專利名稱：自閃式自由落體運(yùn)動演示儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種物理教具，尤其是一種自閃式自由落體運(yùn)動演示儀。
(2)背景技術(shù)自由落體運(yùn)動是最典型、最常見的初速為零的勻加速直線運(yùn)動。在高中物理課本中均專門列出一節(jié)進(jìn)行詳細(xì)研究(見高中《物理》第一冊，第36～40頁，人民教育出版社，2000年，第2版)，并在扉頁或正文中附有其“頻閃照片”。目前，有關(guān)自由落體運(yùn)動演示儀器主要有“毛錢管”(牛頓管)(J2153型，見《中學(xué)理科實(shí)驗(yàn)員培訓(xùn)教材》，陜西人民教育出版社，第152頁)，它還應(yīng)附抽氣機(jī)，且因加速度大，不易觀察其運(yùn)動軌跡。除此之外，還有如下3種1、斜槽軌道(J2127型，見上書第138～139頁)，其構(gòu)造復(fù)雜；U型光電門易損壞，由于它不易夾緊軌道，因此移動過程與軌道側(cè)面的印刷電路接觸不良；電磁鐵的剩磁會引起鋼球開始運(yùn)動時有延時作用，造成實(shí)驗(yàn)誤差。此外，它還要有一個J0201-1或J0201-2型簡式數(shù)字計(jì)時器，價格很貴。
2、電火花描跡儀(J2155型，見上書第152頁)，該儀器構(gòu)造復(fù)雜，除演示板外還應(yīng)配同步脈沖發(fā)生器和感應(yīng)圈，產(chǎn)生6×104V脈沖高壓，因此存在安全隱患，且實(shí)驗(yàn)記錄必須用熱敏記錄紙，不方便，整機(jī)價格高。
3、運(yùn)動軌跡顯示儀(J2156型，見上書第153頁)，儀器的構(gòu)造復(fù)雜，其脈沖高壓源產(chǎn)生2.5×104V的脈沖高壓，也同樣存在安全隱患。高壓放電時在蠟紙上產(chǎn)生的靜電圈斑，肉眼無法看出，必須用帶色的粉末顯示，實(shí)驗(yàn)就較麻煩。且儀器價格也較貴。
以上三項(xiàng)還存在鋼球與軌道及面板磨擦的問題。
(3)發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種演示方便、準(zhǔn)確，便于觀察、攝影、記錄的自閃式自由落體運(yùn)動演示儀。
本實(shí)用新型設(shè)有面板、底座、至少1只閃光器與相同數(shù)目的懸掛器，以及控制器。面板垂直固定在底座上，懸掛器設(shè)于面板上部，閃光器掛設(shè)于懸掛器上，懸掛器的動作件與控制器連接。所說的閃光器可以是一種能自閃的顯示器，由于它的運(yùn)動可顯示出物體的運(yùn)動軌跡，例如采用本發(fā)明人設(shè)計(jì)的“自閃式物體運(yùn)動顯示器”(CN01230394.1號)。在閃光器上可設(shè)懸掛件。閃光器與懸掛器之間的懸掛方式可采用懸掛針伸縮方法，懸掛針的伸縮由控制器控制，控制器采用電磁鐵控制與彈簧復(fù)位裝置，電磁鐵的動作可采用線控拉線開關(guān)或者聲音、紅外或可見光、無線電等無線遙控方式。
在面板上可設(shè)置標(biāo)尺，以供觀察、比較、攝影與分析研究。為了比較質(zhì)量不等的物體的下落情況，可設(shè)多只閃光器和懸掛器，例如2只閃光器和2只懸掛器。
與已有的有關(guān)自由落體運(yùn)動演示儀器比較1)由于本實(shí)用新型采用閃光器，尤其是采用自閃式物體運(yùn)動顯示器作為觀察自由落體運(yùn)動的物體，自由落體上自行間歇性閃光(其閃光頻率與占空比固定)，能直接顯示出物體自由落下的全過程(位移、速度)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯。
2)采用可靠的閃光懸掛裝置，以保證閃光器下落開始時初速為零，不會抖動，懸掛針收縮時與懸掛件間無磨擦、無接觸，最大程度地減少了運(yùn)動的磨擦(除空氣阻力之外)，使之最接近自由落體運(yùn)動(下落過程也不存在鋼球與軌道面磨擦的問題)。
3)線控或遙控方式簡單、可靠，師生均可在較遠(yuǎn)處進(jìn)行觀察和實(shí)驗(yàn)，單人控制時無須助手。
4)尤其適用于數(shù)碼相機(jī)，可直接由視頻輸入實(shí)物投影儀或電視機(jī)，大屏幕定格顯示，定量研究、演示；可USB輸入電腦，十分方便(實(shí)時演示)，具有現(xiàn)代教育技術(shù)的氣息。
5)當(dāng)兩個質(zhì)量不同的物體同時下落時，其位移、速度、加速度一樣，便于直接比較。
6)構(gòu)造簡單，安全可靠，節(jié)約能源。
(4)
圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為圖1中的懸掛器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為采用紅外控制電路的遙控原理框圖。
圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
(5)具體實(shí)施方式
實(shí)施例1如圖1～3所示，本實(shí)用新型設(shè)有閃光器1、懸掛器2、控制器3、面板4、固定支架5、底座6、標(biāo)尺7、接物容器8、重錘9、調(diào)節(jié)螺釘10等。面板4與固定支架5固定在底座6上，標(biāo)尺7設(shè)于面板4的一側(cè)邊。閃光器1通過懸掛件(懸掛片)11懸掛在懸掛器2的動作件懸掛針21上，懸掛針21置于懸掛器2的懸掛柱22的橫向中心孔23內(nèi)，懸掛針21的末端接控制器3的繼電器，繼電器設(shè)復(fù)位彈簧，控制器3另設(shè)有紅外接收管31、放大電路、電源和紅外遙控器32。紅外發(fā)射光經(jīng)紅外接收管后經(jīng)過放大電路再控制繼電器。重錘9設(shè)于面板一側(cè)，調(diào)節(jié)螺釘10設(shè)于底座上，重錘9與調(diào)節(jié)螺釘10的設(shè)置是為了調(diào)節(jié)整個儀器的面板豎直，以便觀察準(zhǔn)確。
實(shí)施例2如圖4所示，閃光器1和懸掛器的懸掛針、懸掛柱各設(shè)2個，標(biāo)尺7移至中間。用以比較兩個質(zhì)量不等的物體下落情況。
權(quán)利要求1.自閃式自由落體運(yùn)動演示儀，其特征在于設(shè)有面板、底座、至少1只閃光器與相同數(shù)目的懸掛器，以及控制器，面板垂直固定在底座上，懸掛器設(shè)于面板上部，閃光器掛設(shè)于懸掛器上，懸掛器的動作件與控制器連接。
2.如權(quán)利要求1所述的自閃式自由落體運(yùn)動演示儀，其特征在于所說的閃光器為自閃的顯示器。
3.如權(quán)利要求1所述的自閃式自由落體運(yùn)動演示儀，其特征在于所說的閃光器上設(shè)懸掛件。
4.如權(quán)利要求1所述的自閃式自由落體運(yùn)動演示儀，其特征在于所說的懸掛器設(shè)懸掛針和懸掛柱，懸掛針置于懸掛柱的橫向中心孔內(nèi)，懸掛針的末端接控制器的電磁鐵。
5.如權(quán)利要求1所述的自閃式自由落體運(yùn)動演示儀，其特征在于控制器設(shè)有紅外接收管、放大電路、紅外遙控器和電源，紅外接收管輸出接放大電路，放大電路輸出接繼電器。
6.如權(quán)利要求1所述的自閃式自由落體運(yùn)動演示儀，其特征在于面板上設(shè)標(biāo)尺。
7.如權(quán)利要求1所述的自閃式自由落體運(yùn)動演示儀，其特征在于面板側(cè)面設(shè)重錘。
8.如權(quán)利要求1所述的自閃式自由落體運(yùn)動演示儀，其特征在于底座上設(shè)接物容器。
9.如權(quán)利要求1所述的自閃式自由落體運(yùn)動演示儀，其特征在于底座上設(shè)調(diào)節(jié)螺釘。
10.如權(quán)利要求1所述的自閃式自由落體運(yùn)動演示儀，其特征在于各設(shè)2個閃光器和懸掛針、懸掛柱，標(biāo)尺設(shè)于面板中間。
專利摘要涉及一種物理教具。設(shè)有面板、底座、至少1只閃光器與相同數(shù)目的懸掛器，以及控制器，面板垂直固定在底座上，懸掛器設(shè)于面板上部，閃光器掛設(shè)于懸掛器上，懸掛器的動作件與控制器連接。能直接顯示出物體自由落下的全過程，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯。采用可靠的閃光懸掛裝置，以保證閃光器下落開始時初速為零，不會抖動，懸掛針收縮時與懸掛件間無摩擦、無接觸，最接近自由落體運(yùn)動。線控或遙控方式簡單、可靠，師生均可在較遠(yuǎn)處進(jìn)行觀察和實(shí)驗(yàn)，單人控制時無須助手。尤其適用于數(shù)碼相機(jī)，可直接由視頻輸入實(shí)物投影儀或電視機(jī)；可USB輸入電腦。當(dāng)兩個質(zhì)量不同的物體同時下落時，其位移、速度、加速度一樣，便于直接比較。構(gòu)造簡單，安全可靠，節(jié)約能源。
文檔編號G09B23/10GK2521685SQ0220361
公開日2002年11月20日 申請日期2002年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月24日
發(fā)明者練仰賢, 李敘倫 申請人:廈門外國語學(xué)校