CN216772638U - 一种保守力势能转化的演示教具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种保守力势能转化的演示教具，包括基座，基座上固定设置有新型锥体爬坡实验演示装置和新型弹簧振子实验演示装置，在新型锥体爬坡实验演示装置与新型弹簧振子实验演示装置的中部位置设置有用于连接两个实验演示装置的连接件本装置为新型锥体爬坡实验演示装置与新型弹簧振子实验演示装置组合为一体的实验演示装置，本装置整个结构完整，在演示时可以一体对学生进行展示，方便学生的理解以及思考，解决现有的双锥体爬坡、弹簧振子实验演示装置的演示过程不够完整，可能导致误导学生的情况出现的问题。

Description

一种保守力势能转化的演示教具

技术领域

本实用新型涉及能量转换演示教具，具体涉及一种保守力势能转化的演示教具。

背景技术

现在的教学课程中，在进行重力、弹力等保守力做功与动能的转化教学时，主要是对保守力的知识体系、转动惯量的知识体系进行有效的诠释，但是对于作为大学物理理论和实验教学的演示过程是不完整的，另外对于中小学的青少年学习知识，没有完整的演示，也可能会存在误导学生的情况出现。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种保守力势能转化的演示教具，解决缺乏完整演示保守力势能转化的实验教具，可能导致误导学生的情况出现的问题。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种保守力势能转化的演示教具，包括基座，基座上固定设置有新型锥体爬坡实验演示装置，在基座上与新型锥体爬坡实验演示装置对应的位置设置有新型弹簧振子实验演示装置，在新型锥体爬坡实验演示装置与新型弹簧振子实验演示装置的中部位置设置有用于连接新型锥体爬坡实验演示装置和新型弹簧振子实验演示装置的连接件。

本装置是这样实现功能的：本装置为新型锥体爬坡实验演示装置与新型弹簧振子实验演示装置组合为一体的实验演示装置，本装置整个结构完整，在演示时可以一体对学生进行展示，方便学生的理解以及思考，解决缺乏完整演示保守力势能转化的实验教具，可能导致误导学生的情况出现的问题。

进一步地，新型锥体爬坡实验演示装置包括双锥体和运动轨道；运动轨道包括中间的运动凹槽和侧挡板，运动轨道沿中间线对称，运动凹槽两端的宽度相同且小于中间的宽度，侧挡板两端的高度相同且低于中间的高度。整个运动凹槽是用于通过双锥体的，利用双锥体的运动，完成展示重力势能与动能之间的转换。

进一步地，双锥体包括两个锥体，两个锥体的底部相互连接，连接后双锥体中间为中空部分，且中间位置设置有贯穿锥体中轴线的圆柱棒，双锥体的轴向长度大于运动凹槽的最大宽度。中间位置增减圆柱棒的作用是增加双锥体的质量从而增加双锥体的惯性，双锥体的轴向长度大于运动凹槽的最大宽度保证双锥体不会掉入凹槽内部。

进一步地，新型弹簧振子实验演示装置包括滑行轨道和底座，滑行轨道安装于底座上，底座上在滑行轨道的两端设置固定杆；滑行轨道上设置有滑动组件，滑动组件两端分别连接轻质弹簧的一端，两个轻质弹簧的另一端连接于固定杆上。弹簧振子实验演示装置主要由轻弹簧和具有一定质量的振子构成，将水平放置的轻弹簧一端固定，另一端与滑动组件相连，通过将弹簧拉伸或者压缩给弹簧施加一定的力对其做功的时候，弹簧就会将该能量以弹性势能的形式存储起来，然后释放，能量将会在弹簧的弹性势能和运动组件的动能之间转化。

进一步地，两个固定杆之间设置有平行于滑动组件滑动轨迹的标尺。标尺用于明确观察到滑动组件的滑动位置。

进一步地，滑行轨道设置为中空部件，且与滑动组件接触的一侧面上设置有多个通气孔，且中空部件内部连接有导管，导管的另一端连接有气源。滑行导轨为一个气垫导轨，整个中空的结构除了通气孔以外均为密封状态，气源提供气体，从小孔透出，形成气垫。

