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1、(10)申请公布号 CN 103943002 A (43)申请公布日 2014.07.23 CN 103943002 A (21)申请号 201410128501.8 (22)申请日 2014.04.02 G09B 23/10(2006.01) (71)申请人 西华师范大学 地址 637000 四川省南充市顺庆区育英路 44 号 (72)发明人 代伟 谢春茂 牟红 王琦 蒋再琪 (74)专利代理机构 南充三新专利代理有限责任 公司 51207 代理人 杜应龙 (54) 发明名称 平抛运动演示仪 (57) 摘要 本发明公开了一种平抛运动演示仪, 有一矩 形底板 (1) , 底板上安装一调速电机 。
2、(3) , 电机轴 与一竖直安装的螺旋提升装置相连, 所述的螺旋 提升装置容纳在一个圆筒 (6) 内, 并容纳有一组 试验小球 (7) , 所述螺旋提升装置由支撑装置固 定位置, 在圆筒的上部有一第一开口 (12) , 开口 连接一管式平抛轨道 (13) , 圆筒的下部有一第二 开口 (14) , 第二开口与一弧形回收槽 (15) 连接, 第一开口, 第二开口均处于圆筒一侧, 设有一个竖 直的后立板 (16) , 后立板上安装有测量装置。采 用上述方案, 学生可以获得一个形象的作平抛运 动的球体的抛物线轨迹。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 (19)中。
3、华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103943002 A CN 103943002 A 1/1 页 2 1. 一种平抛运动演示仪, 其特征在于 : 有一矩形底板 (1) , 底板上安装一调速电机 (3) , 电机轴与一竖直安装的螺旋提升装置相连, 所述的螺旋提升装置容纳在一个圆筒 (6) 内, 并 容纳有一组试验小球 (7) , 所述螺旋提升装置由支撑装置固定位置, 在圆筒的上部有一第一 开口 (12) , 开口连接一管式平抛轨道 (13) , 圆筒的下部有一第二开口 (14) , 第二开口与一 弧形回收槽 (15。
4、) 连接, 第一开口, 第二开口均处于圆筒一侧, 设有一个竖直的后立板 (16) , 后立板上安装有测量装置。 2. 根据权利要求 1 所述的一种平抛运动演示仪, 其特征在于 : 所述的螺旋提升装置中 间有一立轴 (4) , 沿立轴固定有一圈螺旋片 (5) , 立轴及螺旋片均装入一个长形的圆筒 (6) 内。 3. 根据权利要求 1 所述的一种平抛运动演示仪, 其特征在于 : 立轴 (4) 上端的轴承座 (8) 通过法兰固定在上支撑板 (9) 上, 上支撑板的两端由左立板 (10) 及右立板 (11) 支撑, 左立板及右立板固定在矩形底板 (1) 的两个短边上, 形成门式框架, 所述门式框架形成。
5、螺旋 提升装置的支撑装置。 4. 根据权利要求 1 所述的一种平抛运动演示仪, 其特征在于 : 平抛轨道 (13) 及弧形回 收槽 (15) 处于同一平面内。 5. 根据权利要求 1 所述的一种平抛运动演示仪, 其特征在于 : 弧形回收槽 (15) 另一端 由右立板 (11) 支撑, 右立板 (11) 与上支撑板 (9) 共同支撑一块后立板 (16) , 后立板的板面 沿横方向和竖直方向各画有一组线条, 两组线条交叉成为一个个小方格, 作为计量小球作 抛物线运动的坐标。 6. 根据权利要求 1 或 5 所述的一种平抛运动演示仪, 其特征在于 : 在后立板横方向及 竖直方向均安装有一激光笔 (1。
