本發(fā)明涉及科普教學(xué)演示器材領(lǐng)域，具體涉及一種自由落體演示裝置。

背景技術(shù)：

物體只在重力的作用下，初速度為零的運(yùn)動，叫做自由落體運(yùn)動。所謂只在重力的作用下，意味著物體在運(yùn)動時(shí)不受到空氣阻力的作用，所以，要想演示自由落體運(yùn)動，必須讓物體在真空環(huán)境下以速度為零狀態(tài)開始的運(yùn)動。在真空環(huán)境下，質(zhì)量大和質(zhì)量小的物體同時(shí)做自由落體運(yùn)動時(shí)，兩者下落速度是一樣的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種自由落體演示裝置，包括真空管和兩個(gè)質(zhì)量不等的小球，兩個(gè)小球可以在真空管內(nèi)做自由落體運(yùn)動。

具體的，真空管為h型真空管，兩個(gè)質(zhì)量不等的小球分別是實(shí)心塑料球和空心塑料球，實(shí)心塑料球和空心塑料球體積相同，實(shí)心塑料球的質(zhì)量是空心塑料球的質(zhì)量的10倍以上。

具體的，一種自由落體演示裝置，包括：支撐板、支架、第一容置槽、第一檔桿、.第一檔桿旋轉(zhuǎn)軸、第一檔桿檔塊、真空管連接部、第二檔桿、.第二檔桿旋轉(zhuǎn)軸、第二檔桿檔塊、第二容置槽、第三容置槽、第三檔桿、第三檔桿旋轉(zhuǎn)軸、第三檔桿檔塊、第四檔桿、第四檔桿旋轉(zhuǎn)軸、第四檔桿檔塊、配重塊、第四容置槽、第一控制磁體、第一控制磁體旋轉(zhuǎn)軸、第二控制磁體、第二控制磁體旋轉(zhuǎn)軸。

具體的，支架上下各有兩個(gè)支撐板，上方的兩個(gè)支撐板處于同一水平線上，下方的兩個(gè)支撐板處于同一水平線上，支架上通過真空管連接部安裝有一個(gè)透明玻璃材料制作的h型真空管，h型真空管左下方連接有第一容置槽，左上方連接有第二容置槽，右上方連接有第三容置槽，右下方連接有第四容置槽，位于下方的兩個(gè)容置槽內(nèi)放置配重塊，以保證h型真空管呈鉛直狀態(tài)。

h型真空管內(nèi)部的左下方通過第一檔桿旋轉(zhuǎn)軸安裝有第一檔桿以及防止第一檔桿旋轉(zhuǎn)時(shí)擊打h型真空管的第一檔桿檔塊；h型真空管內(nèi)部的左上方通過第二檔桿旋轉(zhuǎn)軸安裝有第二檔桿以及防止第二檔桿旋轉(zhuǎn)時(shí)擊打h型真空管的第二檔桿檔塊；h型真空管內(nèi)部的右上方通過第三檔桿旋轉(zhuǎn)軸安裝有第三檔桿以及防止第三檔桿旋轉(zhuǎn)時(shí)擊打h型真空管的第三檔桿檔塊；h型真空管內(nèi)部的右上方通過第四檔桿旋轉(zhuǎn)軸安裝有第四檔桿以及防止第四檔桿旋轉(zhuǎn)時(shí)擊打h型真空管的第四檔桿檔塊。

第一檔桿、第二檔桿、第三檔桿、第四檔桿由條形磁鐵制作而成。第一檔桿旋轉(zhuǎn)軸位于第一檔桿中間偏向于s級的位置，第二檔桿旋轉(zhuǎn)軸位于第二檔桿中間偏向于s級的位置，第三檔桿旋轉(zhuǎn)軸位于第三檔桿中間偏向于n級的位置，第四檔桿旋轉(zhuǎn)軸位于第四檔桿中間偏向于n級的位置。

位于第二檔桿和第三檔桿中間具有第一控制磁體，第一控制磁體通過第一控制磁體旋轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)地安裝在支架上，位于第一檔桿和第四檔桿中間具有第二控制磁體，第二控制磁體通過第二控制磁體旋轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)地安裝在支架上。