进一步地，滑动组件包括滑动块和固定在滑动块上的振子，振子上设置有平行于标尺刻度的指示杆。指示杆可以明确指出运动位置。

进一步地，基座上设置有水平仪，且基座的两侧端设置有用于调节基座水平位置的调节组件。保证整个基座处于水平状态，防止装置倾斜导致重力对演示产生影响。

进一步地，连接件设置为手把状。由于两个演示装置的观察面位置不同，把手方便拿取，转换观察位置。

进一步地，调节组件包括调节螺杆，调节螺杆底部连接有平板面，平板上设置有防滑垫。调节组件是安装在基座底部位置的，需要接触试验台，底部设置防滑垫防止实验用具滑动影响实验的能量转换。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1.一种保守力势能转化的演示教具，包括基座，基座上固定设置有新型锥体爬坡实验演示装置和新型弹簧振子实验演示装置，本装置整个结构完整，在演示时可以一体对学生进行展示，方便学生的理解以及思考，解决缺乏完整演示保守力势能转化的实验教具，可能导致误导学生的情况出现的问题。

2.一种保守力势能转化的演示教具，包括新型锥体爬坡实验演示装置和新型弹簧振子实验演示装置，同时进行两种保守力实验，在教学时可以引发学生的对比思考。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例提供的本装置的俯视图结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的本装置的正视图结构示意图；

图3为本实用新型弹簧振子实验演示装置的结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-基座，101-调节组件，2-新型锥体爬坡实验演示装置，3-新型弹簧振子实验演示装置，4-连接件，5-双锥体，501-锥体，502-圆柱棒，6-运动轨道，601-运动凹槽，602-侧挡板，7-滑行轨道，701-通气孔，8-滑动组件，801-滑动块，802-振子，803-指示杆，9-固定杆，10-标尺，11-导管，12-水平仪，13-调节组件，14-轻质弹簧，15-气源。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

在以下描述中，为了提供对本实用新型的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本实用新型。在其他实施例中，为了避免混淆本实用新型，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。

在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本实用新型至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

在本实用新型的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

实施例1

本实施例1提供一种保守力势能转化的演示教具，如图1-图3所示，包括基座1，基座1上固定设置有新型锥体爬坡实验演示装置2，在基座1上与新型锥体爬坡实验演示装置2对应的位置设置有新型弹簧振子实验演示装置3，在新型锥体爬坡实验演示装置2与新型弹簧振子实验演示装置3的中部位置设置有用于连接新型锥体爬坡实验演示装置2和新型弹簧振子实验演示装置3的连接件4。

本装置是这样实现功能的：本装置为新型锥体爬坡实验演示装置2与新型弹簧振子实验演示装置3组合为一体的实验演示装置，本装置整个结构完整，在演示时可以一体对学生进行展示，方便学生的理解以及思考，解决现有的双锥体爬坡、弹簧振子802实验演示装置的演示过程不够完整，可能导致误导学生的情况出现的问题。

在本实施例中，新型锥体爬坡实验演示装置2包括双锥体5和运动轨道6；运动轨道6包括中间的运动凹槽601和侧挡板602，运动轨道6沿中间线对称，运动凹槽601两端的宽度相同且小于中间的宽度，侧挡板602两端的高度相同且低于中间的高度。整个运动凹槽601是用于通过双锥体5的，利用双锥体5的运动，完成展示重力势能与动能之间的转换。具体原理是：锥体爬坡实验演示装置由双锥体部件和固定在基座1上的运动轨道6构成，基座1水平放置。其运动轨道6包括运动凹槽601与侧挡板602，运动轨道6两端的宽度比较小，中间位置的宽度比较大，且两端低中间高。双锥体的重心处于其几何中心处，由于双锥体特殊的形状，当双锥体处于轨道的低端时，由于运动凹槽601的宽度较小，反而会使双锥体的重心处于一个较高的位置；当双锥体处于轨道的中间，也就是较高的位置时，由于运动凹槽601宽度较大，反而会使双锥体的重心处于一个较低的位置，且此位置的双锥体重心的高度低于双锥体处于低端时重心的高度，即双锥体在轨道低端处的重心位置高于在轨道高端处的重心位置。故当将双锥体自然放置在轨道的低端处时，由于重力的作用，会使双锥体的重心逐渐降低，而双锥体整体呈现出由轨道的低端逐渐向轨道的高端运动的现象。在这个过程中，重力做功使得双锥体的重力势能逐渐转化为动能。

