專利名稱：失重演示實(shí)驗(yàn)裝置的固定結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種科普教育活動(dòng)用演示實(shí)驗(yàn)裝置，特別涉及一種失重實(shí)驗(yàn)演 示裝置的固定連接結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
教育部2005年《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》的實(shí)驗(yàn)部分要求學(xué)生了解太空艙 或人造衛(wèi)星中進(jìn)行失重及微重力條件下的實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)有的失重實(shí)驗(yàn)教學(xué)演示儀器 的實(shí)驗(yàn)艙按照飛行器設(shè)計(jì)要點(diǎn)設(shè)計(jì)，由頭錐、筒段、尾錐和尾翼四個(gè)部分構(gòu)成， 實(shí)驗(yàn)艙艙體內(nèi)放置包括蠟燭、點(diǎn)火裝置及攝像機(jī)等部件，實(shí)驗(yàn)艙通過系在艙體 尾部的兩個(gè)帶有電熱絲的棉紗系線懸掛在上方。這種固定實(shí)驗(yàn)艙的方式存在如
下的不足
1. 啟動(dòng)失重教學(xué)演示器自由下落的方法是用電熱絲燒斷棉線，由于棉線質(zhì)量 的差異和電源的原因，以及電熱絲的熱慣性，可能導(dǎo)致兩根棉線不能夠同時(shí)燒 斷，則實(shí)驗(yàn)艙不能夠平穩(wěn)下落，從而影響對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀測(cè)。
2. 每次實(shí)驗(yàn)都需要更換新的棉線，給實(shí)驗(yàn)演示人員帶來了不必要的麻煩，另 外由于每次都需要更換棉線，使得連續(xù)兩次實(shí)驗(yàn)之間的時(shí)間延長(zhǎng)。
3. 此外，在將實(shí)驗(yàn)艙進(jìn)行固定時(shí)要求棉線的中點(diǎn)掛在電熱絲上，如果兩端的 長(zhǎng)度不同，艙體將會(huì)歪斜，同時(shí)還要扶住實(shí)驗(yàn)艙使其保持靜止?fàn)顟B(tài)，該過程非 常浪費(fèi)時(shí)間。
因此改進(jìn)實(shí)驗(yàn)艙的固定結(jié)構(gòu)，確保實(shí)驗(yàn)艙能夠平穩(wěn)下落，觀測(cè)到可靠的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，且能夠快速多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，已成為失重實(shí)驗(yàn)演示者和觀察者的一種期 望。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種易于固定，能夠瞬間平穩(wěn)下落，可快速多次 重復(fù)實(shí)驗(yàn)操作的失重實(shí)驗(yàn)演示裝置的固定結(jié)構(gòu)，使觀察者能夠觀察到接近真實(shí) 的失重狀態(tài)下的各種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
這種失重實(shí)驗(yàn)演示裝置的固定結(jié)構(gòu)，包括固定頂板1和實(shí)驗(yàn)艙2，其特征在 于在固定頂板1和實(shí)驗(yàn)艙2上嵌有磁鐵3和純鐵5。
所述的磁鐵3安裝在固定頂板1上，所述的純鐵5安裝在實(shí)驗(yàn)艙2的尾部。
所述的磁鐵3安裝在實(shí)驗(yàn)艙2的尾部，所述的純鐵5安裝在固定頂板1上。
所述的磁鐵3為電磁鐵的鐵芯。
所述的磁鐵3為永久磁鐵。
所述的磁鐵3上繞有通電線圈4。
所述的磁鐵3的線圈4的兩端經(jīng)控制電路連接電源。
所述的控制電路為計(jì)算機(jī)。
所述的控制電路為PLC程控器。
所述的磁鐵3與純鐵5的接觸面為一平面。
所述平面大于等于1.2乘1.2厘米。
根據(jù)以上技術(shù)方案設(shè)計(jì)的這種失重實(shí)驗(yàn)演示裝置的固定結(jié)構(gòu)，對(duì)電磁鐵3 的線圈4接通電源與否，可以使電磁鐵產(chǎn)生或消除磁性，導(dǎo)致其鐵芯是否吸住 實(shí)驗(yàn)艙2尾部設(shè)置的鐵塊5，達(dá)到實(shí)驗(yàn)艙2是否被懸掛或被釋放，當(dāng)釋放實(shí)驗(yàn)艙 2，實(shí)驗(yàn)艙2自由落體運(yùn)動(dòng)，可觀察、記錄和測(cè)試實(shí)驗(yàn)艙2內(nèi)的蠟燭燃燒狀態(tài)或 其它失重狀態(tài)下的物理現(xiàn)象。本技術(shù)方案可達(dá)到多次反復(fù)、便捷進(jìn)行吸附和釋放動(dòng)作。
