CN210865280U - 一种平抛运动物理教学演示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种平抛运动物理教学演示装置，包括可调底座和平抛模拟组件；可调底座底面设有螺接有若干支撑调节柱；平抛模拟组件包括自上而下布置的第一固定板、第二固定板、第三固定板和运动球体；可调底座可根据演示面平整情况调整装置的水平度；本技术方案可实现同时控制三个运动球体的运动，通过简单演示能够更为明显地揭示平抛运动的规律和轨迹，方便学生理解平抛运动原理，并且操作容易简单，制作成本低廉，容易组装和拆卸。

Description

一种平抛运动物理教学演示装置

技术领域

本实用新型涉及物理教学技术领域，具体涉及一种平抛运动物理教学演示装置。

背景技术

平抛运动作为一个普遍的物体运动现象，是传统运动学所要研究的重要课题，能清楚明晰地演示平抛运动规律一直是物理教学科研中的一个重要内容。客观地说，由于平抛运动是一个合成的曲线运动，它的运动规律远比直线运动和圆周运动复杂得多。要想直接研究它的速度、位移等物理量的变化来揭示平抛运动的规律是较为因难的。正因为如此，关于“平抛运动”的课程一直都是物理教学中的一个教学难点。

据了解：在“平抛运动”的课堂教学中，长期以来都是采用“在立板上固定安装弧形轨道并使钢球从弧形轨道的出口平抛出去”的传统实验来进行演示教学的，目前学校和教学机构普遍使用平抛运动演示器只能演示平抛运动的轨迹，不能研究平抛运动的性质和规律，并且描述的轨迹误差很大，产生原因是描点法不清晰，并且依靠挤压画点，容易出现短线，还有不能描述运动规律的原因是没有办法来控制多个小球的同时运动。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的在于提出提供的一种平抛运动物理教学演示装置，可提高平抛运动演示的准确度；具体方案是：

一种平抛运动物理教学演示装置，包括可调底座和平抛模拟组件；所述可调底座底面设有螺接有若干支撑调节柱；所述平抛模拟组件包括自上而下布置的第一固定板、第二固定板、第三固定板和运动球体；所述第一固定板上设有可沿水平方向滑动并沿竖向布置的挡板，所述第一固定板上还设有可沿水平方向滑动的第一电磁铁；所述第二固定板上端一侧设有第一斜槽滑轨，所述第一斜槽滑轨上端倾斜布置、下端沿水平方向布置，所述第一斜槽滑轨上端还设有可吸附运动球体的第二电磁铁；所述第三固定板上端对应第一斜槽滑轨下方设有第二斜槽滑轨，所述第二斜槽滑轨上端倾斜布置、下端平滑过渡连接有水平方向布置的水平滑轨，所述第二斜槽滑轨上端还设有可吸附运动球体的第三电磁铁。

本技术方案中：可调底座可根据演示面平整情况调整装置的水平度，使得整个装置适用于不同的演示面上；平抛模拟组件上可同时放置三组运动球体进行运动演示，其中，吸附在第一电磁铁上的运动球体可做自由落体运动，吸附在第二电磁铁上的运动球体可做抛物线运动，吸附在第三电磁铁上的运动球体可做匀速直线运动，由于第一斜槽滑轨和第二斜槽滑轨相同布置，使得第一斜槽滑轨和第二斜槽滑轨上的运动球体具有相同的初速度。由于采用电磁吸附的方式控制运动球体运动，本技术方案可实现同时控制三个运动球体的运动，平抛运动的运动球体和自由落体运动的运动球体可在空中相撞，同时控制三个运动球体运动时可使三个小球在水平滑轨上相撞；此外，本技术方案还可以准确描绘平抛运动规律，即做平抛运动的运动球体可与能够水平滑动的挡板相撞，运动球体与挡板相撞打出的撞击点为运动球体的重心位置，使得打点更加清晰，能够清晰的粘贴在挡板的描点纸上。

本技术方案通过简单演示能够更为明显地揭示平抛运动的规律和轨迹，方便学生理解平抛运动原理，并且操作容易简单，制作成本低廉，容易组装和拆卸。

优选的技术方案，其附加技术特征在于，所述第一固定板两端设有向外延伸的连接部，两连接部之间设有一对水平布置且相互平行的滑杆，所述挡板和第一电磁铁活动穿设在两滑杆上。挡板和第一电磁铁可沿滑杆在水平滑动，更方便根据实验演示需要调整挡板和第一电磁铁的位置。

优选的技术方案，其附加技术特征在于，所述第一固定板对应水平滑轨前端设有供运动球体穿过的通过孔。运动球体在水平滑轨上移动后可穿过通过孔进行回收，避免运动球体停留在水平滑轨上。

