專利名稱：一種系統(tǒng)機(jī)械能守恒裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種課堂教學(xué)演示用具，具體的說(shuō)，涉及的是一種用于力學(xué)的演示教具。
背景技術(shù)：
力學(xué)教學(xué)中，常常涉及對(duì)細(xì)的輕質(zhì)硬桿的受力分析、桿在豎直平面圓周運(yùn)動(dòng)、系統(tǒng)機(jī)械能守恒的知識(shí)，現(xiàn)有教具中，沒(méi)有可供對(duì)桿受力分析、桿在豎直平面圓周運(yùn)動(dòng)、系統(tǒng)機(jī)械能守恒的教學(xué)用具，尤其是系統(tǒng)機(jī)械能守恒，學(xué)生理解的難度較大，現(xiàn)在力學(xué)教學(xué)，需要一種教具能解決上述問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有教學(xué)用具的欠缺，本發(fā)明提出一種系統(tǒng)機(jī)械能守恒裝置，該教學(xué)用具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作容易，操作方便，效果明顯，可以幫助教師在對(duì)桿的受力分析、桿在豎直平面圓周運(yùn)動(dòng)、系統(tǒng)機(jī)械能守恒的教學(xué)中提高課堂教學(xué)效果，以促進(jìn)學(xué)生對(duì)力學(xué)知識(shí)的理解。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種系統(tǒng)機(jī)械能守恒裝置，包括軸承、第一連接裝置、支撐桿、第二連接裝置、細(xì)的輕質(zhì)硬桿、重物、磁鐵，其特征在于支撐桿的一端和軸承的內(nèi)圈固定連接，支撐桿的另一端和磁鐵固定連接，第一連接裝置和第二連接裝置經(jīng)連接后，形成固定連接，在軸承的外圈的外側(cè)固定連接有兩個(gè)以上的第一連接裝置，桿是細(xì)的輕質(zhì)硬桿，桿的一端和第二連接裝置固定連接，第一連接裝置和第二連接裝置經(jīng)連接后，形成固定連接，桿和重物的連接是固定連接，桿和重物的連接既可以是膠接，也可以是焊接，也可以是在桿的一端固定連接一個(gè)第一連接裝置，且在重物上固定連接一個(gè)第二連接裝置，從而利用第一連接裝置和第二連接裝置把桿和重物形成固定連接。重物上也可以有第一連接裝置。支撐桿由輕質(zhì)非磁性材料制成，例如由鋁桿或者鋁管或者塑料桿或者塑料管或者碳纖維桿或者碳纖維管制成。重物的形狀是球形或者半球形。桿可以是鋁桿，也可以是鋁管或塑料桿或塑料管或碳纖維桿或碳纖維管。第一連接裝置可以是螺桿，也可以是螺帽，也可以是在軸承或者重物攻出的內(nèi)絲螺紋，第二連接裝置可以是螺帽，也可以是在桿或者重物攻出的內(nèi)絲螺紋，也可以是螺桿。使用兩個(gè)以上的桿時(shí)，桿的長(zhǎng)度可以不等，長(zhǎng)度以5cm-—50cm為宜。軸承轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的阻尼很小，在教學(xué)演示時(shí)，小阻尼接近無(wú)摩擦，所以，選用軸承作為轉(zhuǎn)動(dòng)裝置。教學(xué)中的研究對(duì)象是桿和重物，為了減少學(xué)生對(duì)軸承的注意力，讓學(xué)生把注意力集中到桿和重物，本發(fā)明所用的軸承直徑不宜太大，以直徑小于5cm為宜。軸承無(wú)法直接附著在黑板上，所以，利用磁鐵使軸承附著在黑板上，軸承和黑板距離過(guò)近，會(huì)導(dǎo)致重物和黑板表面擦碰而影響演示實(shí)驗(yàn)的效果，所以，需要支撐桿來(lái)增大軸承和黑板的距離。軸承大都由磁性材料制造，比如由鋼鐵制成，軸承處在強(qiáng)磁場(chǎng)中時(shí)，軸承旋轉(zhuǎn)的阻力加大，這會(huì)使實(shí)驗(yàn)的演示效果變的不好，所以，支撐桿不宜用磁性材料制成，而宜用非磁性材料，由此可見(jiàn)支撐桿的作用包括這兩個(gè)1、加大軸承和黑板的間距；2、增大磁鐵和軸承的距離，使軸承遠(yuǎn)離磁鐵。教學(xué)中，更關(guān)注忽略粗細(xì)、忽略質(zhì)量、忽略形變的桿，所以，桿采用細(xì)的輕質(zhì)硬桿。教學(xué)中，常常需要演示一個(gè)以上的桿和重物的運(yùn)動(dòng)情況，所以，本發(fā)明包括一個(gè)以上的桿和重物，當(dāng)有兩個(gè)以上的桿和重物時(shí)，桿長(zhǎng)度可以不同，重物質(zhì)量可以不同，優(yōu)選方案是設(shè)置兩根桿，一根長(zhǎng)20cm，一根長(zhǎng)40cm，優(yōu)選方案是設(shè)置兩個(gè)重物，重物質(zhì)量在 0. 05kg-0. 15kg為宜。