本實用新型屬于教學(xué)用具技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種運動合成與分解的演示裝置。

背景技術(shù)：

“運動的合成與分解”是中學(xué)教學(xué)中一個必不可少的重要方法。學(xué)生在認識運動的合成和分解有關(guān)規(guī)律的過程中，往往概念模糊、空間想象力缺乏，因此學(xué)生在解決運動的合成與分解的實際問題的過程中遇到了較多的困難，是學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的一個難點。在學(xué)習(xí)“運動的合成與分解”，教材是通過輪船渡河的例子來說明合運動與分運動的關(guān)系，并且一些已有的裝置都存在一定的缺陷。例如，紅蠟塊在玻璃管中的上浮，演示中紅蠟塊的合運動瞬間即消失，存在觀察上的困難；另外，在演示時，實驗的進程不能隨意暫停，存在一定的局限性。2013年10月25日公開的申請?zhí)枮?01320662464.X的實用新型公開了一種運動合成分解演示裝置，其包括底座和豎直設(shè)置在底座上的畫板，所述畫板的頂部連接有小車機構(gòu)，小車機構(gòu)連接有x向傳動裝置和y向傳動裝置，所述畫板前側(cè)設(shè)有畫筆機構(gòu)。其雖然能演示一個合運動的路徑，但不能同時顯示出各個分運動，并且不能演示任意角度的兩個分運動的合成，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大，不便于攜帶。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種運動合成與分解的演示裝置，能同時顯示出物體的合運動和它的兩個分運動，而且能演示任意角度的兩個分運動的合成。

為解決上述問題，本實用新型采用如下技術(shù)方案：

一種運動合成與分解的演示裝置，包括吸附板、定磁釘、動磁釘、系有第一球體的第一系線、系有第二球體的第二系線、系有第三球體的第三系線，第一系線、第二系線、第三系線的長度相等，吸附板供定磁釘和動磁釘吸附；第一系線的端部、第二系線的端部系在動磁釘上，第三系線的端部系在定磁釘上，第一系線架在定磁釘上，第二系線直接下垂在動磁釘?shù)恼路?，第三系線架在動磁釘上。移動動磁釘使得第一球體、第二球體、第三球體運動，記錄各個球體始末位置，可以演示運動合成的平行四邊形法則。

吸附板垂直放置，定磁釘是吸附在吸附板上不動的，動磁釘可以在吸附板上做任意方向上的移動。

第一球體和第二球體顏色相同，第三球體顏色不同，不同顏色的設(shè)計可以讓學(xué)生很好地區(qū)分分運動和合運動。

第一系線、第二系線、第三系線均可部分纏繞在定磁釘或動磁釘上，如此可以改變第一系線、第二系線、第三系線演示時的長度，可獲得更多變化的情況，增加演示效果。但是，改變第一系線、第二系線、第三系線演示時的長度時，第一系線、第二系線、第三系線的長度要保持相等。

本裝置利用了三個球體運動的獨立性、等效性和等時性，將分運動和合運動同時表現(xiàn)出來，進而探究分運動和合運動的矢量性，把抽象的概念直觀化。

原理如下：

先記錄下第一球體、第二球體、第三球體的初始位置。動磁釘在任意方向上做一定距離的移動，再記錄下第一球體、第二球體、第三球體的終止位置。連接各個球體的始末位置，得到各個球體的位移，若位移不是始于同一點，就平移各個位移，使其始于同一起點。其中第一球體、第二球體為第三球體的分運動，第三球體為合運動，靠各個球體的位移可得到運動合成的平行四邊形。如此可以驗證任意方向上的合運動與其分運動滿足矢量疊加的平行四邊形法則。

具體演示個例如下：

以動磁釘在向右水平移動，且各個球體初始位置相同為例。

經(jīng)過相同的時間，第一球體與第三球體沿豎直方向向上的位移相同，第二球體與第三球體沿水平方向向右的位移相同。因此，第三球體沿斜向上方向的運動，可看作同時參與了兩種運動，即豎直方向向上的直線運動和水平方向向右的直線運動。

這樣，我們就把第一球體沿豎直方向向上的運動和第二球體沿水平方向向右的運動，叫做第三球體沿斜向上方向運動的分運動；把第三球體沿斜向上方向的運動叫做第一球體和第二球體的合運動。即兩個分運動可以看作是合運動分解的結(jié)果，合運動可以看作是兩個分運動合成的結(jié)果。動磁釘向右水平移動時，第一球體、第二球體的運動路徑豎直和水平，第三球體的運動路徑傾斜，用以驗證任意方向的運動可以分解為水平與豎直方向上的兩個分運動；水平與豎直方向上的兩個運動能合成為一個方向上的合運動。如此理解后，便可向?qū)W生進一步講解運動的合成和分解的知識。

作為改進，所述吸附板上設(shè)置有網(wǎng)格。網(wǎng)格的設(shè)置便于作圖，而且增加觀看的效果。

作為改進，所述定磁釘和動磁釘上均設(shè)置有系線槽、滑移槽，第一系線、第二系線系于動磁釘?shù)南稻€槽內(nèi)，第三系線系于定磁釘?shù)南稻€槽內(nèi)，第一系線架在定磁釘?shù)幕撇蹆?nèi)，第三系線架在動磁釘?shù)幕撇蹆?nèi)。兩種不同的槽的設(shè)計，使得動磁釘運動時，各個系線能很好地在滑移槽內(nèi)滑移，流暢地體現(xiàn)各個球體的運動。