當(dāng)?shù)谝豢刂拼朋w旋轉(zhuǎn)到n級在左、s級在右的狀態(tài)時(shí)，在磁力的作用下，第二檔桿和第三檔桿呈水平狀態(tài)，第二檔桿將實(shí)心塑料球擋住，第三檔桿將空心塑料球擋住，使得實(shí)心塑料球和空心塑料球處于靜止?fàn)顟B(tài)。

當(dāng)?shù)谝豢刂拼朋w旋轉(zhuǎn)到s級在左、n級在右的狀態(tài)時(shí)，在磁力的作用下，第一檔桿和第四檔桿呈傾斜狀態(tài)。

自由落體演示裝置使用過程如下：當(dāng)要釋放實(shí)心塑料球和空心塑料球讓其作自由落體運(yùn)動時(shí)，操作者需要旋轉(zhuǎn)第一控制磁體使得其s級在左、n級在右，此時(shí)，在磁力的作用下，第二檔桿和第三檔桿呈傾斜狀態(tài)，實(shí)心塑料球和空心塑料球同時(shí)下落，由于是在真空環(huán)境下，實(shí)心塑料球和空心塑料只受到重力作用，兩者下落速度相同，最后同時(shí)落入h型真空管下方的凹槽內(nèi)，此時(shí)旋轉(zhuǎn)第二控制磁體使得其n級在左、s級在右，在磁力的作用下，第一檔桿和第四檔桿呈水平狀態(tài)，第一檔桿將實(shí)心塑料球擋住，第四檔桿將空心塑料球擋住。當(dāng)要進(jìn)行下一次自由落體運(yùn)動的演示時(shí)，只需要將裝置上下翻轉(zhuǎn)過來，重復(fù)上述過程便可以。

本發(fā)明的有益效果如下：（1）本發(fā)明的自由落體演示裝置可以在真空狀態(tài)下演示不同質(zhì)量的小球同時(shí)以初速度為零的狀態(tài)開始做自由落體運(yùn)動；（2）本發(fā)明的自由落體演示裝置上下對稱，上下都設(shè)置有處于同一水平線上的支撐板，在進(jìn)行一次自由落體運(yùn)動演示后，可以將裝置上下顛倒過來，進(jìn)行下一次自由落體運(yùn)動演示。

附圖說明

圖1-一種自由落體演示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2-一種自由落體演示裝置的真空管上部局部放大圖。

圖3-一種自由落體演示裝置的真空管下部局部放大圖。

圖4a-一種自由落體演示裝置的使用過程示意圖。

圖4b-一種自由落體演示裝置的使用過程示意圖。

圖4c-一種自由落體演示裝置的使用過程示意圖。

圖4d-一種自由落體演示裝置的使用過程示意圖。

圖4e-一種自由落體演示裝置的使用過程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。其中，附圖僅用于示例性說明，表示的僅是示意圖，而非實(shí)物圖，不能理解為對本專利的限制；為了更好地說明本發(fā)明的實(shí)施例，附圖某些部件會有省略、放大或縮小，并不代表實(shí)際產(chǎn)品的尺寸；對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，附圖中某些公知結(jié)構(gòu)及其說明可能省略是可以理解的。

本發(fā)明實(shí)施例的附圖中相同或相似的標(biāo)號對應(yīng)相同或相似的部件；在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，若有術(shù)語“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此附圖中描述位置關(guān)系的用語僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語的具體含義。

一種自由落體演示裝置，包括：1.支撐板、2.支架、3.第一容置槽、4.第一檔桿、4-1.第一檔桿旋轉(zhuǎn)軸、4-2.第一檔桿檔塊、5.真空管連接部、6.第二檔桿、6-1.第二檔桿旋轉(zhuǎn)軸、6-2.第二檔桿檔塊、7.實(shí)心塑料球、8.第二容置槽、9.第三容置槽、10.空心塑料球、11.第三檔桿、11-1.第三檔桿旋轉(zhuǎn)軸、11-2.第三檔桿檔塊、12.第四檔桿、12-1.第四檔桿旋轉(zhuǎn)軸、13-2.第四檔桿檔塊、13.配重塊、14.第四容置槽、15.第一控制磁體、15-1.第一控制磁體旋轉(zhuǎn)軸、16.第二控制磁體、16-2.第二控制磁體旋轉(zhuǎn)軸。