当将双锥体自然放置在主体的任意一端时，由于在此处的重心位置高于中间轨道最高位置的重心位置，故释放之后，双锥体会由低端逐渐向中间滚动，在这个过程中，重力做正功，重力势能逐渐转化为动能，当双锥体到达中间轨道最高处时，双锥体的动能达到最大，双锥体会继续向另一端滚动，由于对称的结构，向另一端运动的过程中，重心位置逐渐在升高，重力做负功，动能逐渐转化为重力势能。当动能为零时，重力势能达到最大，于是双锥体又会向轨道最高点运动，如此往复。例如在左端释放双锥体之后，就会观察到，双锥体从左端向中间的高端滚动，看起来是在爬坡一样，当到达中间的高端后，又继续向右端滚动，当动能减为零之后，由于阻力做功的原因，此时双锥体的重力势能少于最初释放时左端的重力势能，故双锥体停留的位置会向中间的高端靠拢一点。然后双锥体再从右端向中间的高端滚动，滚动到最高点之后，继续向左端滚动，当动能减为零时，同理，由于阻力做功，双锥体在左端停留的位置会相对于上一次在右端停留的位置更加向中间的最高点靠拢。如此往复，上坡下坡，最终，双锥体会停留在中间轨道最高的位置，即坡的顶部。

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提出一种新的保守力势能的转化装置，该实验演示装置可以解决保守力势能，包括重力及弹性势能做功与动能连续转化的演示问题和质量分布改变转动惯量如何影响机械能变化做定性的描述，从而使得观察者有时间在演示实验的过程中展开思考并形成知识体系的连贯性，这是以往实验仪器不具备的特点。重力和弹力都是典型的保守力，及其做功大小与路径无关，二者在机械能的知识体系中属于同一类。物体的质量分布影响转动惯量的大小，通过锥体的运动形式，从机械能连续转化的过程充分体现，该装置能够更好的演示重力、弹力等保守力做功与动能的转化，能够使转化的过程不再单一与零碎，具有往复性与对称性，使整个保守力势能的转化过程更加具体与充分。同时将重力与弹力的演示结合在一起，使整个教学过程与知识体系的诠释更加完整。

需要解释的是：上述的中线指的是凹槽的对称线，运动凹槽601横向与纵向均有对称线，为了保证两侧的运动轨道6一致，则关于中间横向线对称，上述的宽度也是横向方向的宽度，即与双锥体5运动方向垂直的方向。

在本实施例中，双锥体5包括两个锥体501，两个锥体501的底部相互连接，连接后双锥体5中间为中空部分，且中间位置设置有贯穿锥体501中轴线的圆柱棒502，双锥体5的轴向长度大于运动凹槽601的最大宽度。中间位置增减圆柱棒502的作用是增加双锥体5的质量从而增加双锥体5的惯性，双锥体5的轴向长度大于运动凹槽601的最大宽度保证双锥体5不会掉入凹槽内部。当在双锥体的中空部分加入不锈钢圆柱棒502时，会改变双锥体的质量分布，所述双锥体的质量与转动惯量都会增大，根据牛顿第一定律，上述操作大大增加了所述双锥体的惯性，使其能够减小外部因素的影响，更稳定的停留在中间轨道的最高点，同时对保守力势能转化的过程中就牛顿第一定律、转动惯量等概念进行了有效演示。

