一种平抛运动运动规律演示仪制造技术

为了更好地验证平抛运动的运动规律，本发明专利技术提供了一种平抛运动运动规律演示仪，主要由电源、控制电路箱、倒“L”形木架、电磁吸铁、小球、弹簧、滑轨、光电开关、倒梯形弹板、木板、计时器、复写纸、白纸、电阻、电容、芯片、继电器、二极管等部分组成，利用电磁吸铁、光电开关和继电器设计电路控制三个小球同时开始运动，让两个计时器同时启动但分开计时来显示确切的时间，来比较平抛运动和竖直方向的分运动，用小球撞击倒梯形弹板时复写纸在白纸上留下的痕迹来比较平抛运动和水平方向的分运动，实验电路设计巧妙，降低了实验数据获得的难度，提高了实验的可操作性，更有利于实验探究教学的开展。

A demonstrator for the motion law of horizontal throwing

【技术实现步骤摘要】
一种平抛运动运动规律演示仪
本专利技术涉及一种中学物理教学与实验仪器，尤其是一种平抛运动运动规律演示仪。
技术介绍
在高中《物理》必修二（人教版）的第五章第二节——“平抛运动”这一节中，需要学生们理解平抛运动的两个分运动可等效为竖直方向的自由落体运动和水平方向的匀速直线运动，书本上已有的实验仪器只涉及了竖直方向自由落体运动的演示，且全凭听两个小球落地的撞击声来判断是否同时落地，但小球落地后不会马上停止运动，会有连续的好几次撞击声传出，因为没有确切的时间显示，有部分学生会提出质疑，不利于学生们理解掌握该知识要点。
技术实现思路
为了让学生在课堂教学中可以直观地看清楚实验过程，解决上述问题，本专利技术提供了一种操作简单、易于理解、能直观演示的一种平抛运动运动规律演示仪，按照本专利技术所提供的设计方案，可以实现同时记录做平抛运动的小球和做匀速直线运动的小球在水平方向的位置变化，也可以直观地读出做平抛运动的小球和做自由落体运动的小球的时间，同时电路设计巧妙且易于教学，本专利技术解决其技术问题所采用的方案主要有以下几点。1、本专利技术的装置包括电源、总开关、控制电路箱、倒“L”形木架、第二电磁吸铁、第三小球、推板、第一弹簧、定滑轮、第一小球、细绳、第一滑轨、一号开关、铁片、第一电磁吸铁、螺钉、空槽、隔板、第二光电开关、上层白纸、第二小球、调节螺母、倒梯形弹板、倒钩、第二滑轨、水平仪、底板、收纳盒、调平螺栓、支撑架、第二弹簧、螺栓、二号开关、静触头、木板、第一光电开关、第一计时器、第二计时器、图钉、上层复写纸、下层复写纸、下层白纸、一号二极管、二号二极管、一号电容、一号电阻、电源指示灯、二号电阻、三号电阻、二号电容、一号继电器、一号芯片、四号电阻、五号电阻、三号电容、二号继电器、二号芯片、三号继电器、四号继电器、三号二极管，其中所述的总开关安装在电源上方，便于操作，所述的木板靠底板和支撑架固定支撑，木板与底板垂直，通过调节支撑架上的调平螺栓，根据底板上固定的水平仪来调节底板水平，从而使木板保持竖直状态，所述的电源、控制电路箱、第一计时器和第二计时器的主体电路、静触头的固定装置（未画出）、和连接电路的所有导线都固定在木板的后面，第一计时器和第二计时器的显示板、第一光电开关都固定在木板的前面，静触头穿过木板的空槽露在木板的前面，调节木板后面的固定装置可以让静触头上下移动改变高度固定，倒“L”形木架固定在木板的左边，第一电磁吸铁、上方的定滑轮、上方的第一弹簧末端、第一滑轨、一号开关、第一电磁吸铁都通过螺钉（图中只画出两个代表）固定在倒“L”形木架上，所述的第二滑轨穿过倒“L”形木架上的空槽通过调节螺母固定在倒“L”形木架上，调节调节螺母可以让第二滑轨以及它上面的所有附件都能整体上下移动而改变高度，所述的第一电磁吸铁通电工作时两端各吸附一铁片，所述铁片通过细绳绕过定滑轮穿过倒“L”形木架和第一弹簧拉住推板，使两个滑轨上的同种规格的第一弹簧被压缩成相同的长度，紧挨着第一滑轨上的推板放有第一小球，所述的第一光电开关在第一滑轨的末端上方，第一光电开关的下表面比第一小球的上球面顶点的水平位置高，距离控制在1至5毫米之间，所述的第一小球左侧等高度处有一被第二电磁吸铁5吸住的第三小球，倒“L”形木架的下方有一隔板，可防止铁片影响第三小球的运动。2、所述的第二滑轨左侧与第二小球的球心等高处固定有第二光电开关，第二光电开关的表面与第三小球通过时离得最近的球面顶点位置间距离也要控制在1至5毫米之间，下方的定滑轮和下方的第一弹簧末端也固定在第二滑轨上，紧挨着第二滑轨的推板放有第二小球，所述第二滑轨中间两侧位置设有两倒钩，用来防止倒梯形弹板掉落，所述第二滑轨末端固定有矩形收纳盒，所述第二滑轨上方固定有四个轻质的第二弹簧，所述轻质第二弹簧上方放有倒梯形弹板，所述倒梯形弹板上的螺栓插入第二弹簧的上端，倒梯形弹板的下表面比第二小球的上球面顶点的水平位置高，距离控制在1至5毫米之间，倒梯形弹板收到向下的撞击力时会压缩四个轻质的第二弹簧向下移动一小段距离，所述倒梯形弹板右侧末端设有二号开关，倒梯形弹板相当于二号开关的动触头，两个滑轨的内表面都很光滑，所述倒梯形弹板上方是一张上层复写纸，所述上层复写纸上方放有一张上层白纸，所述倒梯形弹板下方放有一张下层复写纸，所述复写纸下方有一张白纸，白纸和复写纸都用图钉固定在倒梯形弹板上，可以更换。