作為改進，所述第一球體、第二球體、第三球體上均設(shè)置有通孔。便于各個系線系在各個球體上。

作為進一步改進，所述定磁釘上系線槽和滑移槽的位置與動磁釘上系線槽和滑移槽的位置相反。如此是為了避免演示過程中各個系線的交叉，保證整個演示過程能順利地進行。

本演示裝置有以下優(yōu)點：

1、能在顯示物體的合運動的同時把它的兩個分運動也能夠同時顯示出來，且能較隨意控制演示的進行。

2、解決了以往不能演示任意角度的兩個分運動的合成的缺點，本演示裝置不僅能夠演示互相垂直的兩個分運動的合成，而且還能夠演示出任意角度的兩個分運動的合成。

3、能夠通過直觀的演示，一個磁釘?shù)臓恳鹑齻€球體的同時運動，幫助學(xué)生建立矢量合成和分解的正確概念，掌握等效替代的物理思想和方法，使學(xué)生在實驗演示的基礎(chǔ)上，從感性認識上升到理性認識，從而能在具體的問題中作出正確的分析和判斷。并且用本演示裝置演示講解運動的合成和分解能引起學(xué)生極大的興趣，學(xué)生對相關(guān)知識和規(guī)律的接收會更加高效，記憶深刻，教學(xué)效果好。

4、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、設(shè)計巧妙、直觀性強、易于操作、便于攜帶以及儲存等優(yōu)點。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型的動磁釘向右水平移動且各個球體初始位置相同時的演示示意圖；

圖3為本實用新型的定磁釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實用新型的動磁釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-定磁釘；2-動磁釘；3-第一球體；31-第一系線；4-第二球體；41-第二系線；5-第三球體；51-第三系線；61-系線槽；62-滑移槽；7-吸附板。

具體實施方式

實施例1

如圖1、圖2所示，一種運動合成與分解的演示裝置，包括吸附板7、定磁釘1、動磁釘2、系有第一球體3的第一系線31、系有第二球體4的第二系線41、系有第三球體5的第三系線51，第一系線31、第二系線41、第三系線51的長度相等，吸附板7供定磁釘1和動磁釘2吸附；第一系線31的端部、第二系線41的端部系在動磁釘2上，第三系線51的端部系在定磁釘1上，第一系線31架在定磁釘1上，第一系線31繞過定磁釘1后在第一球體3的作用下豎直下垂，第二系線41直接下垂在動磁釘2的正下方，第三系線51架在動磁釘2上，第三系線51繞過動磁釘2后在第三球體5的作用下豎直下垂。移動動磁釘2使得第一球體3、第二球體4、第三球體5運動，記錄各個球體始末位置，可以演示運動合成的平行四邊形法則。

原理如下：

先記錄下第一球體3、第二球體4、第三球體4的初始位置。動磁釘2在任意方向上做一定距離的移動，再記錄下第一球體3、第二球體4、第三球體5的終止位置。連接各個球體的始末位置，得到各個球體的位移，若位移不是始于同一點，就平移各個位移，使其始于同一起點。其中第一球體3、第二球體4為第三球體5的分運動，第三球體5為合運動，靠各個球體的位移可得到運動合成的平行四邊形。如此可以驗證任意方向上的合運動與其分運動滿足矢量疊加的平行四邊形法則。

具體演示個例如下：

以動磁釘2在向右水平移動，且各個球體初始位置相同為例。

經(jīng)過相同的時間，第一球體3與第三球體5沿豎直方向向上的位移相同，第二球體4與第三球體5沿水平方向向右的位移相同。因此，第三球體5沿斜向上方向的運動，可看作同時參與了兩種運動，即豎直方向向上的直線運動和水平方向向右的直線運動。

這樣，我們就把第一球體3沿豎直方向向上的運動和第二球體4沿水平方向向右的運動，叫做第三球體5沿斜向上方向運動的分運動；把第三球體5沿斜向上方向的運動叫做第一球體3和第二球體4的合運動。即兩個分運動可以看作是合運動分解的結(jié)果，合運動可以看作是兩個分運動合成的結(jié)果。動磁釘2向右水平移動時，第一球體3、第二球體4的運動路徑豎直和水平，第三球體5的運動路徑傾斜，用以驗證任意方向的運動可以分解為水平與豎直方向上的兩個分運動；水平與豎直方向上的兩個運動能合成為一個方向上的合運動。

第一球體3、第二球體4、第三球體5上均設(shè)置有通孔。

吸附板7上設(shè)置有網(wǎng)格。

如圖3、圖4所示，定磁釘1和動磁釘2上均設(shè)置有系線槽61、滑移槽62，定磁釘1上系線槽61和滑移槽62的位置與動磁釘2上系線槽61和滑移槽62的位置相反。

第一系線31、第二系線41系于動磁釘2的系線槽61內(nèi)，第三系線51系于定磁釘1的系線槽61內(nèi)，第一系線31架在定磁釘1的滑移槽62內(nèi)，第三系線51架在動磁釘2的滑移槽62內(nèi)。