專利名稱：拋體與碰撞實(shí)驗(yàn)組合教具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種物理實(shí)驗(yàn)用教具，具體地說為中學(xué)物理力學(xué)中關(guān)于“平拋物體運(yùn)動(dòng)”，“動(dòng)量守恒”等有關(guān)問題中所用的實(shí)驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
目前中學(xué)物理力學(xué)部分中，所用的J2135-1型碰撞實(shí)驗(yàn)器，如圖1所示，其結(jié)構(gòu)包括斜槽軌道、C形夾、鋼球和膠木球或玻璃球，及支球管等組成。各部分的功能斜槽軌道為鋁型材特制，末端為水平槽軌，鋼球從斜槽上某一高度滾下，使之保持沿水平方向作平拋運(yùn)動(dòng)。鋼質(zhì)小球簡稱入射小球，質(zhì)量稍大，從斜槽上某一高度滾下，在碰撞實(shí)驗(yàn)中作入射球使用，其質(zhì)量可用天平測量。膠質(zhì)球或玻璃小球，簡稱耙球，質(zhì)量為鋼球1/4-1/6，在碰撞實(shí)驗(yàn)中作對(duì)心正碰的靶球使用，其質(zhì)量可用天平測量，作平拋實(shí)驗(yàn)時(shí)，鋼球與玻璃球或膠木球任意選用。支球管又稱小支柱，由細(xì)金屬管制成，在斜槽的水平槽口前，可以上下、左右、前后調(diào)整，作碰撞實(shí)驗(yàn)時(shí)，把玻璃球或膠木球作靶球放在支球管上，并調(diào)整兩球心等高，作平拋實(shí)驗(yàn)時(shí)，不使用支球管，將支球管翻到斜槽軌道下即可。
(1)關(guān)于《研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)》(中學(xué)物理第一冊(cè)，192頁)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，先用圖釘把白紙釘在豎直木板上，在木板左上角用C型夾固定斜槽，并調(diào)整末端使其水平，開始使小球由斜槽的某一固定位置自由滑下，并由O點(diǎn)開始做平拋運(yùn)動(dòng)。先用眼睛粗略地確定做平拋運(yùn)動(dòng)的小球在某一位值處，然后使小球從開始時(shí)的位置滾下，在粗略確定的位置附近，用鉛筆較準(zhǔn)確地確定小球通過的位置，并在坐標(biāo)紙上記下這一點(diǎn)。以后依次改變位置，用同樣的方法確定其他各點(diǎn)的位置。做這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)使小球每次從槽上滾下時(shí)開始的位置都相同。在做這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，確定小球通過的位置非常困難，找一個(gè)點(diǎn)就往往要作很多遍，重復(fù)勞動(dòng)太多，即費(fèi)時(shí)又費(fèi)力。
(2)關(guān)于《驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律》(中學(xué)物理第一冊(cè)，194頁)用天平分別測出兩個(gè)小球的質(zhì)量。照?qǐng)D，安裝好實(shí)驗(yàn)裝置。將斜槽固定在桌邊，使槽的末端點(diǎn)的切線是水平的。被碰小球放在斜槽前邊的支球管上，通過支管下端的總成調(diào)節(jié)支球管的高度，直到兩球心等高為止。調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)裝置，使兩球相碰時(shí)處于同一高度，碰撞后的速度方向在同一條直線上。為了記錄小球飛出的水平距離，在地上鋪一張白紙，白紙上鋪放復(fù)寫紙，當(dāng)小球落在復(fù)寫紙上時(shí)，便在白紙上留下了小球落地的痕跡。在白紙上記下重垂線所指的位置，它表示碰撞時(shí)入射小球的球心在紙上的垂直投影實(shí)驗(yàn)時(shí)。先不放上被碰小球，讓入射小球從斜槽上某一高處滾下，重復(fù)10次。用盡可能小的圓把所有的小球落點(diǎn)圈在里面，圓心處就是小球落點(diǎn)的平均位置，然后放上被碰小球，再重復(fù)10次，分別找出兩個(gè)小球落點(diǎn)的平均位置，再進(jìn)行計(jì)算。
上述教具在做這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，有以下幾個(gè)缺點(diǎn)(一)占地面積大，現(xiàn)有的大部分實(shí)驗(yàn)室都標(biāo)準(zhǔn)化了，實(shí)驗(yàn)桌是固定死的，使這個(gè)實(shí)驗(yàn)很難實(shí)施。(二)木板容易移動(dòng)，因而會(huì)造成錯(cuò)誤結(jié)論。