教學(xué)演示中，重物的位置是學(xué)生關(guān)注的重點(diǎn)之一，尤其是觀察重物的質(zhì)心位置，為了方便確定重物的位置，重物的正視形狀以球形為佳，因?yàn)榍蛐蔚闹行暮瓦吔绲木嚯x是不變的，當(dāng)重物是半球形時(shí)，既讓重物的正視圖為球形，又有效避免重物和黑板擦碰，使實(shí)驗(yàn)更接近于無(wú)阻尼。教學(xué)中，常常需要演示不同組合的桿和重物，所以，軸承上固定兩個(gè)以上的第一連接裝置，優(yōu)選方案是固定三個(gè)第一連接裝置，這三個(gè)第一連接裝置成T形布置。重物固定連接第一連接裝置和/或第二連接裝置。這樣的設(shè)計(jì)，方便教師進(jìn)行多種組合，并且，這樣的組合可以縮小包裝體積，方便運(yùn)輸，依靠第一連接裝置和第二連接裝置連接軸承、桿、重物， 可以使演示用具損壞的幾率降低，原因是過(guò)長(zhǎng)的連接，很容易被別斷。依靠第一連接裝置和第二連接裝置連接軸承、細(xì)的輕質(zhì)硬桿、重物也利于損壞后更換部件，而不必更換整體。本發(fā)明的有益效果是，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于操作、現(xiàn)象明顯。


圖1為本發(fā)明的正視結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為連接有兩個(gè)第一連接裝置的軸承正視示意圖。圖4為連接有三個(gè)第一連接裝置的軸承正視示意圖。圖5為連接有四個(gè)第一連接裝置的軸承正視示意圖。圖6為連接有五個(gè)第一連接裝置的軸承正視示意圖。圖7為第一連接裝置、第二連接裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為第一連接裝置、第二連接裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖9為第一連接裝置、第二連接裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖10為采用半球形重物的側(cè)視示意圖。圖11為兩根桿和軸承連接的方式之一。圖12為兩根桿和軸承連接的方式之一。圖13為兩根桿和軸承連接的方式之一。圖14為三根桿和軸承連接的方式之一。圖15為重物和桿的連接方式之一示意圖。圖16為重物固定連接一個(gè)第一連接裝置的示意圖。圖17為一種連接方式的示意圖。圖18為一種連接方式的示意圖。圖中1-軸承，2-第一連接裝置，3-支撐桿，4-第二連接裝置，5-桿，6_重物，7_磁鐵，°
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的設(shè)計(jì)和使用進(jìn)一步說(shuō)明。參見(jiàn)附圖1、附圖2，把磁鐵7吸附在鐵質(zhì)黑板表面，把一根桿5和軸承1利用第一連接裝置2、第二連接裝置4固定連接。這樣的連接方式可以用來(lái)演示重物6或者桿5受力情況。教師可以用手撥動(dòng)重物6，使桿5繞軸承1旋轉(zhuǎn)，在這個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，分析重物6的受力情況。參見(jiàn)附圖1、附圖2，在這種連接方式下，可以給重物6 —個(gè)初速度，使重物6在豎直平面做圓周運(yùn)動(dòng)。這樣的演示，便于學(xué)生理解在桿5的約束下物體做圓周運(yùn)動(dòng)的情況。參見(jiàn)附圖3，軸承1的外圈的外側(cè)可以固定兩個(gè)第一連接裝置2，參見(jiàn)附圖11，兩根桿5利用第一連接裝置2、第二連接裝置4和軸承1連接，在這種連接情況下，教師可以用手將兩個(gè)細(xì)的輕質(zhì)硬桿5擺放成水平，由靜止放手，從而演示系統(tǒng)機(jī)械能守恒的實(shí)驗(yàn)。參見(jiàn)附圖4，軸承1的外圈的外側(cè)可以固定三個(gè)第一連接裝置2。參見(jiàn)附圖12，兩根桿5利用第一連接裝置2、第二連接裝置4和軸承1連接，在這種連接情況下，教師可以用手將其中一根桿5擺放成水平，由靜止放手，從而演示系統(tǒng)機(jī)械能守恒的實(shí)驗(yàn)。參見(jiàn)附圖5，軸承1的外圈的外側(cè)可以固定四個(gè)第一連接裝置2。教師可以把更多的桿5利用第一連接裝置2、第二連接裝置4連接在軸承1上，從而演示系統(tǒng)機(jī)械能守恒的實(shí)驗(yàn)。參見(jiàn)附圖6，軸承1的外圈的外側(cè)可以固定任意角度的第一連接裝置2，參見(jiàn)附圖 13，桿5利用第一連接裝置2、第二連接裝置4和軸承1連接，在這種連接情況下，教師可以用手將其中一根桿5擺放成水平，由靜止放手，從而演示系統(tǒng)機(jī)械能守恒的實(shí)驗(yàn)。優(yōu)選方式如附圖4所示軸承1的外圈的外側(cè)固定三個(gè)第一連接裝置2，且成T字型分布。參見(jiàn)附圖7，軸承1和桿5憑借第一連接裝置2和第二連接裝置4連接。第一連接裝置2是螺桿，第二連接裝置4是螺帽。