CN2665844Y - 抛体与碰撞实验组合教具 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种实验结果准确，省时省力，简单且易于操作的抛体与碰撞组合教具。该抛体与碰撞组合教具，它包括实验小球、面板(1)及斜槽轨道(5)，其特征在于面板(1)的上、下、左、右分别设有轨道，上、下水平方向轨道(2)互相平行设置，左、右竖直方向轨道(3)互相平行设置，上、下水平方向轨道(2)间距离与左、右竖直方向轨道(3)间距离相等，一长度与该距离相当的滑槽(4)设置在上、下水平方向轨道(2)间或左右竖直轨道(3)间。主要是通过小球在复写纸辅盖的纸上进行打击而留下痕迹，对痕迹进行测量、计算分析，从而达到实验的目的。

Description

抛体与碰撞实验组合教具

技术领域

本实用新型涉及一种物理实验用教具，具体地说为中学物理力学中关于“平抛物体运动”，“动量守恒”等有关问题中所用的实验装置。

背景技术

目前中学物理力学部分中，所用的J2135-1型碰撞实验器，如图1所示，其结构包括斜槽轨道、C形夹、钢球和胶木球或玻璃球，及支球管等组成。各部分的功能：斜槽轨道为铝型材特制，末端为水平槽轨，钢球从斜槽上某一高度滚下，使之保持沿水平方向作平抛运动。钢质小球简称入射小球，质量稍大，从斜槽上某一高度滚下，在碰撞实验中作入射球使用，其质量可用天平测量。胶质球或玻璃小球，简称耙球，质量为钢球1/4-1/6，在碰撞实验中作对心正碰的靶球使用，其质量可用天平测量，作平抛实验时，钢球与玻璃球或胶木球任意选用。支球管又称小支柱，由细金属管制成，在斜槽的水平槽口前，可以上下、左右、前后调整，作碰撞实验时，把玻璃球或胶木球作靶球放在支球管上，并调整两球心等高，作平抛实验时，不使用支球管，将支球管翻到斜槽轨道下即可。

(1)关于《研究平抛物体的运动》(中学物理第一册，192页)的实验时，先用图钉把白纸钉在竖直木板上，在木板左上角用C型夹固定斜槽，并调整末端使其水平，开始使小球由斜槽的某一固定位置自由滑下，并由O点开始做平抛运动。先用眼睛粗略地确定做平抛运动的小球在某一位值处，然后使小球从开始时的位置滚下，在粗略确定的位置附近，用铅笔较准确地确定小球通过的位置，并在坐标纸上记下这一点。以后依次改变位置，用同样的方法确定其他各点的位置。做这个实验时应使小球每次从槽上滚下时开始的位置都相同。在做这个实验时，确定小球通过的位置非常困难，找一个点就往往要作很多遍，重复劳动太多，即费时又费力。

(2)关于《验证动量守恒定律》(中学物理第一册，194页)：用天平分别测出两个小球的质量。照图，安装好实验装置。将斜槽固定在桌边，使槽的末端点的切线是水平的。被碰小球放在斜槽前边的支球管上，通过支管下端的总成调节支球管的高度，直到两球心等高为止。调节实验装置，使两球相碰时处于同一高度，碰撞后的速度方向在同一条直线上。为了记录小球飞出的水平距离，在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，当小球落在复写纸上时，便在白纸上留下了小球落地的痕迹。在白纸上记下重垂线所指的位置，它表示碰撞时入射小球的球心在纸上的垂直投影实验时。先不放上被碰小球，让入射小球从斜槽上某一高处滚下，重复10次。用尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心处就是小球落点的平均位置，然后放上被碰小球，再重复10次，分别找出两个小球落点的平均位置，再进行计算。

上述教具在做这个实验时，有以下几个缺点：(一)占地面积大，现有的大部分实验室都标准化了，实验桌是固定死的，使这个实验很难实施。(二)木板容易移动，因而会造成错误结论。

(三)碰撞后小球难找。

(3)关于《验证机械守恒定律》(中学物理第一册，195页)：这个实验是从自由落体的角度来研究的，但是学生接触到的情况大多数是斜面机械能守恒问题，课本实验无法完成这个实验。