优选的技术方案，其附加技术特征在于，所述第二固定板背离第一斜槽滑轨的表面外侧设有自上而下水平布置的卷纸辊，位于上方的卷纸辊上绕制有绘图纸，所述绘图纸依次穿过第一固定板与第二固定板之间的间隙和第二固定板与第三固定板之间的间隙并绕制在位于下方的卷纸辊上。绘图纸可通过卷纸辊进行更换，提高绘图纸更换效率。

优选的技术方案，其附加技术特征在于，所述可调底座对应第一固定板两端设有沿竖向布置的前固定杆，所述第一固定板、第二固定板和第三固定板两端固定在相应一个前固定杆上。第一、第二和第三固定板能够通过前固定杆进行固定，更方便拆装。

优选的技术方案，其附加技术特征在于，所述可调底座对应卷纸辊两端设有转动安装卷纸辊的后固定杆，两卷纸辊两端转动安装在相应一个后固定杆上。卷纸辊能够通过后固定杆转动布置在可调底座上，更方便更换绘图纸。

优选的技术方案，其附加技术特征在于，还包括收集运动球体的托盘，所述托盘两侧设有可固定在第一固定板、第二固定板或第三固定板两侧的固定器，托盘能够通过固定器相应固定在不同的固定板上，便于回收释放的运动球体。

优选的技术方案，其附加技术特征在于，所述托盘两侧和托盘与固定器相对一侧的边缘上设有侧围部，与固定器相对一侧边缘上的侧围部呈透明布置。侧围部可防止运动球体从托盘脱出。

优选的技术方案，其附加技术特征在于，还包括水迹绘图组件，所述水迹绘图组件包括注射器、输送软管和输出接头，所述注射器输出端通过三通阀与输送软管相连，所述输送软管末端与输出接头相连。通过注射器输出的水迹能够显示在挡板上，通过水迹描点法更方便演示验证平抛运动的水平方向速度规律和位移规律。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的平抛运动物理教学演示装置本技术方案可实现同时控制三个运动球体的运动，还可利用水迹法对平抛运动进行描述绘图，通过简单演示能够更为明显地揭示平抛运动的规律和轨迹，方便学生理解平抛运动原理，并且操作容易简单，制作成本低廉，容易组装和拆卸。有效解决了现有技术中存在的技术问题，具有较高的实用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为一实施例提供的一种平抛运动物理教学演示装置的前视图。

图2为一实施例提供的一种平抛运动物理教学演示装置的侧视图。

图3为一实施例提供的一种平抛运动物理教学演示装置的平抛运动原理示意图1。

图4为一实施例提供的一种平抛运动物理教学演示装置的平抛运动原理示意图2。

各个附图标记表示的含义如下；可调底座100、支撑调节柱200、第一固定板300、第二固定板400、第三固定板500、第一斜槽滑轨600、第二电磁铁700、第二斜槽滑轨800、第三电磁铁900、水平滑轨1000、第一电磁铁1100、挡板1200、连接部1300、滑杆1400、托盘1500、卷纸辊1600、前固定杆1700、后固定杆1800、注射器1900、输出接头2000、三通阀2100、输送软管2200、绘图纸2300。

具体实施方式

这里，要说明的是，本实用新型涉及的功能、方法等仅仅是现有技术的常规适应性应用。因此，本实用新型对于现有技术的改进，实质在于硬件之间的连接关系，而非针对功能、方法本身，也即本实用新型虽然涉及一点功能、方法，但并不包含对功能、方法本身提出的改进。本实用新型对于功能、方法的描述，是为了更好的说明本实用新型，以便更好的理解本实用新型。

如图1和图2所示，在一实施例中，本实用新型提供一种平抛运动物理教学演示装置，包括可调底座100和平抛模拟组件；所述可调底座100底面设有螺接有若干支撑调节柱200；可调底座100可根据演示面平整情况调整装置的水平度，使得整个装置适用于不同的演示面上，本实施例中，可在支撑调节柱200下端设置支撑垫块，以防止可调底座100发生滑动，转动支撑调节主时即可调整支撑高度。