6、7) , 在坐标的指引下, 可同时将激光笔打在同一小球上, 激光 笔用蝶形螺母 (18) 安装在开口槽 (19) 上, 沿开口槽滑动可以调节激光笔的位置, 作为测量 装置。 权 利 要 求 书 CN 103943002 A 2 1/3 页 3 平抛运动演示仪 技术领域 0001 本发明一般涉及一种物理实验装置, 特别是演示平抛运动规律所用的演示实验装 置。 背景技术 0002 在物理实验装置中, 尤其是力学实验装置中, 经常要涉及演示平抛运动的运动规 律。 我们都知道在抛体运动中有一种特殊情况, 物体被抛出时的初速度方向沿水平方向, 即 物体具有水平初速度, 且只在重力作用下所作的曲线运动叫做。
7、平抛运动。在分析平抛运动 时我们可以将平抛运动分解为水平方向和竖直方向的两个分运动。 水平方向的运动为匀速 直线运动, 竖直方向为自由落体运动。 为了达到在物理教学中研究平抛运动规律、 描绘平抛 物体运动轨迹、 验证平抛运动是水平向前的匀速直线运动和垂直向下的自由落体运动的合 成运动, 已有不少实验装置, 但各有优劣。 0003 已有的平抛运动演示仪存在的主要缺点是抛体只用一个小球, 加之抛体运动时间 短, 速度快, 学生根本看不清抛体的运动轨迹, 现有的演示仪器大多数不能呈现出平抛运动 的轨迹, 虽然有的平抛运动演示仪如专利号为 CN87205180 的实用新型专利用磁力吸放件、 吸放抛体,。
8、 用平动替代滚动, 当物体作平抛运动时, 利用固定在抛体上的笔尖和钢质轨迹记 录面板的座标纸 “软” 接触, 一次自动准确描绘出一条清晰运动轨迹。但这种演示仪器给学 生的感觉是抛体作平动和他们想象中的抛体不太一样, 同样的这种演示仪器还是由于抛体 运动速度太快, 给学生观察的时间太短, 学生对平抛运动的映像一点也不深刻。 又如专利号 为 201120106303 的实用新型专利, 它利用传感器技术获得抛体运动时精确的时间测量, 并 能记录小球运动的时间值, 显示所测得的时间值数据, 还实现了让教学实验和电脑相结合。 但该发明还是没有解决抛体运动轨迹呈现的问题, 学生对于抛体运动轨迹的认识还是得。
9、通 过老师的理论分析得出。 所以老师为了将抛体的运动轨迹呈现给学生只能通过多媒体课件 或频闪照片这些传统的办法。 也有的平抛运动演示仪采用在高高悬挂的瓶子侧面安放一水 平管子, 用管子中喷出的水流来呈现抛体运动的轨迹, 但是这种演示仪器不能直观形象地 演示这种轨迹是由抛体运动所产生的。因此, 以上方法都不能使学生直观认识平抛运动的 运动特点, 演示仪器给学生的映像不深刻。 发明内容 0004 本发明的目的在于提供一种能克服公知技术缺点, 使演示仪器能很好演示平抛运 动的运动规律, 让学生不但可以看到平抛运动的抛体是一个小球, 和学生想象中的抛体一 致, 同时还可以让学生看到抛体运动的轨迹是一条。
10、抛物线, 同时还可记录抛体在某一时刻 的坐标, 分析平抛运动的规律和运动轨迹的一种平抛运动演示仪。 0005 为实现上述目的, 本发明的方案为 : 一种平抛运动演示仪, 有一矩形底板, 底板上 安装一调速电机, 电机轴与一竖直安装的螺旋提升装置相连, 所述的螺旋提升装置容纳在 一个圆筒内, 并容纳有一组试验小球, 所述螺旋提升装置由支撑装置固定位置, 在圆筒的上 说 明 书 CN 103943002 A 3 2/3 页 4 部有一第一开口, 开口连接一管式平抛轨道, 圆筒的下部有一第二开口, 第二开口与一弧形 回收槽连接, 第一开口, 第二开口均处于圆筒一侧, 设有一个竖直的后立板, 后立板上。