(三)碰撞后小球難找。
(3)關(guān)于《驗(yàn)證機(jī)械守恒定律》(中學(xué)物理第一冊(cè)，195頁)這個(gè)實(shí)驗(yàn)是從自由落體的角度來研究的，但是學(xué)生接觸到的情況大多數(shù)是斜面機(jī)械能守恒問題，課本實(shí)驗(yàn)無法完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的為了克服原有實(shí)驗(yàn)器具的存在的不足之處，提供一種實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確，省時(shí)省力，簡單且易于操作的拋體與碰撞組合教具。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的方案是一種拋體與碰撞組合教具，它包括實(shí)驗(yàn)小球、面板1及斜槽軌道5，其特征在于面板1的上、下、左、右分別設(shè)有軌道，上、下水平方向軌道2互相平行設(shè)置，左、右豎直方向軌道3互相平行設(shè)置，上、下水平方向軌道2間距離與左、右豎直方向軌道3間距離相等，一長度與該距離相當(dāng)?shù)幕?設(shè)置在上、下水平方向軌道2間或左右豎直軌道3間。
(1)在做《研究平拋物的運(yùn)動(dòng)》時(shí)，把滑槽螺栓分別放入水平軌道里，使斜面緊靠木板，在木板上固定一張白紙上鋪復(fù)寫紙，小球從同一高度自由滑下作平拋運(yùn)動(dòng)，可利用滑槽斜面的改向作用，使小球在白紙上打出點(diǎn)來，(2)在做《驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律》的實(shí)驗(yàn)時(shí)，先將滑槽螺栓分別放入豎直軌道里，將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的紙帶夾在滑槽內(nèi)的紙夾上，上輔復(fù)寫紙，當(dāng)小球從沿斜面下滑拋出后，即可在紙帶上打出點(diǎn)來，通過研究紙帶，即可達(dá)到實(shí)驗(yàn)的目的。
(3)在做《驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》實(shí)驗(yàn)中，先將滑槽放入豎直軌道中，再將紙帶夾在紙夾上，紙上鋪復(fù)寫紙，當(dāng)小球從斜面固定高度劃下后，在紙帶上即可打出點(diǎn)，研究紙帶并通過計(jì)算，可得出小球平拋的初速度，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。
本實(shí)用新型的有益效果是采用本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的教具進(jìn)行教學(xué)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確，省時(shí)，簡單，易于操作。本實(shí)用新型結(jié)合新教材的改革思想，使這三個(gè)實(shí)驗(yàn)更精確，更科學(xué)，更簡單，更直接，并能把它們作為隨堂實(shí)驗(yàn)，走進(jìn)教室，實(shí)現(xiàn)了研究性學(xué)習(xí)的目的。
經(jīng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，這組教具簡單，規(guī)范，方便，準(zhǔn)確率高，便于收集數(shù)據(jù)，非常直觀。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中J2135-1型碰撞實(shí)驗(yàn)器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本實(shí)用新型的滑槽的主視圖。
圖4為本實(shí)用新型的滑槽的側(cè)視圖。
圖5為研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置圖。
圖6為研究驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)裝置圖。
圖中a.用J2135-1碰撞實(shí)驗(yàn)器改裝，固定在上。
