磁吸杠杆式凸凹桥实验仪制造技术

一种磁吸杠杆式凸凹桥实验仪，其特征在于：通过销轴与演示架板铰接的设置有软磁性材质的杠杆的左端通过活动连接装置与弧形双面槽轨的中部连接，且保证弧形双面槽轨所在的平面与杠杆垂直，与杠杆的下方相对应且在演示架板上水平设置有滑槽，在滑槽内自由滑移的磁铁或电磁铁通过杠杆的软磁性材质将杠杆的右侧吸住，支架上设置有与弧形双面槽轨相对应的引桥槽轨。本实用新型专利技术具有结构简单、操作灵活简便、准确可靠、演示效果显著和说服力强等优点，它不仅可以演示物体对凸凹桥底部或顶部压力变化的效果，还可以演示物体通过凸桥速度越来越大时所发生的物理现象。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种实验仪，特别是一种用于中学教学上的力学实验仪。(二)、技术背景在高中物理中，竖直平面内圆周运动的凸凹桥问题是传统的重难点知识，对于汽车通过凸桥顶端时对桥的压力减小，经过凹桥底部时对桥的压力增大这一理论知识，学生总缺乏感性认识，难以信服。解决这一问题的唯一办法是让学生观察实验。可惜长期以来，一直没有满意的实验仪器供使用，只是教参上介绍了一种双铁丝凸凹桥轨道。如图4所示，它是用两根平行的铁丝，弯曲成M形的凸凹轨道，在凹桥底部的两铁丝之间做了一个搭钩，两根铁丝的四个端脚固在水平底座上。调节两铁丝轨道间的宽度，使钢质小球放在凹桥底部掉不下去，但稍加一点压力，小球即可掉下，如果把小球放在凸桥顶端，小球恰好可以掉下去。演示时，把小球放在凹桥底部，使小球掉不下去，再让小球从斜轨上方滚下，可以看到小球将两轨道撑开从中掉下，这可以说明运动小球经过凹桥底部时对桥压力大于静止时的压力。将凹桥下的搭钩钩上，置小球于凸桥顶端，小球将桥两轨撑开，正好从中落下，如果使小球从斜轨上滚下，则可以看到小球沿凸桥顶端滚过，这说明运动小球经过凸桥顶端时对桥的压力小于静止时的压力。通过实践证明，上述的实验仪不易达到所述的演示效果，它主要存在着如下的缺点1.凸凹桥两铁丝间距系手工扳扭而成，而且二者还相互牵制影响，故操作极为不便，可靠性差。2.作凹桥实验时，往往小球在尚未到达凹桥底部就撑开两铁丝而掉下，因而准确性差。3.由于小球常常是从凹桥的某一位置撑开铁丝而掉下，因此，小球通过凹桥底部时的“通过”得不到体现，真实感不强。
技术实现思路
本技术的目的就是提供一种结构简单、操作灵活简便、演示准确可靠和说服力强的磁吸杠杆式凸凹桥实验仪。本技术的目的是通过这样的技术方案实现的，它是通过销轴与演示架板铰接的设置有软磁性材质的杠杆的左端通过活动连接装置与弧形双面槽轨的中部连接，且保证弧形双面槽轨所在的平面与杠杆垂直，与杠杆的下方相对应且在演示架板上水平设置有滑槽，在滑槽内自由滑移的磁铁或电磁铁通过杠杆的软磁性材质将杠杆的右侧吸住，支架上设置有与弧形双面槽轨相对应的引桥槽轨。将本技术的弧形双面槽轨可以通过活动连接装置使其圆弧内侧朝上，形成凹桥，也可以使其圆弧内侧朝下，形成凸桥。本技术的基本原理是把钢质小球对凸凹桥压力变化的这种看不见现象，用看得见的杠杆平衡的变化来表达出来，它是这样工作的1.演示凹桥通过活动连接装置把弧形双面槽轨调节成圆弧内侧朝上，以形成凹桥。(1)小球静止与运动时相比较将钢质小球静止地置于凹桥底部，一只手托住弧形双面槽轨，另一只手沿滑槽左右移动磁铁或电磁铁的位置，使以杠杆与演示架板的铰接点为转轴，钢质小球、弧形槽轨和销轴左侧的杠杆所产生逆时针力矩的总和恰好等于磁铁或电磁铁对杠杆吸引力和销轴右侧的杠杆所产生顺时针力矩的总和。然后，将磁铁或电磁铁的位置略往右移一点位置，以保证钢质小球静止于凹桥底时，决不会压下弧形双面槽轨。随即，将钢质小球从凹桥较高处无初速释放，当小球运动到凹桥底部时，定将凹桥压下，杠杆右臂挣脱磁铁或电磁铁的吸引而向上翘起，这就可以向学生清楚地表明运动物体通过凹桥底部时对凹桥的压力大于静止时的压力。(2)小球具有不同速度时相比较将磁铁或电磁铁在上述位置的基础上再往右移动一段较大距离，将钢质小球从凹桥大约半高处无初速释放，钢质小球将以较低的速度通过凹桥底部时，不至于将凹桥压下。再将钢质小球从凹桥最高处无初速释放，钢质小球将以较高的速度通过凹桥底部，同时定将凹桥压下，杠杆右臂挣脱磁铁或电磁铁的吸引而向上翘起，这就可以向学生清楚地表明运动物体以不同速度通过凹桥底部时，速度越大，物体对凹桥的压力越大。