一種伽利略重力斜面演示儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及教學(xué)用具技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種伽利略重力斜面演示儀。
【背景技術(shù)】
[0002]在高中物理教學(xué)中，無論是牛頓第一定律、自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律、還是機(jī)械能守恒的教學(xué)中，都可能涉及伽利略理想斜面的實(shí)驗(yàn)思想。為了加深學(xué)生對(duì)該實(shí)驗(yàn)的理解，教師一般會(huì)采用常規(guī)的實(shí)驗(yàn)裝置來輔助教學(xué)，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)裝置及其方案有些必須在軌道傾角較小(一般不大于10°)時(shí)才能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，通常利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、節(jié)拍器、人工按表計(jì)時(shí)、滴水法等計(jì)時(shí)方式，上述的計(jì)時(shí)方式均存在研究對(duì)象受限、計(jì)時(shí)誤差較大的缺陷，致使實(shí)驗(yàn)裝置的科學(xué)性、直觀性較差。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提出一種伽利略重力斜面演示儀，該演示儀不僅能對(duì)實(shí)驗(yàn)過程精確計(jì)時(shí)，且能分別進(jìn)行不同傾角、多個(gè)金屬球的演示以及定量分析實(shí)驗(yàn)。
[0004]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是，設(shè)計(jì)一種伽利略重力斜面演示儀，包括:底座、傾斜設(shè)于底座上的軌道板、可沿軌道板滾下的金屬球、以及記錄金屬球滾落時(shí)間的計(jì)時(shí)器，計(jì)時(shí)器與一控制其開啟的第一計(jì)時(shí)開關(guān)連接，軌道板的底部設(shè)有控制該計(jì)時(shí)器關(guān)閉的第二計(jì)時(shí)開關(guān)，第二計(jì)時(shí)開關(guān)可被金屬球撞擊觸發(fā)。軌道板的頂部設(shè)有可與金屬球吸合的電磁鐵，電磁鐵與第一計(jì)時(shí)開關(guān)連接，且第一計(jì)時(shí)器控制電磁鐵的通電與斷電。
[0005]其中，第一計(jì)時(shí)開關(guān)為常閉開關(guān)，第一計(jì)時(shí)開關(guān)常閉狀態(tài)時(shí)電磁鐵保持通電、計(jì)時(shí)器保持關(guān)閉。
[0006]優(yōu)選的，軌道板中間設(shè)有向內(nèi)凹陷的滑道，金屬球在滑道內(nèi)向下滾動(dòng)，第二計(jì)時(shí)開關(guān)設(shè)置在滑道底端。
[0007]優(yōu)選的，軌道板與底座之間設(shè)有可調(diào)節(jié)軌道板傾角的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)。
[0008]在一實(shí)施例中，調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)包括:設(shè)于底座上用于定位軌道板底端的一對(duì)連接耳、分別設(shè)于軌道板底端兩側(cè)的弧形槽、螺紋配合設(shè)于連接耳上的鎖緊螺釘，軌道板的底端位于該對(duì)連接耳之間，所述鎖緊螺釘?shù)哪┒丝纱┻^連接耳伸入該弧形槽中。
[0009]優(yōu)選的，底座上并排設(shè)有至少兩個(gè)軌道板，每個(gè)軌道板的頂部同一位置設(shè)有電磁鐵，每個(gè)軌道板的底部同一位置設(shè)有第二計(jì)時(shí)開關(guān)。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具備以下優(yōu)點(diǎn):
[0011]1、計(jì)時(shí)器的通斷由第一計(jì)時(shí)開關(guān)和第二計(jì)時(shí)開關(guān)控制，可以實(shí)現(xiàn)精確記錄金屬球從靜止開始運(yùn)動(dòng)到軌道板底部的時(shí)間，使得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更直觀，便于對(duì)自由落體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行科學(xué)探究；