磁鐵3的線圈4的兩端由計(jì)算機(jī)或PLC程控器的控制電路連接電源，可以 與實(shí)驗(yàn)艙2內(nèi)部的蠟燭點(diǎn)燃、攝像機(jī)攝像等活動(dòng)配合起動(dòng)或停止，達(dá)到先后順 序操作完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)。
電磁鐵3的鐵芯與鐵塊有一個(gè)大于等于1.2乘1.2厘米的接觸吸附平面，可 以保證相互有一個(gè)較大的吸附平面，使得實(shí)驗(yàn)艙2能夠平穩(wěn)地被吸附固定在頂 板1上，確保平衡地降落，正確準(zhǔn)確地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
與目前己有的失重實(shí)驗(yàn)教學(xué)演示器的連接結(jié)構(gòu)相比，本技術(shù)方案具有以下 優(yōu)點(diǎn)
實(shí)驗(yàn)艙2固定過程簡(jiǎn)單，只要將實(shí)驗(yàn)艙尾部的小鐵塊5對(duì)準(zhǔn)電磁鐵3即可 將艙體2穩(wěn)定的固定在高處，可多次快速重復(fù)演示實(shí)驗(yàn)操作，由于艙體能夠瞬 間平穩(wěn)下落，有助于觀察到接近真實(shí)的失重條件下的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。


圖1為本發(fā)明的示意圖。
圖中1、頂板 2、實(shí)驗(yàn)艙3、磁鐵4、線圈 5、純鐵
具體實(shí)施例方式
根據(jù)附圖1設(shè)計(jì)的這種失重實(shí)驗(yàn)演示裝置的固定結(jié)構(gòu)，包括固定頂板1和 實(shí)驗(yàn)艙2，在固定頂板1上設(shè)置一纏繞線圈4的永久磁鐵3，在所述實(shí)的驗(yàn)艙2 尾部設(shè)置一圓柱形純鐵5，永久磁鐵3的鐵芯與純鐵5接觸以實(shí)現(xiàn)固定頂板1和 實(shí)驗(yàn)艙2之間的固定連接。繞在永久磁鐵3上的通電線圈4的兩端經(jīng)控制電路 連接電源。所述的控制電路為與接至計(jì)算機(jī)的CRD驅(qū)動(dòng)器。永久磁鐵3與純鐵5接觸面為一 1.2乘1.2厘米平面。
對(duì)永久磁鐵3的線圈4接通電源與否，可以使電磁鐵產(chǎn)生或消除磁性，導(dǎo) 致其鐵芯是否吸住實(shí)驗(yàn)艙2尾部設(shè)置的鐵塊5，達(dá)到實(shí)驗(yàn)艙2是否被懸掛或被釋 放，當(dāng)釋放實(shí)驗(yàn)艙2，實(shí)驗(yàn)艙2自由落體運(yùn)動(dòng)，可觀察、記錄和測(cè)試實(shí)驗(yàn)艙2內(nèi) 的蠟燭燃燒狀態(tài)或其它失重狀態(tài)下的物理現(xiàn)象。
在計(jì)算機(jī)上用VB編程后，通過CRD驅(qū)動(dòng)器控制直流電流的接通切斷，進(jìn) 行實(shí)驗(yàn)演示時(shí)，在計(jì)算機(jī)上啟動(dòng)電流接通按鈕，此時(shí)繞在永久磁鐵3上的線圈4 接通電流，產(chǎn)生與永久磁鐵3磁性相反的磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)力與永久磁鐵3的磁場(chǎng) 力相抵消，實(shí)驗(yàn)艙2不再受到磁場(chǎng)力的作用，在其自身重力的作用下做自由落 體運(yùn)動(dòng)，瞬間平穩(wěn)下落，實(shí)驗(yàn)啟動(dòng)。重復(fù)實(shí)驗(yàn)時(shí)，只需將實(shí)驗(yàn)艙2尾部的純鐵5 對(duì)準(zhǔn)永久磁鐵3，實(shí)驗(yàn)艙2重新被置于高處，即可以進(jìn)行下一次實(shí)驗(yàn)演示。
權(quán)利要求