1、面板 2、水平方向軌道 3、豎直方向軌道 4、滑槽 5、斜槽軌道 6、教具底座7、復(fù)寫紙 8、紙夾 9、滑道栓 10、斜面?zhèn)? 11、平面?zhèn)?b>具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述本實(shí)用新型的拋體與碰撞組合教具，如圖2、圖3、圖4所示，它包括實(shí)驗(yàn)小球、面板1及斜槽軌道5，面板1尺寸為80*80cm其上、下、左、右分別設(shè)有軌道，上、下水平方向軌道2互相平行設(shè)置，左、右豎直方向軌道3互相平行設(shè)置，上、下水平方向軌道2間距離與左、右豎直方向軌道3間距離相等，一長度與該距離相當(dāng)?shù)亩喙δ芑?設(shè)置在上、下水平方向軌道2間或左右豎直軌道3間。斜槽軌道5末端為水平槽口，斜槽軌道5末端的水平槽口前裝有支球管。
滑槽4橫截面呈 狀，滑槽4的兩側(cè)面一側(cè)為斜面?zhèn)?0，一側(cè)為直角面?zhèn)?1，滑槽4兩端分別設(shè)有個(gè)滑道栓9，即用于將滑槽4固定于軌道上的螺栓，在滑槽4里面，即滑槽4底平面上兩端分別設(shè)有紙夾8。上、下、左、右軌道的端部設(shè)有便于滑槽4折裝的槽口。面板1的底部設(shè)有教具底座6，教具底座6上設(shè)有平橫調(diào)節(jié)螺絲，實(shí)驗(yàn)前通過調(diào)節(jié)平橫調(diào)節(jié)螺絲使教具座水平放置。
當(dāng)做研究平拋物體運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，滑槽4設(shè)置在上、下水平方向軌道2內(nèi)，其背靠面板1，斜面?zhèn)?0與斜槽軌道5相對(duì)設(shè)置，滑槽4的兩端通過滑道栓9與上、下水平方向軌道2連接。實(shí)驗(yàn)前，先將滑槽4兩端設(shè)置在上、下水平方向軌道2內(nèi)，在滑槽4后的面板1上鋪上紙帶復(fù)寫紙。利用滑槽4斜面的改向作用在白紙上留下印記。
當(dāng)做研究驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)時(shí)，滑槽4設(shè)置在左、右豎直方向軌道3內(nèi)，其直角面?zhèn)?1靠面板1，凹面向上，滑槽4的兩端通過滑道栓9與左、右豎直方向軌道3連接，在滑槽內(nèi)鋪上白紙和復(fù)寫約，兩端用紙夾8夾住。支起斜槽軌道5末端的水平槽口前裝的支球管，調(diào)節(jié)支球管的高度，直到碰撞小球與待碰小球兩球心等高為止。先將再通過滑道栓9將滑槽4的兩端與滑道相連。
實(shí)驗(yàn)1《研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)》(如圖5所示)儀器安裝(一)白紙、復(fù)寫紙，將他們里外固定在實(shí)驗(yàn)面板1上(二)將滑槽4的斜面反靠向面板1豎直放在上、下水平方向軌道2內(nèi)，并用滑道栓9固定，實(shí)驗(yàn)方法(一)將小球從固定高度滾下，打在滑槽4的斜面上，由于斜面的改向作用原理，使小球瞬時(shí)改變方向打擊面板，在白紙上打一點(diǎn)(二)移動(dòng)滑槽到不同位置，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟，即可在白紙打出一系列的點(diǎn)來(三)用平滑曲線直接這些點(diǎn)，即可得平拋曲線實(shí)驗(yàn)2《驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律》(如圖6所示)儀器安裝(一)將滑槽水平放置在左、右豎直方向軌道內(nèi)，直角面向里，凹面向上，調(diào)整滑槽高度和水平(二)紙帶、復(fù)寫紙鋪在滑槽4的底平面上，用紙夾夾上復(fù)寫紙、紙帶(紙帶一定要拉緊)實(shí)驗(yàn)方法(一)用重錐線分別測出鋼球離軌道時(shí)和玻璃球碰撞前的重心在紙帶上相應(yīng)的位置，在紙帶上描出點(diǎn)01，02。
(二)用一個(gè)鋼球從固定高度滾下后，將在紙帶上打出一個(gè)點(diǎn)，計(jì)為“鋼1”(三)用一個(gè)鋼球從固定高度滾下與玻璃球相碰后同時(shí)落下，在紙帶上可打出兩個(gè)點(diǎn)，計(jì)為“鋼2”，“玻1”(四)取下紙帶分別測量01到鋼1，01到鋼2，02到玻1的距離L1、L2、L3，并用天平測量鋼球和玻璃球的質(zhì)量M1、M2(五)計(jì)算M1L1＝M1L2+M2L3，從而驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律是否守衡。