发明内容

本实用新型的目的为了克服原有实验器具的存在的不足之处，提供一种实验结果准确，省时省力，简单且易于操作的抛体与碰撞组合教具。

本实用新型解决其技术问题所采用的方案是：

一种抛体与碰撞组合教具，它包括实验小球、面板1及斜槽轨道5，其特征在于面板1的上、下、左、右分别设有轨道，上、下水平方向轨道2互相平行设置，左、右竖直方向轨道3互相平行设置，上、下水平方向轨道2间距离与左、右竖直方向轨道3间距离相等，一长度与该距离相当的滑槽4设置在上、下水平方向轨道2间或左右竖直轨道3间。

(1)在做《研究平抛物的运动》时，把滑槽螺栓分别放入水平轨道里，使斜面紧靠木板，在木板上固定一张白纸上铺复写纸，小球从同一高度自由滑下作平抛运动，可利用滑槽斜面的改向作用，使小球在白纸上打出点来，

(2)在做《验证动量守恒定律》的实验时，先将滑槽螺栓分别放入竖直轨道里，将打点计时器使用的纸带夹在滑槽内的纸夹上，上辅复写纸，当小球从沿斜面下滑抛出后，即可在纸带上打出点来，通过研究纸带，即可达到实验的目的。

(3)在做《验证机械能守恒定律》实验中，先将滑槽放入竖直轨道中，再将纸带夹在纸夹上，纸上铺复写纸，当小球从斜面固定高度划下后，在纸带上即可打出点，研究纸带并通过计算，可得出小球平抛的初速度，即可验证机械能守恒定律。

本实用新型的有益效果是：

采用本实用新型设计的教具进行教学，实验结果准确，省时，简单，易于操作。本实用新型结合新教材的改革思想，使这三个实验更精确，更科学，更简单，更直接，并能把它们作为随堂实验，走进教室，实现了研究性学习的目的。

经教学实验验证，这组教具简单，规范，方便，准确率高，便于收集数据，非常直观。

附图说明

图1为现有技术中J2135-1型碰撞实验器结构示意图。

图2为本实用新型的结构示意图。

图3为本实用新型的滑槽的主视图。

图4为本实用新型的滑槽的侧视图。

图5为研究平抛物体的运动实验装置图。

图6为研究验证动量守恒定律实验装置图。

图中：a.用J2135-1碰撞实验器改装，固定在上。

1、面板  2、水平方向轨道  3、竖直方向轨道  4、滑槽  5、斜槽轨道  6、教具底座7、复写纸  8、纸夹  9、滑道栓  10、斜面侧  11、平面侧

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述：

本实用新型的抛体与碰撞组合教具，如图2、图3、图4所示，它包括实验小球、面板1及斜槽轨道5，面板1尺寸为80*80cm其上、下、左、右分别设有轨道，上、下水平方向轨道2互相平行设置，左、右竖直方向轨道3互相平行设置，上、下水平方向轨道2间距离与左、右竖直方向轨道3间距离相等，一长度与该距离相当的多功能滑槽4设置在上、下水平方向轨道2间或左右竖直轨道3间。斜槽轨道5末端为水平槽口，斜槽轨道5末端的水平槽口前装有支球管。

滑槽4横截面呈 状，滑槽4的两侧面一侧为斜面侧10，一侧为直角面侧11，滑槽4两端分别设有个滑道栓9，即用于将滑槽4固定于轨道上的螺栓，在滑槽4里面，即滑槽4底平面上两端分别设有纸夹8。上、下、左、右轨道的端部设有便于滑槽4折装的槽口。面板1的底部设有教具底座6，教具底座6上设有平横调节螺丝，实验前通过调节平横调节螺丝使教具座水平放置。

当做研究平抛物体运动实验时，滑槽4设置在上、下水平方向轨道2内，其背靠面板1，斜面侧10与斜槽轨道5相对设置，滑槽4的两端通过滑道栓9与上、下水平方向轨道2连接。实验前，先将滑槽4两端设置在上、下水平方向轨道2内，在滑槽4后的面板1上铺上纸带复写纸。利用滑槽4斜面的改向作用在白纸上留下印记。

当做研究验证动量守恒定律实验时，滑槽4设置在左、右竖直方向轨道3内，其直角面侧11靠面板1，凹面向上，滑槽4的两端通过滑道栓9与左、右竖直方向轨道3连接，在滑槽内铺上白纸和复写约，两端用纸夹8夹住。支起斜槽轨道5末端的水平槽口前装的支球管，调节支球管的高度，直到碰撞小球与待碰小球两球心等高为止。先将再通过滑道栓9将滑槽4的两端与滑道相连。

实验1

《研究平抛物体的运动》(如图5所示)