在本实施例中，新型弹簧振子实验演示装置3包括滑行轨道7和底座，滑行轨道7安装于底座上，底座上在滑行轨道7的两端设置固定杆9；滑行轨道7上设置有滑动组件8，滑动组件8两端分别连接轻质弹簧14的一端，两个轻质弹簧14的另一端连接于固定杆9上。弹簧振子802实验演示装置主要由轻弹簧和具有一定质量的振子802构成，将水平放置的轻弹簧一端固定，另一端与滑动组件8相连，通过将弹簧拉伸或者压缩给弹簧施加一定的力对其做功的时候，弹簧就会将该能量以弹性势能的形式存储起来，然后释放，能量将会在弹簧的弹性势能和运动组件的动能之间转化。

在本实施例中，两个固定杆9之间设置有平行于滑动组件8滑动轨迹的标尺10。标尺10用于明确观察到滑动组件8的滑动位置。

在本实施例中，滑行轨道7设置为中空部件，且与滑动组件8接触的一侧面上设置有多个通气孔701，且中空部件内部连接有导管11，导管11的另一端连接有气源15。滑行导轨为一个气垫导轨，整个中空的结构除了通气孔701以外均为密封状态，气源15提供气体，从小孔透出，形成气垫减少试验中摩擦力岁实验结果产生影响。

在本实施例中，滑动组件8包括滑动块801和固定在滑动块801上的振子802，振子802上设置有平行于标尺10刻度的指示杆803。指示杆803可以明确指出运动位置。

新型弹簧振子实验演示装置3是这样使用的：打开气源15，气源15将压缩气体通过导管11注入到滑行导轨中，气体通过出通气孔701排出，从而使滑动导轨与滑动组件8间形成很薄的气垫层，将装有配重振子802的滑动组件8移动到导轨的最左端，此时，滑动组件8左端的轻质弹簧14被压缩，给振子802一个向右方向的弹力，滑动组件8右端的轻质弹簧14被拉伸，给振子802同样一个向右方向的弹力，两轻质弹簧14给振子802的合力方向向右，释放所述振子802，于是振子802就会在两弹力的作用下向右端加速运动，轻质弹簧14的弹力做正功，将弹性势能转化为动能，当振子802处于导轨的中间位置时，由于此时振子802距离两固定杆9的距离相等，即两轻质弹簧14此时的形变量相同，要么同时被拉伸，要么同时处于原长，要么同时被压缩，且两轻质弹簧14规格相同，故两轻质弹簧14的弹力大小相等，方向相反，所以当振子802运动到中点时，所受弹力的合力一定为零，此时弹性势能全部转化为动能，振子802继续向右运动。

若在中点时两轻质弹簧14处于拉伸状态，此时左边的轻质弹簧14拉伸量大于右边的轻质弹簧14，故两轻质弹簧14的合力方向向左，若在中点时两轻质弹簧14处于原长，那么此时左边的轻质弹簧14被拉伸，给振子802一个向左边的弹力，右边的轻质弹簧14被压缩，给振子802一个向左边的弹力，两轻质弹簧14的合力方向向左；若在中点时，两轻质弹簧14处于压缩状态，此时左边的轻质弹簧14压缩量小于右边的轻质弹簧14，故两轻质弹簧14的合力方向向左。故不论哪种情况，轻质弹簧14的合力方向都向左边，弹力做负功，动能逐渐转化为弹性势能。当动能减为零时，振子802到达了导轨的最右端，此时左边的轻质弹簧14被拉伸，给振子802一个向左的弹力，右边的轻质弹簧14被压缩，给振子802一个向左的弹力，两轻质弹簧14给振子802的合力方向向左，故振子802向左边做加速运动。轻质弹簧14的弹力做正功，将弹性势能逐渐转化为动能。当振子802再次到达中点时，此时所受轻质弹簧14的合力为零，动能达到最大，振子802继续向左边运动。

