本發(fā)明涉及物理教學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種物理拋體實(shí)驗(yàn)演示裝置。
背景技術(shù)：
拋體實(shí)驗(yàn)作為物理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)一直是物理老師教授時(shí)的重點(diǎn)，但在課堂上無(wú)法形象的進(jìn)行講解，故需要使用專業(yè)的實(shí)驗(yàn)器材，但現(xiàn)有的拋體實(shí)驗(yàn)器材結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，物體下落較快，學(xué)生無(wú)法對(duì)拋體的軌跡進(jìn)行描述，導(dǎo)致教學(xué)的效果較差，滿足不了使用要求，所以需要對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)器材進(jìn)行優(yōu)化和升級(jí)，用來(lái)解決上述難題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種物理拋體實(shí)驗(yàn)演示裝置。
具體技術(shù)方案如下：
一種物理拋體實(shí)驗(yàn)演示裝置，包括底座、豎直固定于所述底座上透明的玻璃支撐板、固定于玻璃支撐板左側(cè)的所述底座上的豎直支架；所述豎直支架中央開(kāi)設(shè)有從上至下的鏤空條，通過(guò)緊固螺栓結(jié)構(gòu)穿設(shè)鏤空條滑動(dòng)連接滑軌；所述滑軌分為傾斜軌道和固定于所述傾斜軌道底部的水平軌道，所述傾斜軌道的頂端固定有第一電磁鐵，所述第一電磁鐵通電后吸合沿著所述滑軌滑動(dòng)并用于研究平拋運(yùn)動(dòng)的小鐵球，所述水平軌道的末端設(shè)置有紅外光電傳感器和速度傳感器；位于所述玻璃支撐板前方的所述底座上開(kāi)設(shè)有滑槽，在所述滑槽的前后內(nèi)側(cè)壁上均勻設(shè)置有所述紅外光電傳感器；位于所述玻璃支撐板后方的所述底座上設(shè)置有豎直支撐桿，所述豎直支撐桿的頂端固定有頻閃相機(jī)；所述玻璃支撐板的左右兩側(cè)邊從上至下依次刻有標(biāo)識(shí)高度的刻度，所述玻璃支撐板的右側(cè)開(kāi)設(shè)有豎直滑槽，底部的左右兩側(cè)固定有紅外光電傳感器的第二電磁鐵通過(guò)緊固螺栓穿設(shè)所述豎直滑槽滑動(dòng)固定于所述玻璃支撐板上，所述第二電磁鐵通電后吸合用于自由落體的小鐵球；所述玻璃支撐板的右側(cè)邊上固定有顯示屏，所述底座內(nèi)嵌設(shè)有中央處理器和時(shí)鐘電路，所述中央處理器分別電性連接所述紅外光電傳感器、所述速度傳感器、所述頻閃相機(jī)、所述顯示屏以及所述時(shí)鐘電路；
優(yōu)選的，所述底座內(nèi)設(shè)置有裝設(shè)蓄電池的電池盒；
優(yōu)選的，所述蓄電池為可充電鋰電池且分別為所述第一電磁鐵、所述第二電磁鐵、所述中央處理器、所述紅外光電傳感器、所述頻閃相機(jī)、所述顯示屏以及所述時(shí)鐘電路供電；
優(yōu)選的，所述底座上設(shè)置有用于控制所述中央處理器、所述紅外光電傳感器、所述顯示屏以及所述時(shí)鐘電路的電源開(kāi)關(guān)；
優(yōu)選的，所述第一電磁鐵上設(shè)置有第一電磁鐵開(kāi)關(guān)；
優(yōu)選的，所述第二電磁鐵上設(shè)置有第二電磁鐵開(kāi)關(guān)。
有益效果:
本發(fā)明可以通過(guò)刻度準(zhǔn)確的設(shè)置小鐵球做平拋運(yùn)動(dòng)和自由落體所處的高度，并通過(guò)紅外光電傳感器和時(shí)鐘電路的配合可以測(cè)得小鐵球做平拋運(yùn)動(dòng)和自由落體各用的時(shí)間，并可以顯示在顯示屏上，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析；同時(shí)頻閃相機(jī)可以記錄小鐵球在做平拋運(yùn)動(dòng)和自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡并顯示在顯示屏上以便觀察和推算，可以達(dá)到很好的學(xué)習(xí)記憶效果。
附圖說(shuō)明
為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1：本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖標(biāo)記如下：