如图1和图2所示，为了方便演示球体不同性质的运动规律，本实施例中的平抛模拟组件包括自上而下布置的第一固定板300、第二固定板400、第三固定板500和运动球体；所述第一固定板300上设有可沿水平方向滑动并沿竖向布置的挡板1200，所述第一固定板300上还设有可沿水平方向滑动的第一电磁铁1100；所述第二固定板400上端一侧设有第一斜槽滑轨600，所述第一斜槽滑轨600上端倾斜布置、下端沿水平方向布置，所述第一斜槽滑轨600上端还设有可吸附运动球体的第二电磁铁700；所述第三固定板500上端对应第一斜槽滑轨600下方设有第二斜槽滑轨800，所述第二斜槽滑轨800上端倾斜布置、下端平滑过渡连接有水平方向布置的水平滑轨1000，所述第二斜槽滑轨800上端还设有可吸附运动球体的第三电磁铁900。平抛模拟组件上可同时放置三组运动球体进行运动演示，其中，吸附在第一电磁铁1100上的运动球体可做自由落体运动，吸附在第二电磁铁700上的运动球体可做抛物线运动，吸附在第三电磁铁900上的运动球体可做匀速直线运动，由于第一斜槽滑轨600和第二斜槽滑轨800相同布置，使得第一斜槽滑轨600和第二斜槽滑轨800上的运动球体具有相同的初速度。由于采用电磁吸附的方式控制运动球体运动，本技术方案可实现同时控制三个运动球体的运动，使平抛运动的运动球体和自由落体运动的运动球体可在空中相撞，同时控制时可使三个小球在水平滑轨1000上相撞，为了减小运动球体运动的摩擦力，斜槽滑轨和水平滑轨1000优选圆形的滑轨，以减小因摩擦力产生的误差。

如图3和图4所示，此外，做平抛运动的运动球体可与能够水平滑动的挡板1200相撞，挡板1200上可粘贴制图纸张，当运动球体与挡板1200相撞后，运动球体的撞击点为运动球体的重心位置，使得打点更加清晰，能够清晰的粘贴在挡板1200的描点纸上。通过简单演示能够更为明显地揭示平抛运动的规律和轨迹，方便学生理解平抛运动原理。

如图1和图2所示，第一固定板300两端设有向外延伸的连接部1300，两连接部1300之间设有一对水平布置且相互平行的滑杆1400，所述挡板1200和第一电磁铁1100活动穿设在两滑杆1400上。挡板1200和第一电磁铁1100可沿滑杆1400在水平滑动，更方便根据实验演示需要调整挡板1200和第一电磁铁1100的位置，在进行平抛运动打点时，挡板1200可向远离斜槽滑轨的方向移动，使得平抛运动球体撞击在挡板1200上的不同位置，进而提高打点测量精确度。

如图1所示，为了方便收集运动球体，本实施例在第一固定板300对应水平滑轨1000前端设有供运动球体穿过的通过孔。运动球体在水平滑轨1000上移动后可穿过通过孔进行回收，避免运动球体停留在水平滑轨1000上。

如图1所示，在演示平抛运动时，还需要描绘做平抛运动的运动球体的运动轨迹，由于运动球体与第二固定板400的板面相接触，可在第二固定板400上设置绘图纸2300记录运动球体的平抛轨迹，在记录轨迹时，由于需要更换绘图纸2300，本实施例在第二固定板400背离第一斜槽滑轨600的表面外侧设有自上而下水平布置的卷纸辊1600，位于上方的卷纸辊1600上绕制有绘图纸2300，所述绘图纸2300依次穿过第一固定板300与第二固定板400之间的间隙和第二固定板400与第三固定板500之间的间隙并绕制在位于下方的卷纸辊1600上。转动卷纸辊1600时，可拉动绘图纸2300，进而实现对绘图纸2300更换，由于无需取下绘图纸2300，因此显著提高了绘图纸2300的更换效率。

如前所述，第一、第二和第三固定板500需要自上而下布置，为了方便安装，本实施例在可调底座100对应第一固定板300两端设有沿竖向布置的前固定杆1700，所述第一固定板300、第二固定板400和第三固定板500两端固定在相应一个前固定杆1700上。第一、第二和第三固定板能够通过前固定杆1700进行固定，本实施例优选螺钉安装的方式固定第一、第二和第三固定板。在提高安装便捷性的同时稳定性更好。

如图2所示，进一步，为了实现对转动辊的转动安装，可调底座100对应卷纸辊1600两端设有转动安装卷纸辊1600的后固定杆1800，两卷纸辊1600两端转动安装在相应一个后固定杆1800上。卷纸辊1600能够通过后固定杆1800转动布置在可调底座上，更方便更换绘图纸2300，位于下方的卷纸辊1600需要转动才能够更换第二固定板400表面的绘图纸2300，本实施例还在该卷纸辊1600端部设有转动把手，以方便转动卷纸辊1600。