同理，若在中点时两轻质弹簧14处于拉伸状态，那么此时左边的轻质弹簧14拉伸量小于右边的轻质弹簧14，故两轻质弹簧14的合力方向向右，若在中点时两轻质弹簧14处于原长，那么此时左边的轻质弹簧14被压缩，给振子802一个向右边的弹力，右边的轻质弹簧14被拉伸，给振子802一个向右边的弹力，两轻质弹簧14的合力方向向右，若在中点时两轻质弹簧14处于压缩状态，那么此时左边的轻质弹簧14压缩量大于右边的轻质弹簧14，故两轻质弹簧14的合力方向向右。故不论哪种情况，轻质弹簧14的合力方向都向右边，弹力做负功，动能逐渐转化为弹性势能，当动能减为零时，振子802到达了导轨的最右端。此时，回到了最开始释放的状态，于是振子802继续在导轨间做往复运动，能量也在弹性势能与动能之间不停的转化。

以上即为本新型弹簧振子实验演示装置3的各个部分，其所有部分共同组成了保守力势能转化的演示装置。

在本实施例中，基座1上设置有水平仪12，且基座1的两侧端设置有用于调节基座1水平位置的调节组件101。保证整个基座1处于水平状态，防止装置倾斜导致重力对演示产生影响。

在本实施例中，连接件4设置为手把状。由于两个演示装置的观察面位置不同，把手方便拿取，转换观察位置。

在本实施例中，调节组件101包括调节螺杆，调节螺杆底部连接有平板面，平板上设置有防滑垫。调节组件101是安装在基座1底部位置的，需要接触试验台，底部设置防滑垫防止实验用具滑动影响实验的能量转换。调节组件101可以使用现有的调节升降组件也可以直接使用螺栓螺孔配合完成调节。

本实用新型提供的一种保守力势能转化的演示装置的有益效果：

由于本技术方案中采取了对称轨道设计，能够使重力势能与动能之间的转换更加得连续与完整，在锥体往复的过程中，能够直观的观察到保守力势能的转换，并给使用者已足够的自我思考的时间以增进学习知识的自主性。

由于本技术方案提供了中空的双锥体，可以通过在中空部分放置较高密度的不锈钢圆柱棒502改变双锥体的质量与转动惯量，从而使惯性和转动惯量的知识点在本演示装置中也得以展现，丰富了整个演示实验装置的知识体系内容。

由于本技术方案实际演示的往复性，可以对能量最低原理进行高效的展示。

本技术方案采取了与双弹簧振子802演示装置相结合的方式，在能够演示重力势能与动能之间转换的同时，又能演示弹性势能与动能之间的转换，从而使保守力势能转换的演示实验更加丰富，使大学物理实验的演示教学过程更加完整。

本技术方案采用了双弹簧的气垫导轨振子模型，不仅可以极大的减小阻力，同时由于其双弹簧结构的对称性，使得不论弹簧的规格，其振子802的平衡位置，即所受弹力的合力为零的位置，总是在轨道的中点，这一特性可以直接消除降低调试零点的难度与时间。