3、所述的电源指示灯是发光二极管，与2K的一号电阻串联成一条支路，第二光电开关是红外对管制成，第二光电开关的红外发射管与120Ω的二号电阻串联成一条支路，第二光电开关的红外接收管与10K的三号电阻串联成一条支路，第一光电开关也是红外对管制成，第一光电开关的红外发射管与120Ω的四号电阻串联成一条支路，第一光电开关的红外接收管与10K的五号电阻串联成一条支路，一号芯片和二号芯片都是s9012，一号芯片的基极接在第二光电开关的红外接收管与三号电阻的中间，集电极接在电源的负极上，发射极与常开的一号继电器相连，控制第一计时器停止计时，二号电容接在一号芯片的基极和电源的负极之间，二号芯片的基极接在第一光电开关的红外接收管与五号电阻的中间，集电极接在电源的负极上，发射极一路与常闭的二号继电器相连，控制第二电磁吸铁的通断，发射极另一路与常开的三号继电器相连，通过一号二极管和二号二极管同时控制第一计时器与第二计时器开始计时，三号电容接在二号芯片的基极和电源的负极之间，第一电磁吸铁与三号二极管并联后，再与一号开关串联成一条支路，所述的电源与总开关串联成一条支路，一号电容和各条支路都是并联，所述四号继电器是常闭的，控制第二计时器停止计时，第一计时器与第二计时器都是有独立电源的电子秒表改装而成，一号二极管、二号二极管和三号二极管都起到滤波的作用，使计时器工作时互不干扰，一号电容、二号电容和三号电容都是104的无极性电容，有延时作用，保证电路正常工作。本专利技术的有益效果是：本演示仪不仅涉及了竖直方向自由落体运动的演示，还有水平方向的匀速直线运动演示；是利用两个同时启动但分开计时的计时器来显示确切的时间，来比较平抛运动和竖直方向的分运动，用小球撞击倒梯形弹板时利用复写纸在白纸上留下的痕迹来比较平抛运动和水平方向的分运动，学生能直接观察到实验现象且有实验数据支撑，更利于学生们理解掌握该知识要点；该实验电路设计很巧妙，利用第一光电开关同时控制第一计时器与第二计时器开始计时，二号开关控制第二计时器停止计时，第二光电开关控制第一计时器停止计时，解决了两个小球运动计时的同时性，降低了实验数据获得的难度，提高了整个实验的可操作性，误差小，且与传统的实验有机结合，更有利于实验探究教学的开展；实验简单易操作，学生参与性强，演示平抛运动运动规律实验效果明显。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进一步说明，其中图1是本专利技术的结构示意图，图2是本专利技术的倒梯形弹板结构示意图，图3是本专利技术的电路原理图。具体实施方式本专利技术提供的一种平抛运动运动规律演示仪，控制电路设计巧妙，操作简单、易于理解、能直观演示分运动的等时性，验证得出平抛运动的运动规本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种平抛运动运动规律演示仪，主要由电源、总开关、控制电路箱、倒“L”形木架、第二电磁吸铁、第三小球、推板、第一弹簧、定滑轮、第一小球、细绳、第一滑轨、一号开关、铁片、第一电磁吸铁、螺钉、空槽、隔板、第二光电开关、上层白纸、第二小球、调节螺母、倒梯形弹板、倒钩、第二滑轨、水平仪、底板、收纳盒、调平螺栓、支撑架、第二弹簧、螺栓、二号开关、静触头、木板、第一光电开关、第一计时器、第二计时器、图钉、上层复写纸、下层复写纸、下层白纸、一号二极管、二号二极管、一号电容、一号电阻、电源指示灯、二号电阻、三号电阻、二号电容、一号继电器、一号芯片、四号电阻、五号电阻、三号电容、二号继电器、二号芯片、三号继电器、四号继电器和三号二极管组成，其特征在于所述的总开关安装在电源上方，便于操作，所述的木板靠底板和支撑架固定支撑，木板与底板垂直，通过调节支撑架上的调平螺栓，根据底板上固定的水平仪来调节底板水平，从而使木板保持竖直状态，所述的电源、控制电路箱、第一计时器和第二计时器的主体电路、静触头的固定装置、和连接电路的所有导线都固定在木板的后面，第一计时器和第二计时器的显示板、第一光电开关都固定在木板的前面，静触头穿过木板的空槽露在木板的前面，调节木板后面的固定装置可以让静触头上下移动改变高度固定，倒“L”形木架固定在木板的左边，第一电磁吸铁、上方的定滑轮、上方的第一弹簧末端、第一滑轨、一号开关、第一电磁吸铁都通过螺钉固定在倒“L”形木架上，所述的第二滑轨穿过倒“L”形木架上的空槽通过调节螺母固定在倒“L”形木架上，调节调节螺母可以让第二滑轨以及它上面的所有附件都能整体上下移动而改变高度，所述的第一电磁吸铁通电工作时两端各吸附一铁片，所述铁片通过细绳绕过定滑轮穿过倒“L”形木架和第一弹簧拉住推板，使两个滑轨上的同种规格的第一弹簧被压缩成相同的长度，紧挨着第一滑轨上的推板放有第一小球，所述的第一光电开关在第一滑轨的末端上方，第一光电开关的下表面比第一小球的上球面顶点的水平位置高，距离控制在1至5毫米之间，所述的第一小球左侧等高度处有一被第二电磁吸铁5吸住的第三小球，倒“L”形木架的下方有一隔板，可防止铁片影响第三小球的运动。/n...