支架上下各有兩個(gè)支撐板，上方的兩個(gè)支撐板處于同一水平線上，下方的兩個(gè)支撐板處于同一水平線上，支架上通過真空管連接部安裝有一個(gè)透明玻璃材料制作的h型真空管，h型真空管左下方連接有第一容置槽，左上方連接有第二容置槽，右上方連接有第三容置槽，右下方連接有第四容置槽，位于下方的兩個(gè)容置槽內(nèi)放置配重塊，以保證h型真空管呈鉛直狀態(tài)。

h型真空管內(nèi)部的左下方通過第一檔桿旋轉(zhuǎn)軸安裝有第一檔桿以及防止第一檔桿旋轉(zhuǎn)時(shí)擊打h型真空管的第一檔桿檔塊；h型真空管內(nèi)部的左上方通過第二檔桿旋轉(zhuǎn)軸安裝有第二檔桿以及防止第二檔桿旋轉(zhuǎn)時(shí)擊打h型真空管的第二檔桿檔塊；h型真空管內(nèi)部的右上方通過第三檔桿旋轉(zhuǎn)軸安裝有第三檔桿以及防止第三檔桿旋轉(zhuǎn)時(shí)擊打h型真空管的第三檔桿檔塊；h型真空管內(nèi)部的右上方通過第四檔桿旋轉(zhuǎn)軸安裝有第四檔桿以及防止第四檔桿旋轉(zhuǎn)時(shí)擊打h型真空管的第四檔桿檔塊。

第一檔桿、第二檔桿、第三檔桿、第四檔桿由條形磁鐵制作而成。第一檔桿旋轉(zhuǎn)軸位于第一檔桿中間偏向于s級的位置，第二檔桿旋轉(zhuǎn)軸位于第二檔桿中間偏向于s級的位置，第三檔桿旋轉(zhuǎn)軸位于第三檔桿中間偏向于n級的位置，第四檔桿旋轉(zhuǎn)軸位于第四檔桿中間偏向于n級的位置。

位于第二檔桿和第三檔桿中間具有第一控制磁體，第一控制磁體通過第一控制磁體旋轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)地安裝在支架上，位于第一檔桿和第四檔桿中間具有第二控制磁體，第二控制磁體通過第二控制磁體旋轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)地安裝在支架上。

如圖2所示，當(dāng)?shù)谝豢刂拼朋w旋轉(zhuǎn)到n級在左、s級在右的狀態(tài)時(shí)，在磁力的作用下，第二檔桿和第三檔桿呈水平狀態(tài)，第二檔桿將實(shí)心塑料球擋住，第三檔桿將空心塑料球擋住，使得實(shí)心塑料球和空心塑料球處于靜止?fàn)顟B(tài)。

如圖3所示，當(dāng)?shù)谝豢刂拼朋w旋轉(zhuǎn)到s級在左、n級在右的狀態(tài)時(shí)，在磁力的作用下，第一檔桿和第四檔桿呈傾斜狀態(tài)。

自由落體演示裝置使用過程如下：當(dāng)要釋放實(shí)心塑料球和空心塑料球讓其作自由落體運(yùn)動時(shí)，操作者需要旋轉(zhuǎn)第一控制磁體使得其s級在左、n級在右，此時(shí)，在磁力的作用下，第二檔桿和第三檔桿呈傾斜狀態(tài)（如圖4b所示），實(shí)心塑料球和空心塑料球同時(shí)下落（如圖4c所示），由于是在真空環(huán)境下，實(shí)心塑料球和空心塑料只受到重力作用，兩者下落速度相同，最后同時(shí)落入h型真空管下方的凹槽內(nèi)（如圖4d所示），此時(shí)旋轉(zhuǎn)第二控制磁體使得其n級在左、s級在右，在磁力的作用下，第一檔桿和第四檔桿呈水平狀態(tài)（如圖4e所示），第一檔桿將實(shí)心塑料球擋住，第四檔桿將空心塑料球擋住。當(dāng)要進(jìn)行下一次自由落體運(yùn)動的演示時(shí)，只需要將裝置上下翻轉(zhuǎn)過來，重復(fù)上述過程便可以。

為了演示不同質(zhì)量的物體在真空下做自由落體運(yùn)動時(shí)的速度是相同的，設(shè)置實(shí)心塑料球和空心塑料球體積相同，實(shí)心塑料球的質(zhì)量是空心塑料球的質(zhì)量的10倍以上。

顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。