[0012]2、軌道板的傾斜角度可調(diào)節(jié)變化，使演示儀能完成軌道板傾角在0°?90°范圍內(nèi)的多種演示實(shí)驗(yàn)；
[0013]3、底座上可并排設(shè)置兩個(gè)或多個(gè)軌道板，以實(shí)現(xiàn)不同質(zhì)量小球的運(yùn)動(dòng)情況對(duì)比，演示實(shí)驗(yàn)更直觀、便于理解、利于探究。
【附圖說明】
[0014]下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明，其中:
[0015]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]如圖1所示，本實(shí)用新型提出的伽利略重力斜面演示儀，包括:底座1、傾斜設(shè)于底座I上的軌道板2、可沿軌道板2滾下的金屬球3、以及記錄金屬球3滾落時(shí)間的計(jì)時(shí)器4，計(jì)時(shí)器4分別連接第一計(jì)時(shí)開關(guān)5和第二計(jì)時(shí)開關(guān)6，按動(dòng)第一計(jì)時(shí)開關(guān)5可啟動(dòng)計(jì)時(shí)器4開始計(jì)時(shí)，按動(dòng)第二計(jì)時(shí)開關(guān)6可關(guān)閉計(jì)時(shí)器4停止計(jì)時(shí)。
[0017]其中，第一計(jì)時(shí)開關(guān)5設(shè)置在方便實(shí)驗(yàn)人員操作的位置，第二計(jì)時(shí)開關(guān)6設(shè)置在軌道板2底部，第二計(jì)時(shí)開關(guān)6上用于觸發(fā)的按鍵朝向金屬球3，當(dāng)金屬球3滾動(dòng)到軌道板2底部時(shí)，該按鍵可被金屬球3撞擊觸發(fā)。軌道板2的頂部設(shè)有與第一計(jì)時(shí)開關(guān)5連接的電磁鐵7，第一計(jì)時(shí)開關(guān)5可控制電磁鐵7的通電或斷電，電磁鐵7通電時(shí)會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，金屬球3被吸附在電磁鐵7上，電磁鐵7斷電時(shí)磁場(chǎng)消失，金屬球3可從軌道板2的頂部向下滾落。
[0018]第一計(jì)時(shí)開關(guān)5為常閉開關(guān)，其為常閉狀態(tài)時(shí)電磁鐵7保持通電、計(jì)時(shí)器保4持關(guān)閉，第一計(jì)時(shí)開關(guān)5和電磁鐵7通過一低壓直流電源供電，第二計(jì)時(shí)開關(guān)6及計(jì)時(shí)器4自身帶有紐扣電池，耗電量小、更節(jié)能環(huán)保。較優(yōu)的，軌道板2中間還設(shè)有向內(nèi)凹陷的滑道，第二計(jì)時(shí)開關(guān)6設(shè)置在滑道底端，金屬球3可沿著滑道滾動(dòng)，防止金屬球3在滾動(dòng)過程中滑出軌道板2外。
[0019]具體實(shí)驗(yàn)過程如下，將金屬球3吸合放置在電磁鐵7上，按動(dòng)第一計(jì)時(shí)開關(guān)5，金屬球3向下滾動(dòng)的同時(shí)計(jì)時(shí)器4開始計(jì)時(shí)，當(dāng)金屬球3滾動(dòng)到軌道板2底部時(shí)撞擊第二計(jì)時(shí)開關(guān)6，計(jì)時(shí)器4停止計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)的時(shí)間誤差精確到百分之五以內(nèi)。再測(cè)量出金屬球3運(yùn)動(dòng)的距離S，重復(fù)多次金屬球3滾落的實(shí)驗(yàn)求出平均時(shí)間t，即可準(zhǔn)確分析出S—t2的關(guān)系圖像。
[0020]較優(yōu)的，軌道板2與底座I之間設(shè)有可調(diào)節(jié)軌道板2傾角的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，軌道板2可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要調(diào)整角度，分析不同傾角時(shí)S—t2的關(guān)系圖像，并進(jìn)行對(duì)比得出結(jié)論:金屬球3的加速度a隨軌道板2傾角變大而變大。調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)可設(shè)置為各種能完成軌道板2傾角調(diào)節(jié)的機(jī)械結(jié)構(gòu)。
[0021]在一實(shí)施例中，調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)包括:固定在底座I上的一對(duì)連接耳、設(shè)于軌道板2底端兩側(cè)的弧形槽、設(shè)于連接耳上的鎖緊螺釘，軌道板2的底端位于該對(duì)連接耳之間，鎖緊螺釘與連接耳螺紋配合，且鎖緊螺釘?shù)哪┒丝纱┻^連接耳伸入該弧形槽中，旋轉(zhuǎn)鎖緊螺釘，即可將軌道板2穩(wěn)定定位在一個(gè)傾斜角度上。
