斜面运动至水平长木板上时极容易撞击长木板上表面，造成小车或小球的卡顿、弹出，即使小车或小球运动至水平长木板也会偏离原定的轨迹，造成使得演示实验无法进行或者实验效果并不良好。

如何对初中物理教学过程中的机械能进行有效且方便的演示，成为初中物理教学过程中需要解决的技术问题之一。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种机械能演示装置，其能够对物理教材中出现的动能、势能（弹性势能和重力势能）进行方便且有效的演示，有助于提高课堂教学效果和帮助学生对实验结果的记录。

为达到上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型中所述的机械能演示装置，包括底座，在底座的上表面加工有若干弧形滑道，在弧形滑道上放置有沿其滚动的球体，在球体沿弧形滑道运动路径的水平末端设置有凸面针，凸面针位于竖向柔性材料上，竖向柔性材料固定于弧形滑道的末端；在相邻的弧形滑道上放置有相同或不同材质的球体。

进一步地讲，本实用新型中所述的凸面针包括圆形板体部和位于圆形板体部中央位置处的针体。

进一步地讲，本实用新型中所述的底座上还安装有弹性片，弹性片的一端固定在底座上，弹性片的自由端处设置有凸面针，凸面针安装于竖向柔性材料上。

进一步地讲，本实用新型中所述的底座上安装有水平柔性材料，水平柔性材料上插接有凸面针，凸面针位于玻璃筒体内。

进一步地讲，本实用新型中所述的竖向柔性材料和水平柔性材料均为塑料泡沫板体。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型中采用凸面针及柔性材料的方式对实验结果记性记录，将动能、弹性势能及重力势能转变为凸面针对柔性材料的做功，具有操作简单、直观，且能够根据凸面针对柔性材料做功的多少进行直观对比，效果明显。

2、本套实验器材，第一次将动能、重力势能、弹性势能大小比较统一标准，统一为对凸面针做功，通过比较将凸面针压入泡沫板的深度比较对凸面针做功的多少，进而比较出动能、重力势能、弹性势能的多与少，这样学生易于理解，轻松学习。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图一。

图2是本实用新型的结构示意图二。

图3是本实用新型中凸面针的结构示意图。

图中：1、底座；2、弧形滑道；3、球体；4、凸面针；5、竖向柔性材料；6、弹性片；7、玻璃筒体；8、水平柔性材料。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型所述的技术方案作进一步地描述说明。需要说明的是，在下述段落可能涉及的方位名词，包括但不限位“上、下、左、右、前、后”等，其所依据的方位均为对应说明书附图中所展示的视觉方位，其不应当也不该被视为是对本实用新型保护范围或技术方案的限定，其目的仅为方便本领域的技术人员更好地理解本实用新型所述的技术方案。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

一种机械能演示装置，包括水平放置的底座1，底座1上设置有若干与之垂直的弧形板体，相邻的弧形板体构成弧形滑道2，弧形滑道2能够使得球体3沿其滚动。弧形滑道2包括四分之一圆构成的圆弧形段，圆弧形段的末端连接有水平段，水平段与竖向柔性材料5接触。在弧形滑道2的末端设置有竖向柔性材料5，竖向柔性材料5上对应弧形滑道2分布有若干凸面针4，凸面针4包括圆形板体部和位于圆形板体部中央位置处的针体，其通过针体插入至竖向柔性材料5内，并且通过圆形板体部与运动至弧形滑道2末端的球体接触。

实施例2

一种机械能演示装置，其中所述的底座1上还安装有若干弹性片6，弹性片6的一端固定在底座1上，弹性片6的自由端（顶端）对应位置处的竖向柔性材料5上安装有与之对应数量的凸面针4。其余部分的结构及连接关系与任一前述实施例中所述的结构及连接关系相同。

实施例3

一种机械能演示装置，其中所述的底座1上安装有水平柔性材料8，水平柔性材料8上插接有竖向的凸面针4，凸面针4位于玻璃筒体7的内部，玻璃筒体7放置于水平柔性材料8上。其余部分的结构及连接关系与任一前述实施例中所述的结构及连接关系相同。

实施例4

一种机械能演示装置，其中所述的凸面针4包括上表面中间设置有凹陷部的圆形板体，在圆形板体的下表面设置有与之垂直的直线型针体。其余部分的结构及连接关系与任一前述实施例中所述的结构及连接关系相同。

在上述实施例的基础上，本实用新型继续对其中涉及到的技术特征及该技术特征在本实用新型中所起到的功能、作用进行详细的描述，以帮助本领域的技术人员充分理解本实用新型的技术方案并且予以重现。