仪器安装：(一)白纸、复写纸，将他们里外固定在实验面板1上

(二)将滑槽4的斜面反靠向面板1竖直放在上、下水平方向轨道2内，并用滑道栓9固定，

实验方法：(一)将小球从固定高度滚下，打在滑槽4的斜面上，由于斜面的改向作用原理，使小球瞬时改变方向打击面板，在白纸上打一点

(二)移动滑槽到不同位置，重复上述实验步骤，即可在白纸打出一系列的点来

(三)用平滑曲线直接这些点，即可得平抛曲线

实验2

《验证动量守恒定律》(如图6所示)

仪器安装：(一)将滑槽水平放置在左、右竖直方向轨道内，直角面向里，凹面向上，调整滑槽高度和水平

(二)纸带、复写纸铺在滑槽4的底平面上，用纸夹夹上复写纸、纸带(纸带一定要拉紧)

实验方法：(一)用重锥线分别测出钢球离轨道时和玻璃球碰撞前的重心在纸带上相应的位置，在纸带上描出点0₁，0₂。

(二)用一个钢球从固定高度滚下后，将在纸带上打出一个点，计为“钢1”

(三)用一个钢球从固定高度滚下与玻璃球相碰后同时落下，在纸带上可打出两个点，计为“钢2”，“玻1”

(四)取下纸带分别测量0₁到钢1，0₁到钢2，0₂到玻1的距离L₁、L₂、L₃，并用天平测量钢球和玻璃球的质量M₁、M₂

(五)计算M₁L₁＝M₁L₂+M₂L₃，从而验证动量守恒定律是否守衡。

实验3

《验证机械能守恒定律》(如图6所示)

仪器安装：(一)将滑槽水平放置在竖直轨道上，直角面向里，凹面向上，调整滑槽高度和水平

(二)在滑槽的内部两头的两个小纸夹上分别夹上复写纸、纸带。注：纸带一定要拉紧

实验方法：(一)用重锥线测得钢球离轨道时的重心在纸带上相应的位置，在纸带上描出点0₁。

(二)测量出和钢球滚下时的斜面高度h和小球离开斜槽轨道后下落高度H，算出钢球滚下做平抛物体的运动时所用得时间t。

(三)钢球从固定高度滚下后，将在纸带上打出一个点，计为“钢1”。

(四)取下纸带，量出0₁到钢1的距离，即可用V＝S_01钢1/t算出小球离开斜槽的速度

(五)计算结果比较，即可验证机械能守恒定律。

Claims (7)

1、一种抛体与碰撞组合教具，它包括实验小球、面板(1)及斜槽轨道(5)，其特征在于面板(1)的上、下、左、右分别设有轨道，上、下水平方向轨道(2)互相平行设置，左、右竖直方向轨道(3)互相平行设置，上、下水平方向轨道(2)间距离与左、右竖直方向轨道(3)间距离相等，一长度与该距离相当的滑槽(4)设置在上、下水平方向轨道(2)间或左右竖直轨道(3)间。

2、根据权利要求1所述的抛体与碰撞组合教具，其特征在于所述滑槽(4)横截面呈 状，滑槽(4)的两侧面一侧为斜面侧(10)，一侧为直角面侧(11)，滑槽(4)两端分别设有个滑道栓(9)，在滑槽(4)里面两端分别设有纸夹(8)。

3、根据权利要求1或2所述的抛体与碰撞组合教具，其特征在于滑槽(4)设置在上、下水平方向轨道(2)内，其背靠面板(1)，斜面侧(10)与斜槽轨道(5)相对设置，滑槽(4)的两端通过滑道栓(9)与上、下水平方向轨道(2)连接。

4、根据权利要求1或2所述的抛体与碰撞组合教具，其特征在于滑槽(4)设置在左、右竖直方向轨道(3)内，其平面侧(11)靠面板(1)，凹面向上，滑槽(4)的两端通过滑道栓(9)与左、右竖直方向轨道(3)连接。

5、根据权利要求1所述的抛体与碰撞组合教具，其特征在于在斜槽轨道(5)末端为水平槽口，水平槽口前装有支球管。

6、根据权利要求3所述的抛体与碰撞组合教具，其特征在于上、下、左、右轨道的端部设有便于滑槽(4)折装的槽口。

7、根据权利要求3所述的抛体与碰撞组合教具，其特征在于面板(1)的底部设有教具底座(6)，教具底座(6)上设有平横调节螺丝。

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