1、底座，2、玻璃支撐板，3、豎直支架，4、鏤空條，5、緊固螺栓，6、傾斜軌道，7、水平軌道，8、滑槽，9、豎直支撐桿，10、頻閃相機(jī)，11、豎直滑槽，12、中央處理器，13、時(shí)鐘電路，14、紅外光電傳感器，15、速度傳感器，16、顯示屏，17、第一電磁鐵，18、第二電磁鐵，19、小鐵球，20、蓄電池，21、電源開(kāi)關(guān)。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得。
參看圖1：一種物理拋體實(shí)驗(yàn)演示裝置，包括底座1、豎直固定于底座1上透明的玻璃支撐板2、固定于玻璃支撐板2左側(cè)的底座1上的豎直支架3；豎直支架3中央開(kāi)設(shè)有從上至下的鏤空條4，通過(guò)緊固螺栓5結(jié)構(gòu)穿設(shè)鏤空條4滑動(dòng)連接滑軌。
滑軌分為傾斜軌道6和固定于傾斜軌道6底部的水平軌道7，傾斜軌道6的頂端固定有第一電磁鐵17，第一電磁鐵17通電后吸合沿著滑軌滑動(dòng)并用于研究平拋運(yùn)動(dòng)的小鐵球19，水平軌道7的末端設(shè)置有紅外光電傳感器14和速度傳感器15。
位于玻璃支撐板2前方的底座1上開(kāi)設(shè)有滑槽8，在滑槽8的前后內(nèi)側(cè)壁上均勻設(shè)置有紅外光電傳感器14；位于玻璃支撐板2后方的底座1上設(shè)置有豎直支撐桿9，豎直支撐桿9的頂端固定有頻閃相機(jī)10。
玻璃支撐板2的左右兩側(cè)邊從上至下依次刻有標(biāo)識(shí)高度的刻度，玻璃支撐板2的右側(cè)開(kāi)設(shè)有豎直滑槽118，底部的左右兩側(cè)固定有紅外光電傳感器14的第二電磁鐵18通過(guò)緊固螺栓5穿設(shè)豎直滑槽118滑動(dòng)固定于玻璃支撐板2上，第二電磁鐵18通電后吸合用于自由落體的小鐵球19。
玻璃支撐板2的右側(cè)邊上固定有顯示屏16，底座1內(nèi)嵌設(shè)有中央處理器12和時(shí)鐘電路13，中央處理器12分別電性連接紅外光電傳感器14、速度傳感器15、頻閃相機(jī)10、顯示屏16以及時(shí)鐘電路13。
底座1內(nèi)設(shè)置有裝設(shè)蓄電池20的電池盒，蓄電池20為可充電鋰電池且分別為第一電磁鐵17、第二電磁鐵18、中央處理器12、紅外光電傳感器14、頻閃相機(jī)10、顯示屏16以及時(shí)鐘電路13供電。
底座1上設(shè)置有用于控制中央處理器12、紅外光電傳感器14、頻閃相機(jī)10、顯示屏16以及時(shí)鐘電路13的電源開(kāi)關(guān)21。第一電磁鐵17上設(shè)置有第一電磁鐵開(kāi)關(guān)。第二電磁鐵18上設(shè)置有第二電磁鐵開(kāi)關(guān)。
當(dāng)需要使用本發(fā)明進(jìn)行教學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)21，此時(shí)的第一電磁鐵17、第二電磁鐵18、中央處理器12、紅外光電傳感器14、顯示屏16以及時(shí)鐘電路13處于通電運(yùn)行狀態(tài)。通過(guò)緊固螺栓5將軌道調(diào)整到合適的高度，打開(kāi)第一電磁鐵開(kāi)關(guān)，第一電磁鐵17通電并吸合住小鐵球19。以上準(zhǔn)備工作完成后，將第一電磁鐵17關(guān)閉斷電，此時(shí)小鐵球19失去磁吸力而沿著軌道向下滑。當(dāng)滑動(dòng)到水平軌道7的末端時(shí)，速度傳感器15檢測(cè)到小鐵球19的水平速度v，并上傳至中央處理器12上，中央處理器12再將數(shù)據(jù)顯示于顯示屏16上。當(dāng)小鐵球19滑動(dòng)到水平軌道7末端時(shí)，遮擋住位于水平軌道7末端的紅外光電傳感器14發(fā)出的紅外線信號(hào)，這時(shí)此紅外光電傳感器14會(huì)將此信號(hào)上傳至中央處理器12，中央處理器12接收到此信號(hào)后立刻發(fā)出指令啟動(dòng)頻閃相機(jī)10進(jìn)行平拋運(yùn)動(dòng)軌跡的捕捉；同時(shí)在中央處理器12接收到此紅外線被遮擋的信號(hào)后，立刻通過(guò)時(shí)鐘電路13將小鐵球19遮擋位于水平軌道7末端的紅外光電傳感器14的時(shí)刻t1記錄。