第一連接裝置2和第二連接裝置4也可以是這樣的參見(jiàn)附圖8，第一連接裝置2 是螺帽，第二連接裝置4是螺桿。第一連接裝置2和第二連接裝置4也可以是這樣的參見(jiàn)附圖9，第一連接裝置2 是攻出的內(nèi)絲螺紋，第二連接裝置4是螺桿。重物6和桿5可以是膠結(jié)，也可以是焊接，也可以是螺桿、螺帽連接，參見(jiàn)附圖15， 重物6上有第二連接裝置4，這樣的設(shè)計(jì)既可以使重物6和桿5連接到一起，也便于為桿5 更換不同的重物6以適應(yīng)不同的教學(xué)需求。參見(jiàn)附圖10，當(dāng)重物6是半球形時(shí)，可以有效避免重物6和黑板擦碰，使實(shí)驗(yàn)更接近于無(wú)阻尼。參見(jiàn)附圖16，重物6上有第一連接裝置2，這樣的設(shè)計(jì)更夠使一個(gè)重物6連接兩根桿5，從而形成多種組合，例如參見(jiàn)附圖17，用固定有第一連接裝置2的重物6連接兩根桿 5，演示實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，參見(jiàn)附圖18，把一根桿5利用第一連接裝置2、第二連接裝置4連接在軸承1上，教師將重物6擺放到某一位置后，由靜止釋放，可以演示系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。參見(jiàn)附圖16，重物6可以固定連接第一連接裝置2，參加附圖15，重物6可以固定連接第二連接裝置4，參加附圖17，重物6可以既固定連接第一連接裝置2又固定連接第二連接裝置4。即重物6固定連接第一連接裝置2和/或第二連接裝置4。參見(jiàn)附圖14，教師可以在軸承1上連接多根桿5，演示實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，教師將任意一個(gè)重物6擺放到某一位置后，由靜止釋放，可以演示系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。本發(fā)明的有益效果是便于組合成多種連接方式、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，演示效果明顯，對(duì)力學(xué)的教學(xué)，尤其是系統(tǒng)機(jī)械能守恒的教學(xué)有有益的效果。
權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)機(jī)械能守恒裝置，包括軸承(1)、第一連接裝置O)、支撐桿(3)、第二連接裝置⑷、細(xì)的輕質(zhì)硬桿(5)、重物(6)、磁鐵(7)，其特征在于支撐桿(3)的一端和軸承⑴ 的內(nèi)圈固定連接，支撐桿C3)的另一端和磁鐵(7)固定連接，在軸承(1)的外圈的外側(cè)固定連接有兩個(gè)以上的第一連接裝置O)，第一連接裝置( 和第二連接裝置(4)形成固定連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種系統(tǒng)機(jī)械能守恒裝置，其特征是所述支撐桿(3)由非磁性材料制成。
3.如權(quán)利要求1所述的一種系統(tǒng)機(jī)械能守恒裝置，其特征是細(xì)的輕質(zhì)硬桿(5)的一端和第二連接裝置固定連接，另一端和重物(6)固定連接。
4.如權(quán)利要求1所述的一種系統(tǒng)機(jī)械能守恒裝置，其特征是所述細(xì)的輕質(zhì)硬桿(5) 有一個(gè)以上。
5.如權(quán)利要求1所述的一種系統(tǒng)機(jī)械能守恒裝置，其特征是所述重物(6)為球形
6.如權(quán)利要求1所述的一種系統(tǒng)機(jī)械能守恒裝置，其特征是所述重物(6)為半球形。
7.如權(quán)利要求1所述的一種系統(tǒng)機(jī)械能守恒裝置，其特征是所述重物(6)固定連接第一連接裝置( 和/或第二連接裝置(4)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種系統(tǒng)機(jī)械能守恒裝置，適宜在力學(xué)教學(xué)中演示以輔助教學(xué)，包括軸承1、第一連接裝置2、支撐桿3、第二連接裝置4、一個(gè)以上的細(xì)的輕質(zhì)硬桿5、重物6、磁體7，本發(fā)明的有益效果是便于組合成多種連接方式、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)力學(xué)的教學(xué)，尤其是系統(tǒng)機(jī)械能守恒的教學(xué)有有益的效果。
文檔編號(hào)G09B23/10GK102339542SQ20111035386
公開(kāi)日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2011年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月10日
發(fā)明者陳廷 申請(qǐng)人:陳廷