本实用新型中所述的机械能演示装置能够用于演示动能、弹性势能或重力势能，其中用于演示动能转换的结构如图1至图2所示，其主要包括若干垂直于底座1设置的弧形板体，相邻的弧形板体在底座1上构成弧形滑道2，弧形滑道2能够允许不同材质的球体3沿其滚动，并且在沿着弧形滑道2滚动至末端时与位于弧形滑道2末端的凸面针4撞击，从而将球体3沿着弧形滑道2滚动形成的动能转变为凸面针4做功，凸面针4的做功具体体现在凸面针4插入竖向柔性材料5的深度。

例如上述装置中，可以选择直径为8cm的空心钢球（木球、大理石球、台球用球等），柔性材料的厚度为10cm。所述弧形滑道2为四分之一圆形的轨道，其末端为水平段。球体3在弧形滑道2的顶端以静止（初始速度为0m/s）的状态自由滚下，在弧形滑道2的水平段的末端竖有厚度为10cm的泡沫板所构成的竖向柔性材料5。在高出弧形滑道2水平高度3cm的部位设置有插入竖向柔性材料5的凸面针4，凸面针4所处的位置应当满足球体3撞击凸面针4的中心部位且位于竖向柔性材料5上的凸面针4所插入的深度在初始状态下应当保持一致。凸面针4的圆形板体结构位于弧形滑道2的中央位置，在竖向柔性材料5与底座1的连接位置处设置有可调宽度的夹板，以实现对竖向柔性材料5的夹持。让不同质量的球体3从相同高度的不同弧形滑道2上自静止状态下滚落，直至将凸面针4撞入竖向柔性材料5内。通过比较凸面针4扎入竖向柔性材料5的深度来计量不同材质球体3对凸面针4的做功大小。

在本实用新型中，所述的竖向柔性材料5上还分布有若干用于与弹性片6配合的凸面针4，这部分的凸面针4能够与弹性片6配合以实现对弹性势能大小的展示。具体来讲，在本发明中，所述的弹性片6所弯曲的角度不同，其因弯曲所产生的弹性势能也不尽相同，在弹性片6由弯曲恢复至初始状态时，弹性片6的自由端会与其一侧的凸面针4接触，并将凸面针4压入竖向柔性材料5中。根据凸面针4压入竖向柔性材料5中的深度不同，其能够展现不同弯曲状态下弹性势能的分布。

在本实用新型中，所述的座体1上还安装有水平柔性材料8，水平柔性材料8上同样放置有插入其内部一定深度的凸面针4。凸面针4的外部套有玻璃筒体7，玻璃筒体7的作用在于引导落入的球体3以使其准确的撞击底部凸面针4。球体3在玻璃筒体7内与凸面针4碰撞后，能够将凸面针4压入水平柔性材料8内部一定深度，通过不同高度同一质量的球体3或者相同高度不同质量的球体3对凸面针4的碰撞，可实现对重力势能做功大小及分布规律的直观体现。

如图3所示，在本实用新型中，所述的凸面针4包括圆形板体部及针体，其中圆形板体的上表面加工有与球体3接触点凹陷结构，以使得球体3与凸面针4接触后能够提高接触面积和效果。

Claims (5)

1.一种机械能演示装置，包括底座（1），其特征在于：在底座（1）的上表面加工有若干弧形滑道（2），在弧形滑道（2）上放置有沿其滚动的球体（3），在球体（3）沿弧形滑道（2）运动路径的水平末端处设置有凸面针（4），凸面针（4）位于竖向柔性材料（5）上，竖向柔性材料（5）固定于弧形滑道（2）的末端；在相邻的弧形滑道（2）上放置有相同或不同材质的球体（3）。

2.根据权利要求1所述的机械能演示装置，其特征在于：所述凸面针（4）包括圆形板体部和位于圆形板体部中央位置处的针体。

3.根据权利要求1所述的机械能演示装置，其特征在于：所述底座（1）上还安装有弹性片（6），弹性片（6）的一端固定在底座（1）上，弹性片（6）的自由端处设置有凸面针（4），凸面针（4）安装于竖向柔性材料（5）上。

4.根据权利要求1所述的机械能演示装置，其特征在于：所述底座（1）上安装有水平柔性材料（8），水平柔性材料（8）上插接有凸面针（4），凸面针（4）位于玻璃筒体（7）内。

5.根据权利要求1至4中任意一项权利要求所述的机械能演示装置，其特征在于：所述竖向柔性材料（5）和水平柔性材料（8）均为塑料泡沫板体。

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