11、安装 有测量装置。 0006 采用上述方案, 学生可以获得一个形象的作平抛运动的球体的抛物线轨迹, 克服 了公知技术的不足, 从而实现了本发明的目的。 0007 下面结合图示及实施例对方案作更详细的说明。 附图说明 0008 图 1 为平抛运动演示仪的主视图 ; 图 2 为图 1 的左视图 ; 图 3 为图 1 的俯视图 ; 图 4 为平抛运动演示仪计算的图示 ; 图 5 为平抛运动演示仪计算的图示。 具体实施方式 0009 如图1所示, 所述的平抛运动演示仪有一矩形底板1, 底板下端装有底座螺钉2, 底 板上面的一端装有调速电机 3, 电机轴与一竖直安装的螺旋提升装置相连, 所述的螺旋提升 。
12、装置中间有一立轴 4, 沿立轴固定有一圈螺旋片 5, 立轴及螺旋片均装入一个长形的圆筒 6 内, 沿螺旋片5装满试验小球7, 所述小球用塑料作成, 立轴4上端的轴承座8通过法兰固定 在上支撑板 9 上, 上支撑板的两端由左立板 10 及右立板 11 支撑, 左立板及右立板固定在矩 形底板 1 的两个短边上, 形成门式框架, 所述门式框架形成螺旋提升装置的支撑装置。 0010 圆筒6的上端有一第一开口12接有一管式的平抛轨道13, 作为小球7作平抛试验 的出口, 圆筒 6 的下端有一第二开口 14 与弧形回收槽 15 相连, 槽的底部垫有海绵, 所述的 第一开口及第二开口均处于圆筒 6 同一侧,。
13、 平抛轨道 13 及弧形回收槽 15 均处于同一平面 内, 弧形回收槽 15 另一端由右立板 11 支撑, 右立板 11 与上支撑板 9 共同支撑一块后立板 16, 后立板的板面沿横方向和竖直方向各画有一组线条, 两组线条交叉成为一个个小方格, 作为计量小球作抛物线运动的坐标, 在后立板横方向及竖直方向均安装有一激光笔 17, 在 坐标的指引下, 可同时将激光笔打在同一小球上。激光笔 17 用蝶形螺母 18 安装在开口槽 19 上, 沿开口槽滑动可以调节激光笔的位置, 作为测量装置, 如图 3 所示。 0011 图 2 中的旋钮 20 为调速电机调速所用。 0012 本装置使用时, 打开调速电。
14、机, 并调整好转速, 小球 7 在螺旋叶片的带动下, 沿提 升装置进入平抛轨道 13, 从轨道的端部以一定初速度从水平的平抛轨道落下, 在小球抛出 的运动轨迹的后面立的后立板 16, 及两只激光笔, 当两光束打在同一小球上时, 记下所研究 小球的坐标利用相应的公式就可计算出平抛运动的速度和位移。 当小球下落到坐标尺的底 部时, 抛出的塑料小球由弧形回收槽 15 接住, 底部垫有的海绵防止了小球弹跳。这样由弧 形回收槽接住的小球顺着轨道进入螺旋叶片进入提升装置。当调速电机以不同速度旋转 时, 塑料小球就以不同的速度从平抛轨道水平抛出, 连续不断抛出的小球的运动轨迹就在 坐标尺前面清晰地呈现出来,。
15、 非常地形象, 达到了教学的目的。 0013 计算平抛运动的速度和位移引用的相应公式及图示为 : 说 明 书 CN 103943002 A 4 3/3 页 5 1、 平抛运动的运动规律是 : 水平方向为匀速直线运动 竖直方向为自由落体运动 2、 运动轨迹 : 水平方向为 : 竖直方向为 : 所以平抛运动的轨迹为抛物线。 0014 3 平抛运动的速度 : 设时间为 t 时, 物体由 O 点运动到点 P 处, 由图 4 知 ; 平抛运动的速度 : 大小 : 方向 : 4 位移 设时间为 t 时, 物体由 O 点运动到点 P 处, 由图 5 知 ; 平抛运动的位移 : 大小 : 方向 : 说 明 书 CN 103943002 A 5 1/1 页 6 图 1 图 2 图 3 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 103943002 A 6 。