當(dāng)小鐵球19運(yùn)動(dòng)到底座1上的滑槽8中時(shí)，遮擋住位于滑槽8中的紅外光電傳感器14發(fā)射的紅外線，這時(shí)位于滑槽8中的紅外光電傳感器14將被遮擋的信號(hào)上傳至中央處理器12，中央處理器12立刻通過(guò)時(shí)鐘電路13將小鐵球19遮擋位于滑槽8內(nèi)的紅外光電傳感器14發(fā)出的紅外線的時(shí)刻t2記錄。之后中央處理器12經(jīng)過(guò)分析計(jì)算，將小鐵球19做平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t，即t1和t2之間的時(shí)間間隔算出并上傳至顯示屏16上顯示出來(lái)。與此同時(shí)，頻閃相機(jī)10將拍攝的小鐵球19的平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡顯示于顯示屏16上，并顯示在x-y坐標(biāo)系中。這樣教師和學(xué)生就能夠很直觀的觀察到平拋運(yùn)動(dòng)的初始水平速度、運(yùn)動(dòng)時(shí)間、運(yùn)動(dòng)高度、運(yùn)動(dòng)的水平位移，通過(guò)上述數(shù)據(jù)可以驗(yàn)證平拋運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)高度和時(shí)間的關(guān)系：h＝1/2gt2，通過(guò)上述數(shù)據(jù)還可以驗(yàn)證水平位移和運(yùn)動(dòng)時(shí)間之間的關(guān)系：s＝vt，可以得出平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向上沒(méi)有加速度，且在豎直方向上的加速度等于重力加速度的結(jié)論。
將第二電磁鐵18通過(guò)緊固螺栓5固定在與前面做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)的軌道相同的高度處。將第二電磁鐵開(kāi)關(guān)打開(kāi)，第二電磁鐵18通電并吸合住小鐵球19，此時(shí)小鐵球19將位于第二電磁鐵18底部的紅外光電傳感器14發(fā)出的紅外線遮擋住了。之后，關(guān)閉第二電磁鐵開(kāi)關(guān)，第二電磁鐵18斷電失去磁性，此時(shí)小鐵球19向下座自由落體運(yùn)動(dòng)，這時(shí)位于第二電磁鐵18底部的紅外光電傳感器14發(fā)出的紅外線不被遮擋，這時(shí)此紅外光電傳感器14將此信號(hào)上傳至中央處理器12，中央處理器12接收到此信號(hào)后，配合時(shí)鐘電路13將此時(shí)刻t3記錄，同時(shí)中央處理器12立刻啟動(dòng)頻閃相機(jī)10，將小鐵球19的自由落體運(yùn)動(dòng)的軌跡記錄并顯示在顯示屏16上；當(dāng)小鐵球19落入滑槽8中時(shí)，滑槽8中的紅外光電傳感器14發(fā)出的紅外線被遮擋，此時(shí)，中央處理器12配合時(shí)鐘電路13將該時(shí)刻t4記錄；中央處理器12通過(guò)分析計(jì)算將小鐵球19做自由落體的時(shí)間t，即t3和t4之間的時(shí)間間隔算出并上傳至顯示屏16上顯示出來(lái)。這樣設(shè)置，方便教師和學(xué)生對(duì)比相同高度的平拋運(yùn)動(dòng)和自由落體運(yùn)動(dòng)而得出結(jié)論：平拋運(yùn)動(dòng)為水平勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直的自由落體運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明可以通過(guò)刻度準(zhǔn)確的設(shè)置小鐵球19做平拋運(yùn)動(dòng)和自由落體所處的高度，并通過(guò)紅外光電傳感器14和時(shí)鐘電路13的配合可以測(cè)得小鐵球19做平拋運(yùn)動(dòng)和自由落體各用的時(shí)間，并可以顯示在顯示屏16上，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析；同時(shí)頻閃相機(jī)10可以記錄小鐵球19在做平拋運(yùn)動(dòng)和自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡并顯示在顯示屏16上以便觀察和推算，可以達(dá)到很好的學(xué)習(xí)記憶效果。
以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。