CN2212809Y - 物体运动演示器 - Google Patents

Abstract

一种物体运动演示器，包括磁性显示板、斜槽、带 有磁棒的硬木球和磁揩，本实用新型的特点是在磁性 显示板一侧的上方和下方的板面上设有支撑件，使斜 槽的平直段可水平放置，也可与水平线成一角度放 置。在磁性显示板下方设有水平刻度线，标有物体运 动的水平距离和速度两个刻度。本实用新型的演示 器可演示平抛物体的运动轨迹、水平距离和初速度， 也可演示斜抛物体的运动轨迹，还可验证碰撞物体的 动量守恒。功能多，准确度高。

Description

本实用新型涉及一种物体运动演示器，属物理实验装置。用于演示物体的运动及验证碰撞物体的动量守恒，尤其适用于演示平抛物体的运动轨迹和初速度。

现有技术中，研究平抛物体的实验装置常根据描点法描出运动轨迹的构思设计而成的。演示时，学生需进行多次重复操作，费时且成功率低，不易获得光滑而准确的平抛运动轨迹。《物理教学》杂志1991年第7期公开了一种磁性平抛物体运动轨迹演示器，其结构包括磁性显示板、斜槽、带有磁棒的硬木球和磁揩。该演示器能一次性完整地显示平抛物体运动的轨迹，其不足之处是功能单一，不能直接从演示器上显示平抛物体的初速度，不能演示斜抛物体的运动轨迹，也不能用来验证物体碰撞的动量守恒等实验操作。

本实用新型旨在克服现有技术的不足而提供的一种既能一次性演示平抛物体运动的轨迹和初速度，又能演示斜抛物体的运动轨迹，还能用来验证物体碰撞的动量守恒的多功能物体运动演示器。

本实用新型的目的是采用如下的结构方案来实现的：

见附图1。本实用新型的物体运动演示器的组成包括磁性显示板（7）、斜槽（4）及其支撑件（1）、（2）、（5）、（3），两个带有磁棒的圆形体（6），水平刻度线（8）和磁揩（11）。在垂直设置的磁性显示板（7）一侧的上方和下方的板面上，各设能放置斜槽（4）的支撑件（5）、（3）和（1）、（2）、（3），其中（5）、（1）、（2）为小孔，（3）为插销。上方的支撑件（5）、（3）使得斜槽（4）的平直段成水平放置；下方的支撑件（1）、（2）、（3）使得斜槽（4）的平直段与水平线根据斜抛演示的要求成不同角度放置。斜抛演示时，可将插销（3）从上方拔出，插入下方。在磁性显示板（7）的下方，沿物体平抛的方向作一水平刻度线（8），其零点O位于斜槽（4）平直段端点（物体水平抛出点）的正下方。水平刻度线（8）与运动物体离开斜槽（4）平直段作平抛运动时的质量中心的距离为54厘米。水平刻度线（8）有两个刻度，分别刻有平抛物体水平距离X和初速度V₀。在水平刻度线（8）的负方向，设有辅助计数零点O′，距零点O的距离为运动物体的直径值。

当演示平抛运动的轨迹和初速度时，斜槽（4）置于支撑件（3）、（5）上，操作带有磁棒的圆形体（6），便可完成平抛物体运动轨迹的演示，并可利用水平刻度线（8），演示出平抛物体的水平距离和初速度。当演示斜抛物体运动的轨迹时，可将插销（3）从上方拔出，根据所要演示的斜抛角度，插入下方小孔（1）中的一个与斜抛角度相对应的小孔和小孔（2），斜槽（4）置于其上，操作带有磁棒的圆形体（6），便可演示这一角度抛出物体运动的轨迹。改变插销（3）插入小孔（1）中的与另一些斜抛角度相对应的小孔，便可演示各个斜抛角度的物体运动的轨迹及其特点。当验证碰撞物体的动量守恒时，碰撞物体在碰撞前的速度，被碰撞物体在碰撞后的速度，可直接从水平刻度线（8）读出；碰撞物体在碰撞后的速度为从O′算起的水平距离所对应的速度。