[0022]較優(yōu)的，底座I上可以并排設(shè)有至少兩個(gè)軌道板2，每個(gè)軌道板2的頂部同一位置設(shè)有電磁鐵7，每個(gè)軌道板2的底部同一位置設(shè)有第二計(jì)時(shí)開關(guān)6，多個(gè)并排軌道板2的設(shè)置可以實(shí)現(xiàn)不同質(zhì)量金屬球3的運(yùn)動(dòng)情況對(duì)比，并分別進(jìn)行計(jì)時(shí)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步作出各個(gè)金屬球3運(yùn)動(dòng)S—t2的關(guān)系圖像，驗(yàn)證相關(guān)規(guī)律，實(shí)驗(yàn)效果非?？茖W(xué)直觀。
[0023]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種伽利略重力斜面演示儀，包括:底座、傾斜設(shè)于底座上的軌道板、可沿軌道板滾下的金屬球、以及記錄金屬球滾落時(shí)間的計(jì)時(shí)器，其特征在于，所述計(jì)時(shí)器與一控制其開啟的第一計(jì)時(shí)開關(guān)連接，所述軌道板的底部設(shè)有控制該計(jì)時(shí)器關(guān)閉的第二計(jì)時(shí)開關(guān)，所述第二計(jì)時(shí)開關(guān)可被金屬球撞擊觸發(fā)； 所述軌道板的頂部設(shè)有可與金屬球吸合的電磁鐵，所述電磁鐵與第一計(jì)時(shí)開關(guān)連接，且第一計(jì)時(shí)器控制電磁鐵的通電與斷電。2.如權(quán)利要求1所述的伽利略重力斜面演示儀，其特征在于，所述第一計(jì)時(shí)開關(guān)為常閉開關(guān)，第一計(jì)時(shí)開關(guān)常閉狀態(tài)時(shí)電磁鐵保持通電、計(jì)時(shí)器保持關(guān)閉。3.如權(quán)利要求2所述的伽利略重力斜面演示儀，其特征在于，所述軌道板中間設(shè)有向內(nèi)凹陷的滑道，所述金屬球在所述滑道內(nèi)向下滾動(dòng)，所述第二計(jì)時(shí)開關(guān)設(shè)置在滑道底端。4.如權(quán)利要求3所述的伽利略重力斜面演示儀，其特征在于，所述軌道板與底座之間設(shè)有可調(diào)節(jié)軌道板傾角的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)。5.如權(quán)利要求4所述的伽利略重力斜面演示儀，其特征在于，所述調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)包括:設(shè)于底座上用于定位軌道板底端的一對(duì)連接耳、分別設(shè)于軌道板底端兩側(cè)的弧形槽、螺紋配合設(shè)于連接耳上的鎖緊螺釘，所述軌道板的底端位于該對(duì)連接耳之間，所述鎖緊螺釘?shù)哪┒丝纱┻^連接耳伸入該弧形槽中。6.如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的伽利略重力斜面演示儀，其特征在于，所述底座上并排設(shè)有至少兩個(gè)軌道板，每個(gè)軌道板的頂部同一位置設(shè)有電磁鐵，每個(gè)軌道板的底部同一位置設(shè)有第二計(jì)時(shí)開關(guān)。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種伽利略重力斜面演示儀，包括：底座、傾斜設(shè)于底座上的軌道板、可沿軌道板滾下的金屬球、以及記錄金屬球滾落時(shí)間的計(jì)時(shí)器，計(jì)時(shí)器與一控制其開啟的第一計(jì)時(shí)開關(guān)連接，軌道板的底部設(shè)有控制該計(jì)時(shí)器關(guān)閉的第二計(jì)時(shí)開關(guān)，第二計(jì)時(shí)開關(guān)可被金屬球撞擊觸發(fā)。軌道板的頂部設(shè)有可與金屬球吸合的電磁鐵，電磁鐵與第一計(jì)時(shí)開關(guān)連接，且第一計(jì)時(shí)器控制電磁鐵的通電與斷電。本實(shí)用新型不僅能對(duì)實(shí)驗(yàn)過程精確計(jì)時(shí)，且能分別進(jìn)行不同傾角、兩個(gè)或多個(gè)金屬球的演示以及定量分析實(shí)驗(yàn)。
【IPC分類】G09B23/10
【公開號(hào)】CN205264184
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201521050966
【發(fā)明人】張光幸, 曾清波
【申請(qǐng)人】張光幸, 曾清波
【公開日】2016年5月25日
【申請(qǐng)日】2015年12月16日