反之亦然。2.演示凸桥通过活动连接装置把弧形双面槽轨调节成圆弧内侧朝下，也即把上述处于凹桥状态的弧形双面槽轨翻转180度，以形成凸桥。调整支架，使引桥槽轨与凸桥的槽轨相对应。(1)小球静止与运动时相比较让钢质小球静放于凸桥的顶端，为了防止钢质小球在凸桥顶端的滚动，可以在钢质小球底下垫上塑料泡沫片。一只手托住弧形双面槽轨，另一只手沿滑槽左右移动磁铁或电磁铁的位置，使以杠杆与演示架板的铰接点为转轴，钢质小球、弧形槽轨和销轴左侧的杠杆所产生逆时针力矩的总和恰好等于磁铁或电磁铁对杠杆吸引力和销轴右侧的杠杆所产生顺时针力矩的总和。然后，将磁铁或电磁铁的位置略往左移一点，以保证钢质小球静止于凸桥顶端时，定会压下弧形双面槽轨，即压下凸桥，杠杆右端上翘。随即，取下钢质小球及塑料泡沫片，将钢质小球从引桥槽轨较高处无初速释放，使钢质小球以一定的速度进入凸桥，钢质小球必将安然地通过凸桥而绝不会把凸桥压下。这就可以清楚地向学生表明运动物体通过凸体顶端时对凸桥的压力小于静止时对凸桥的压力。(2)小球具有不同速度时相比较将磁铁或电磁铁在上述位置的基础上再往左移动一段较大距离，此时，意味着静放于凸桥顶端的钢质小球更容易压下凸桥。把钢质小球从引桥槽轨的较低处无初速释放，此时，钢质小球以较低的速度经过凸桥顶端，定将压下凸桥。然后再将钢质小球从引桥槽轨的高处无初速释放，钢质小球以较高的速度经过凸桥顶端，而不会压下凸桥，这便向学生清楚地表明，物体以不同速度通过凸桥顶端时，速度越小，物体对凸桥的压力越大；反之亦然。在本技术中，弧形双面槽轨所在的平面与杠杆垂直是本技术的关键之一，只有这样，钢质小球对弧形双面槽轨上各处压力的水平分量相对于杠杆转轴的力矩为零，不产生转动效果，产生转动效果的只是钢质小球对弧形双面槽轨压力的竖直分量，而这些压力的竖直分量相对于转轴的力臂是相等的，所以，压力力矩大小的改变就只取决于压力竖直分量的大小的改变。在凸桥顶端和凹桥底部，压力的竖直分量将达到极值，并等于此时钢质小球对凸桥或凹桥压力的大小。于是，就可以通过调整磁铁或电磁铁位置来使钢质小球仅在通过凸桥顶端或凹桥底部时，才使杠杆平衡发生变化而产生动作。反过来，可以利用杠杆平衡的变化来反映出钢质小球在通过凸桥顶端和凹桥底部时，对桥压力大小的变化。本技术成功的另一个关键是采用磁铁或电磁铁通过杠杆上的软磁性材质对杠杆的吸引来平衡杠杆，一旦杠杆挣脱磁铁或电磁铁的吸引，磁铁或电磁铁对杠杆的吸引力迅速减小，使杠杆迅速上翘，以产生一个鲜明、准确的信号，显著地提高演示效果。本技术中所采用的软磁性材质可以是软铁皮，它设置于杠杆的底部。本技术还可以演示当钢质小球以越来越大的速度进入凸桥时，将会发生斜下抛、平抛、斜上抛等物理现象。由于采用了上述技术方案，本技术具有结构简单、操作灵活简便、准确可靠、演示效果显著和说服力强等优点，它不仅可以演示物体对凸凹桥底部或顶部压力变化的效果，还可以演示物体通过凸桥速度越来越大时所发生的物理现象。附图说明本技术的附图说明如下图1为本技术的结构示意图；图2为图1的左视图；图3为图1的俯视图；图4为现有教参中所介绍的凸凹桥实验仪。图中1.销轴；2.演示架板；3.杠杆；4.弧形双面槽轨；5.滑槽；6.磁铁或电磁铁；7.支架；8.引桥槽轨；9.插杆；10.销孔；11.孔洞；12.销孔；13.活动销；14.限位钉；15.合页；16.伸缩杆；17.滑槽孔；18.套杆；19.螺栓；20.紧固螺母；21.电池；22.蜂鸣器；23.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁吸杠杆式凸凹桥实验仪，其特征在于：通过销轴（１）与演示架板（２）铰接的设置有软磁性材质的杠杆（３）的左端通过活动连接装置与弧形双面槽轨（４）的中部连接，且保证弧形双面槽轨（４）所在的平面与杠杆（３）垂直，与杠杆（３）的下方相对应且在演示架板（２）上水平设置有滑槽（５），在滑槽（５）内自由滑移的磁铁或电磁铁（６）通过杠杆（３）的软磁性材质将杠杆（３）的右侧吸住，支架（７）上设置有与弧形双面槽（４）轨相对应的引桥槽轨（８）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陶纯湛，
申请(专利权)人：重庆市第一中学校，
类型：实用新型
国别省市：85[中国|重庆]