采用本实用新型的演示器的结构方案，不仅可以演示上述各种情况的物体运动轨迹、初速度和速度，功能多，而且准确度高。

附图的图面说明如下：

图1是本实用新型的演示器；

图2是演示器斜槽、支撑件和带有磁棒的圆形体。

下面结合实施例对本实用新型作进一的陈述：

图1是本实用新型的物体运动演示器。在底板（10）的两侧，各开设有一槽（9），磁性显示板（7）垂直插入槽（9）中。底板（10）最好作成四周有挡板的底盘，可以避免运动物体滚落地面。在磁性显示板（7）的左侧上方，设置斜槽（4）的支撑件（3）、（5）。（5）是在磁性显示板（7）板面上开设的两个或两个以上的等高小孔，（3）是插入小孔（5）中的两条或两条以上的插销，斜槽（4）置于其上，并使斜槽（4）的平直段水平放置。在磁性显示板（7）的左侧下方，另设有一个小孔（2），并在其附近开设若干个小孔（1），小孔（2）和小孔（1）的孔径和深度同小孔（5），使插销（3）也能插入，并有较紧配合。各个小孔（1）的圆心与小孔（2）的圆心的连接线与水平线的夹角，可做成30°、45°、60°等各种不同的角度，作斜抛运动演示时，依所演示的角度，将插销（3）分别插入小孔（2）和一个相应的小孔（1）中，再将斜槽（4）置于插销（3）上。

在磁性显示板（7）的下方，作有水平刻度线（8），其一侧标有水平距离值X，另一侧标有初速度值V₀。水平刻度线（8）的零点O位于演示平抛运动时斜槽（4）平直段端点的正下方。最佳设计是水平刻度线（8）与运动物体离开斜槽（4）平直段作平抛运动时的质量中心的距离为54厘米，这时平抛物体初速度V₀是该平抛物体落到水平刻度线（8）的水平距离X乘以3，即V₀＝3X，所以方便地直接从水平刻度线（8）上获得平抛物体的水平距离X和初速度V₀两个数据。在水平刻度线零点O的左方，距零点O距离为运动物体直径大小处设有O′作为辅助计数零点，用于验证物体碰撞的动量守恒时碰撞物体在碰撞后的速度。

图2是演示器斜槽、支撑件和带有磁棒的圆形体。图中（7）是磁性显示板，插销（3）插入小孔（5）或（1）、（2）中，斜槽（4）置于其上。斜槽（4）的断面凹形，最佳断面如图2所示的斜边凹形。运动物体是中心轴嵌有强磁性小磁棒的圆形体（6），如圆柱体，用硬质材料制成，最佳断面如图2所示的不等边八面体。斜槽（4）的截面与带有磁棒的圆形体（6）截面的最佳配合，以提高物体运动中其质量中心运动的准确性，增大碰撞时的接触面积，从而提高演示的准确度。为了验证物体碰撞的动量守恒时运算方便，运动物体可做成直径相等而质量相差一倍的两个带有磁棒的圆形体（6），即m₁＝2m₂，这时m₁V₁＝m₁V₁′＋m₂V₂，即2V₁＝2V₁′＋V₂，式中V₁表示m₁在碰撞前的速度，V₂表示m₂在碰撞前的速度，可直接从水平刻度线（8）上读出，V₁′为m₁在碰撞后的速度，其值为O′算起的水平距离所对应的速度。

Claims (8)

1、一种物体运动演示器，其组成包括磁性显示板、斜槽、带有磁棒的硬木球和磁揩，其特征在于磁性显示板(7)一侧上方和同侧下方的板面上，分别设有支撑件(5)、(3)和(1)、(2)、(3)，斜槽(4)置于其上，在磁性显示板(7)的下方，设有水平刻度线(8)。

2、按权利要求1所述的演示器，其特征在于磁性显示板（7）垂直插入底板（10）上的槽（9），底板（10）的最佳结构是做成盘状。

3、按权利要求1所述的演示器，其特征在于所说的支撑件是小孔（1）、（2）、（5）和插销（3）。

4、按权利要求1所述的演示器，其特征在于斜槽（4）的断面是凹形，最佳断面是斜边凹形。

5、按权利要求1所述的演示器，其特征在于带有磁棒的硬木球是带有磁棒的圆形体（6），最佳断面是不等边八面体。

6、按权利要求1所述的演示器，其特征在于水平刻度线（8）标有水平距离和速度两个刻度，其零点O位于斜槽（4）平直段端点的正下方，在水平刻度线（8）的负方向，距零点O的距离为运动物体直径值处设有辅助计数零点O′。

7、按权利要求1和6所述的演示器，其特征在于水平刻度线（8）与运动物体离开斜槽（4）平直段作平抛运动时的质量中心的距离为54厘米。

8、按权利要求1和5所述的演示器，其特征在于两个带有磁棒的圆形体（6）的直径相等而质量相差一倍。

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