【技术特征摘要】
1.一种平抛运动运动规律演示仪，主要由电源、总开关、控制电路箱、倒“L”形木架、第二电磁吸铁、第三小球、推板、第一弹簧、定滑轮、第一小球、细绳、第一滑轨、一号开关、铁片、第一电磁吸铁、螺钉、空槽、隔板、第二光电开关、上层白纸、第二小球、调节螺母、倒梯形弹板、倒钩、第二滑轨、水平仪、底板、收纳盒、调平螺栓、支撑架、第二弹簧、螺栓、二号开关、静触头、木板、第一光电开关、第一计时器、第二计时器、图钉、上层复写纸、下层复写纸、下层白纸、一号二极管、二号二极管、一号电容、一号电阻、电源指示灯、二号电阻、三号电阻、二号电容、一号继电器、一号芯片、四号电阻、五号电阻、三号电容、二号继电器、二号芯片、三号继电器、四号继电器和三号二极管组成，其特征在于所述的总开关安装在电源上方，便于操作，所述的木板靠底板和支撑架固定支撑，木板与底板垂直，通过调节支撑架上的调平螺栓，根据底板上固定的水平仪来调节底板水平，从而使木板保持竖直状态，所述的电源、控制电路箱、第一计时器和第二计时器的主体电路、静触头的固定装置、和连接电路的所有导线都固定在木板的后面，第一计时器和第二计时器的显示板、第一光电开关都固定在木板的前面，静触头穿过木板的空槽露在木板的前面，调节木板后面的固定装置可以让静触头上下移动改变高度固定，倒“L”形木架固定在木板的左边，第一电磁吸铁、上方的定滑轮、上方的第一弹簧末端、第一滑轨、一号开关、第一电磁吸铁都通过螺钉固定在倒“L”形木架上，所述的第二滑轨穿过倒“L”形木架上的空槽通过调节螺母固定在倒“L”形木架上，调节调节螺母可以让第二滑轨以及它上面的所有附件都能整体上下移动而改变高度，所述的第一电磁吸铁通电工作时两端各吸附一铁片，所述铁片通过细绳绕过定滑轮穿过倒“L”形木架和第一弹簧拉住推板，使两个滑轨上的同种规格的第一弹簧被压缩成相同的长度，紧挨着第一滑轨上的推板放有第一小球，所述的第一光电开关在第一滑轨的末端上方，第一光电开关的下表面比第一小球的上球面顶点的水平位置高，距离控制在1至5毫米之间，所述的第一小球左侧等高度处有一被第二电磁吸铁5吸住的第三小球，倒“L”形木架的下方有一隔板，可防止铁片影响第三小球的运动。


2.根据权利要求1所述的一种平抛运动运动规律演示仪，其特征在于所述的第二滑轨左侧与第二小球的球心等高处固定有第二光电开关，第二光电开关的表面与第三小球通过时离得最近的球面顶点位置间距离也要控制在1至5毫米之间，...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢苏林，谌雄文，黄芷晴，颜靖，谌宝菊，
申请(专利权)人：怀化学院，
类型：发明
国别省市：湖南;43