实施例2

在实施例1的基础上增加演示步骤：

本演示装置包括两部分：重力势能转化演示装置和弹性势能转化演示装置。两部分分别以锥体501双坡装置和双弹簧振子802装置作为演示仪器。

1、将未放置圆柱棒502的锥体501双坡装置放在工作台上，并进行水平校准。

2、将未放置圆柱棒502双锥体5平稳的放置在双坡轨道的任意一端，随后释放双锥体5，观察空心双锥体5释放后的运动过程。

在重力做功的作用下，双锥体5开始从轨道的一端逐渐向中间滚动，此时重力做正功，重力势能减小，重力势能大部分转化为动能。(其余部分受空气阻力以及轨道摩擦的影响逐渐转化为内能)当滚动到轨道的正中间时，重力势能达到最小，由于此时双锥体5的动能最大，故双锥体5继续由轨道的中间向轨道的另一端滚动。此时重力做负功，动能逐渐减小，动能大部分转化为重力势能。当动能减小为零时，重力势能达到最大，此时双锥体5与轨道中间的距离也达到最大。由于在整个滚动的过程中，都不断有能量在空气阻力和摩擦力做功的影响下转化为内能逐渐消散，所以此时双锥体5与轨道中间的距离小于最开始释放的距离。接下来能量的转化关系不断重复重力势能→动能→重力势能的过程。由于能量以内能的形式不断消散，双锥体5与轨道中间的距离也不断减小。最终，双锥体5停靠在轨道的正中间附近。

3、重复步骤2。

4、将放置圆柱棒502的双锥体5平稳的放置在双坡轨道的任意一端，随后释放双锥体5，观察实心双锥体5释放后的运动过程。

在插入不锈钢棒之后，会改变双锥体5的质量分布，双锥体5的质量与转动惯量都会增大，根据牛顿第一定律，上诉操作大大增加了双锥体5的惯性，使其能够减小外部因素的影响，更稳定的停留在轨道中间的最高点。

5、重复步骤4。

6、将双弹簧振子802的观察面面向学习者，并进行水平校准。

7、将双弹簧振子802装置中导轨的进气口与电动气源15相连，并打开气源15。

8、将振子802移动到轨道的任意一端，随后释放振子802，观察振子802释放后的运动过程。

将振子802移动到导轨的任意一端，例如最左端，此时，振子802左端的弹簧被压缩，给振子802一个向右方向的弹力，振子802右端的弹簧被拉伸，给振子802同样一个向右方向的弹力，两弹簧给振子802的合力方向向右，释放振子802，振子802就会在两弹力的作用下向右端加速运动，弹簧的弹力做正功，将弹性势能转化为动能，当振子802处于导轨的中间位置时，由于此时振子802距离两固定弹簧的圆柱的距离相等，即两弹簧此时的形变量相同，要么同时被拉伸，要么同时处于原长，要么同时被压缩，且两弹簧规格相同，故两弹簧的弹力大小相等，方向相反，所以当振子802运动到中点时，所受弹力的合力一定为零，此时弹性势能全部转化为动能，振子802继续向右运动。若在中点时两弹簧处于拉伸状态，那么此时左边的弹簧拉伸量大于右边的弹簧，故两弹簧的合力方向向左，若在中点时两弹簧处于原长，那么此时左边的弹簧被拉伸，给振子802一个向左边的弹力，右边的弹簧被压缩，给振子802一个向左边的弹力，两弹簧的合力方向向左，若在中点时两弹簧处于压缩状态，那么此时左边的弹簧压缩量小于右边的弹簧，故两弹簧的合力方向向左。故不论哪种情况，弹簧的合力方向都向左边，弹力做负功，动能逐渐转化为弹性势能。当动能减为零时，振子802到达了导轨的最右端，

由于在整个移动的过程中，都不断有能量在阻力做功的影响下转化为内能逐渐消散，所以此时振子802与轨道中间的距离略小于最开始释放的距离。接下来能量的转化关系不断重复弹性势能→动能→弹性势能的过程。由于能量以内能的形式不断消散，振子802与轨道中间的距离也缓慢减小。最终，振子802停靠在轨道的正中间附近。

9、重复步骤8。

在按步骤完成本演示实验之后，可达到以下演示效果：

Ⅰ、通过“步骤2”能够直观地观察到双锥体5往复爬坡这一现象以及保守力势能中重力势能与动能之间连续与完整的转换。

Ⅱ、通过“步骤8”能够直观地观察到双弹簧振子802的运动模式以及保守力势能中弹性势能与动能之间连续与完整的转换。

Ⅲ、结合“步骤2”和“步骤4”，通过重复实验对比两种双锥体5(空心双锥体5和实心双锥体5)以相同条件在同一轨道上释放，最后停靠在轨道上的位置，使转动惯量的知识体系在本演示装置中也得以展现，同时可以展现牛顿第一定律。