1、一種失重實(shí)驗(yàn)演示裝置的固定結(jié)構(gòu)，包括固定頂板(1)和實(shí)驗(yàn)艙(2)，其特征在于在固定頂板(1)和實(shí)驗(yàn)艙(2)上嵌有磁鐵(3)和純鐵(5)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的失重演示實(shí)驗(yàn)裝置的固定結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的磁鐵(3)安裝在固定頂板(1)上，所述的純鐵(5)安裝在實(shí)驗(yàn)艙(2)的 尾部。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的失重演示實(shí)驗(yàn)裝置的固定結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的磁鐵(3)安裝在實(shí)驗(yàn)艙(2)的尾部，所述的純鐵(5)安裝在固定頂板 (1)上。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的失重演示實(shí)驗(yàn)裝置的固定結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的磁鐵(3)為電磁鐵的鐵芯。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的失重演示實(shí)驗(yàn)裝置的固定結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述的磁鐵(3)為永久磁鐵。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的失重演示實(shí)驗(yàn)裝置的固定結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的磁鐵(3)上繞有通電線圈(4)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的失重演示實(shí)驗(yàn)裝置的固定結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述的電磁鐵(3)的線圈(4)的兩端經(jīng)控制電路連接電源。
8、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的失重演示實(shí)驗(yàn)裝置的固定結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的控制電路為計(jì)算機(jī)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的失重演示實(shí)驗(yàn)裝置的固定結(jié)構(gòu)，其特征在于-所述的控制電路為PLC程控器。
10、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的失重演示實(shí)驗(yàn)裝置的固定結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的磁鐵(3)與純鐵(5)的接觸面為一平面。
11、根據(jù)權(quán)利要求5所述的失重演示實(shí)驗(yàn)裝置的固定結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述平面大于等于1.2乘1.2厘米。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種科普教育活動(dòng)用演示裝置，特別涉及一種失重實(shí)驗(yàn)演示裝置的固定連接結(jié)構(gòu)，包括固定頂板(1)和實(shí)驗(yàn)艙(2)，在固定頂板(1)和實(shí)驗(yàn)艙(2)上嵌有磁鐵(3)和純鐵(5)。所述的磁鐵上繞有通電線圈(4)，通電線圈(4)的兩端經(jīng)控制電路連接至電源，磁鐵(3)的與純鐵的接觸面為一平面。本發(fā)明的固定連接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，固定過程簡(jiǎn)單易行，實(shí)驗(yàn)艙(2)的下落過程平穩(wěn)，可快速多次重復(fù)演示實(shí)驗(yàn)操作。由于實(shí)驗(yàn)艙下落過程平穩(wěn)，可以幫助觀察者觀察到接近真實(shí)的失重條件下的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
文檔編號(hào)G09B23/00GK101533575SQ20081003465
公開日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2008年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月14日
發(fā)明者吳可治, 徐江鹿 申請(qǐng)人:上海市南洋模范中學(xué)