實(shí)驗(yàn)3《驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》(如圖6所示)儀器安裝(一)將滑槽水平放置在豎直軌道上，直角面向里，凹面向上，調(diào)整滑槽高度和水平(二)在滑槽的內(nèi)部兩頭的兩個(gè)小紙夾上分別夾上復(fù)寫紙、紙帶。注紙帶一定要拉緊實(shí)驗(yàn)方法(一)用重錐線測得鋼球離軌道時(shí)的重心在紙帶上相應(yīng)的位置，在紙帶上描出點(diǎn)01。
(二)測量出和鋼球滾下時(shí)的斜面高度h和小球離開斜槽軌道后下落高度H，算出鋼球滾下做平拋物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)所用得時(shí)間t。
(三)鋼球從固定高度滾下后，將在紙帶上打出一個(gè)點(diǎn)，計(jì)為“鋼1”。
(四)取下紙帶，量出01到鋼1的距離，即可用V＝S01鋼1/t算出小球離開斜槽的速度(五)計(jì)算結(jié)果比較，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。
權(quán)利要求1.一種拋體與碰撞組合教具，它包括實(shí)驗(yàn)小球、面板(1)及斜槽軌道(5)，其特征在于面板(1)的上、下、左、右分別設(shè)有軌道，上、下水平方向軌道(2)互相平行設(shè)置，左、右豎直方向軌道(3)互相平行設(shè)置，上、下水平方向軌道(2)間距離與左、右豎直方向軌道(3)間距離相等，一長度與該距離相當(dāng)?shù)幕?4)設(shè)置在上、下水平方向軌道(2)間或左右豎直軌道(3)間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋體與碰撞組合教具，其特征在于所述滑槽(4)橫截面呈 狀，滑槽(4)的兩側(cè)面一側(cè)為斜面?zhèn)?10)，一側(cè)為直角面?zhèn)?11)，滑槽(4)兩端分別設(shè)有個(gè)滑道栓(9)，在滑槽(4)里面兩端分別設(shè)有紙夾(8)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的拋體與碰撞組合教具，其特征在于滑槽(4)設(shè)置在上、下水平方向軌道(2)內(nèi)，其背靠面板(1)，斜面?zhèn)?10)與斜槽軌道(5)相對(duì)設(shè)置，滑槽(4)的兩端通過滑道栓(9)與上、下水平方向軌道(2)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的拋體與碰撞組合教具，其特征在于滑槽(4)設(shè)置在左、右豎直方向軌道(3)內(nèi)，其平面?zhèn)?11)靠面板(1)，凹面向上，滑槽(4)的兩端通過滑道栓(9)與左、右豎直方向軌道(3)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋體與碰撞組合教具，其特征在于在斜槽軌道(5)末端為水平槽口，水平槽口前裝有支球管。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的拋體與碰撞組合教具，其特征在于上、下、左、右軌道的端部設(shè)有便于滑槽(4)折裝的槽口。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的拋體與碰撞組合教具，其特征在于面板(1)的底部設(shè)有教具底座(6)，教具底座(6)上設(shè)有平橫調(diào)節(jié)螺絲。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確，省時(shí)省力，簡單且易于操作的拋體與碰撞組合教具。該拋體與碰撞組合教具，它包括實(shí)驗(yàn)小球、面板(1)及斜槽軌道(5)，其特征在于面板(1)的上、下、左、右分別設(shè)有軌道，上、下水平方向軌道(2)互相平行設(shè)置，左、右豎直方向軌道(3)互相平行設(shè)置，上、下水平方向軌道(2)間距離與左、右豎直方向軌道(3)間距離相等，一長度與該距離相當(dāng)?shù)幕?4)設(shè)置在上、下水平方向軌道(2)間或左右豎直軌道(3)間。主要是通過小球在復(fù)寫紙輔蓋的紙上進(jìn)行打擊而留下痕跡，對(duì)痕跡進(jìn)行測量、計(jì)算分析，從而達(dá)到實(shí)驗(yàn)的目的。
文檔編號(hào)G09B23/00GK2665844SQ0322218
公開日2004年12月22日 申請(qǐng)日期2003年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月26日
發(fā)明者劉海林 申請(qǐng)人:劉海林