如图1所示，如前所述，做不同运动的运动球体从通过孔中穿过，为了方便收集各个运动球体，本实施例还提供了用于收集运动球体的托盘1500，所述托盘1500两侧设有可固定在第一固定板300、第二固定板400或第三固定板500两侧的固定器，托盘1500能够通过固定器相应固定在不同的固定板上，便于回收释放的运动球体。所述托盘1500两侧和托盘1500与固定器相对一侧的边缘上设有侧围部，与固定器相对一侧边缘上的侧围部呈透明布置。侧围部可防止运动球体从托盘1500脱出。

如图1所示，在演示平抛运动时，本实施例还提供了水迹绘图组件，所述水迹绘图组件包括注射器1900、输送软管2200和输出接头2000，所述注射器1900输出端通过三通阀2100与输送软管2200相连，所述输送软管2200末端与输出接头2000相连。通过注射器1900输出的水迹能够显示在挡板1200上，通过水迹描点法更方便演示验证平抛运动的水平方向速度规律和位移规律，在演示时，输出接头2000可固定在第一固定板300端部，使得水迹打在挡板1200的图纸上。

本实用新型的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例能够以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、系统和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普桶技术人员应当理解：其依然能够以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (9)

1.一种平抛运动物理教学演示装置，其特征在于：包括

可调底座(100)；所述可调底座(100)底面设有螺接有若干支撑调节柱(200)；

平抛模拟组件；所述平抛模拟组件包括自上而下布置的第一固定板(300)、第二固定板(400)、第三固定板(500)和运动球体；所述第一固定板(300)上设有可沿水平方向滑动并沿竖向布置的挡板(1200)，所述第一固定板(300)上还设有可沿水平方向滑动的第一电磁铁(1100)；所述第二固定板(400)上端一侧设有第一斜槽滑轨(600)，所述第一斜槽滑轨(600)上端倾斜布置、下端沿水平方向布置，所述第一斜槽滑轨(600)上端还设有可吸附运动球体的第二电磁铁(700)；所述第三固定板(500)上端对应第一斜槽滑轨(600)下方设有第二斜槽滑轨(800)，所述第二斜槽滑轨(800)上端倾斜布置、下端平滑过渡连接有水平方向布置的水平滑轨(1000)，所述第二斜槽滑轨(800)上端还设有可吸附运动球体的第三电磁铁(900)。

2.根据权利要求1所述的平抛运动物理教学演示装置，其特征在于：

所述第一固定板(300)两端设有向外延伸的连接部(1300)，两连接部(1300)之间设有一对水平布置且相互平行的滑杆(1400)，所述挡板(1200)和第一电磁铁(1100)活动穿设在两滑杆(1400)上。

3.根据权利要求1所述的平抛运动物理教学演示装置，其特征在于：

所述第一固定板(300)对应水平滑轨(1000)前端设有供运动球体穿过的通过孔。

4.根据权利要求1所述的平抛运动物理教学演示装置，其特征在于：

所述第二固定板(400)背离第一斜槽滑轨(600)的表面外侧设有自上而下水平布置的卷纸辊(1600)，位于上方的卷纸辊(1600)上绕制有绘图纸(2300)，所述绘图纸(2300)依次穿过第一固定板(300)与第二固定板(400)之间的间隙和第二固定板(400)与第三固定板(500)之间的间隙并绕制在位于下方的卷纸辊(1600)上。

5.根据权利要求1所述的平抛运动物理教学演示装置，其特征在于：

所述可调底座(100)对应第一固定板(300)两端设有沿竖向布置的前固定杆(1700)，所述第一固定板(300)、第二固定板(400)和第三固定板(500)两端固定在相应一个前固定杆(1700)上。

6.根据权利要求4所述的平抛运动物理教学演示装置，其特征在于：

所述可调底座(100)对应卷纸辊(1600)两端设有转动安装卷纸辊(1600)的后固定杆(1800)，两卷纸辊(1600)两端转动安装在相应一个后固定杆(1800)上。

7.根据权利要求1-6任一权限所述的平抛运动物理教学演示装置，其特征在于：

还包括收集运动球体的托盘(1500)，所述托盘(1500)两侧设有可固定在第一固定板(300)、第二固定板(400)或第三固定板(500)两侧的固定器。

8.根据权利要求7所述的平抛运动物理教学演示装置，其特征在于：

所述托盘(1500)两侧和托盘(1500)与固定器相对一侧的边缘上设有侧围部，与所述固定器相对一侧边缘上的侧围部呈透明布置。

9.根据权利要求1-6任一权项所述的平抛运动物理教学演示装置，其特征在于：

还包括水迹绘图组件，所述水迹绘图组件包括注射器(1900)、输送软管(2200)和输出接头(2000)，所述注射器(1900)输出端通过三通阀(2100)与输送软管(2200)相连，所述输送软管(2200)末端与输出接头(2000)相连。

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