Ⅳ、结合“步骤2”和“步骤8”，在演示重力势能与动能之间转换的同时，又能演示弹性势能与动能之间的转换，构成了保守力势能转化的演示装置系统，从而使保守力势能转换的演示实验更加丰富，使大学物理实验的演示教学过程更加完整。

Ⅴ、结合“步骤2”和“步骤8”，由于锥体501双坡演示实验和双弹簧振子802演示实验都具有往复性，同时都有阻力做功将能量以内能的形式消散，可以对能量最低原理和能量守恒定律进行高效的展现。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种保守力势能转化的演示教具，其特征在于，包括基座(1)，所述基座(1)上固定设置有新型锥体爬坡实验演示装置(2)，在基座(1)上与新型锥体爬坡实验演示装置(2)对应的位置设置有新型弹簧振子实验演示装置(3)，在新型锥体爬坡实验演示装置(2)与新型弹簧振子实验演示装置(3)的中部位置设置有用于连接新型锥体爬坡实验演示装置(2)和新型弹簧振子实验演示装置(3)的连接件(4)。

2.根据权利要求1所述的一种保守力势能转化的演示教具，其特征在于，所述新型锥体爬坡实验演示装置(2)包括双锥体(5)和运动轨道(6)；

所述运动轨道(6)包括中间的运动凹槽(601)和侧挡板(602)，所述运动轨道(6)沿中间线对称，所述运动凹槽(601)两端的宽度相同且小于中间的宽度，所述侧挡板(602)两端的高度相同且低于中间的高度。

3.根据权利要求2所述的一种保守力势能转化的演示教具，其特征在于，所述双锥体(5)包括两个锥体(501)，两个锥体(501)的底部相互连接，连接后双锥体(5)中间为中空部分，且中间位置设置有贯穿锥体中轴线的圆柱棒(502)，双锥体(5)的轴向长度大于运动凹槽(601)的最大宽度。

4.根据权利要求1所述的一种保守力势能转化的演示教具，其特征在于，所述新型弹簧振子实验演示装置(3)包括滑行轨道(7)和底座，滑行轨道(7)安装于底座上，所述底座上在滑行轨道(7)的两端设置固定杆(9)；

滑行轨道(7)上设置有滑动组件(8)，滑动组件(8)两端分别连接轻质弹簧(14)的一端，两个所述轻质弹簧(14)的另一端连接于固定杆(9)上。

5.根据权利要求4所述的一种保守力势能转化的演示教具，其特征在于，两个所述固定杆(9)之间设置有平行于滑动组件滑动轨迹的标尺(10)。

6.根据权利要求4所述的一种保守力势能转化的演示教具，其特征在于，所述滑行轨道(7)设置为中空部件，且与滑动组件(8)接触的一侧面上设置有多个通气孔(701)，且中空部件内部连接有导管(11)，导管(11)的另一端连接有气源。

7.根据权利要求5所述的一种保守力势能转化的演示教具，其特征在于，所述滑动组件(8)包括滑动块(801)和固定在滑动块(801)上的振子(802)，振子(802)上设置有平行于所述标尺(10)刻度的指示杆(803)。

8.根据权利要求1所述的一种保守力势能转化的演示教具，其特征在于，所述基座(1)上设置有水平仪(12)，且所述基座(1)的两侧端设置有用于调节基座(1)水平位置的调节组件(101)。

9.根据权利要求1所述的一种保守力势能转化的演示教具，其特征在于，所述连接件(4) 设置为手把状。

10.根据权利要求8所述的一种保守力势能转化的演示教具，其特征在于，所述调节组件(101)包括调节螺杆，所述调节螺杆底部连接有平板面，平板上设置有防滑垫。

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