本發(fā)明屬于中學(xué)物理力學(xué)教學(xué)與實(shí)驗(yàn)儀器技術(shù)領(lǐng)域，具體來說涉及一種驗(yàn)證平拋與自由落體在空中相碰的實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

平拋運(yùn)動(dòng)是中學(xué)物理教材運(yùn)動(dòng)學(xué)中的一個(gè)重要概念，教師在教學(xué)中，為了讓學(xué)生明白，在不考慮阻力的情況下，平拋運(yùn)動(dòng)的物體可以分解為水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)演示儀器可以觀察平拋運(yùn)動(dòng)，碰撞發(fā)生的軌跡模糊，沒法很好的讓學(xué)生捕捉到，更無法透徹地研究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律；同時(shí)，現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)演示儀器在實(shí)驗(yàn)操作過程中不很穩(wěn)定，實(shí)驗(yàn)效果差，二球落地點(diǎn)相距較遠(yuǎn)，不利于比較，效果不佳。由于平拋物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律可以概括為兩點(diǎn)：一是水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，二是豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，為了研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)可做平拋和自由落體運(yùn)動(dòng)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，使兩個(gè)物體分別同時(shí)進(jìn)行平拋和自由落體，兩物體同時(shí)落到地面，說明平拋物體的豎直分運(yùn)動(dòng)和自由落體物體的落體運(yùn)動(dòng)相同。課堂教學(xué)時(shí)需要用演示裝置對(duì)平拋和自由落體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行對(duì)比演示。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種適合于中學(xué)物理教學(xué)過程中用于驗(yàn)證平拋與自由落體運(yùn)動(dòng)的演示教具，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便，具體地說是一種驗(yàn)證平拋與自由落體在空中相碰的實(shí)驗(yàn)裝置。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種驗(yàn)證平拋與自由落體在空中相碰的實(shí)驗(yàn)裝置，包括有基板、豎板和動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置，所述豎板位于基板上，在所述豎板中設(shè)有多個(gè)支撐裝置，并在所述支撐裝置上方設(shè)有卡條和卡槽，所述卡槽可沿卡條左右移動(dòng)，在所述卡槽上設(shè)有與支撐裝置相匹配的卡板，所述支撐裝置與卡板之間形成一個(gè)平拋平臺(tái)和多個(gè)移動(dòng)卡口，在所述平拋平臺(tái)中設(shè)有用于驗(yàn)證平拋運(yùn)動(dòng)的平拋鋼球，在所述移動(dòng)卡口中設(shè)有用于驗(yàn)證自由落體運(yùn)動(dòng)的落體鋼球，所述動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置位于卡槽的正前方，在所述動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置作用下，帶動(dòng)卡槽移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)平拋鋼球和落體鋼球同時(shí)運(yùn)動(dòng)。

進(jìn)一步地，本發(fā)明所述一種驗(yàn)證平拋與自由落體在空中相碰的實(shí)驗(yàn)裝置，其中所述動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置包括設(shè)置于豎板側(cè)面的支撐板、拉線和撞桿，所述撞桿通過拉線與支撐板連接，并懸掛于所述平拋平臺(tái)的正前方，其中所述撞桿的頭部指向位于卡槽上的卡板，通過撞桿撞擊卡板，帶動(dòng)卡槽向右移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)位于平拋平臺(tái)中的平拋鋼球和位于移動(dòng)卡口中的落體鋼球同時(shí)運(yùn)動(dòng)。

進(jìn)一步地，本發(fā)明所述一種驗(yàn)證平拋與自由落體在空中相碰的實(shí)驗(yàn)裝置，其中所述支撐裝置為固定設(shè)置于豎板上的多個(gè)支座，分別支座a、支座b和支座c，其中所述支座a、支座b和支座c之間均布于所述卡條下方，所述卡槽上的卡板與支座的數(shù)量相匹配；其中位于支座a上方的卡板設(shè)置于平拋平臺(tái)左側(cè)，在動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置作用下可向右移動(dòng)，分別與支座b和支座c所形成移動(dòng)卡口的卡板位于移動(dòng)卡口右側(cè)，通過所述支座a、支座b和支座c使位于平拋平臺(tái)及移動(dòng)卡口中的平拋鋼球與落體鋼球的球心位于同一水平面上。

進(jìn)一步地，本發(fā)明所述一種驗(yàn)證平拋與自由落體在空中相碰的實(shí)驗(yàn)裝置，其中還包括有設(shè)置于所述豎板中的支撐塊和與支撐塊相連的彈簧，所述支撐塊設(shè)置于卡條下方，用于支撐所述卡條，所述彈簧的另一端與卡槽相連，通過所述彈簧控制卡槽移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)卡槽上的卡板可卡緊位于移動(dòng)卡口中的落體鋼球。

進(jìn)一步地，本發(fā)明所述一種驗(yàn)證平拋與自由落體在空中相碰的實(shí)驗(yàn)裝置，其中在所述基板上還設(shè)置有防反彈槽，所述防反彈槽位于豎板中的卡條正下方，在所述防反彈槽內(nèi)設(shè)置有防彈層。

進(jìn)一步地，本發(fā)明所述一種驗(yàn)證平拋與自由落體在空中相碰的實(shí)驗(yàn)裝置，其中所述防彈層為細(xì)沙、棉紗或者是彈性泡沫塑料中的任意一種。

采用本發(fā)明所述的一種驗(yàn)證平拋與自由落體在空中相碰的實(shí)驗(yàn)裝置，在動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置的作用下，通過撞桿的頭部撞擊卡板，帶動(dòng)卡槽向右移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)位于平拋平臺(tái)中的平拋鋼球和位于移動(dòng)卡口中的落體鋼球同時(shí)運(yùn)動(dòng)。有利于提高教學(xué)實(shí)驗(yàn)演示效果，通過改變平拋鋼球的平拋初速度或者是將落體鋼球設(shè)置于不同移動(dòng)卡口中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，落體鋼球與平拋鋼球之間總是同時(shí)落地或者在空中相碰。該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明了平拋鋼球在離開軌道后豎直方向的分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明所述的實(shí)驗(yàn)裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作使用方便，演示形象直觀，學(xué)生參與性強(qiáng)，能提高教學(xué)效果，為中學(xué)物理學(xué)教學(xué)提供了一種新型教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中所示：1-基板、2-豎板、3-彈簧、4-支撐塊、5-卡槽、6-卡條、7-落體鋼球、8-卡板、9-移動(dòng)卡口、10-平拋平臺(tái)、11-平拋鋼球、12-支撐板、13-拉線、14-撞桿、15-支座a、16-支座b、17-支座c、18-防反彈槽、19-防彈層。

具體實(shí)施方式

為了更充分的解釋本發(fā)明的實(shí)施，以下結(jié)合具體實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明。所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，而不是限定本發(fā)明的范圍。

如圖1所示，本發(fā)明所述的一種驗(yàn)證平拋與自由落體在空中相碰的實(shí)驗(yàn)裝置，包括有基板1、豎板2和動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置，所述豎板2位于基板1上，在所述豎板2中設(shè)有多個(gè)支撐裝置，并在所述支撐裝置上方設(shè)有卡條6和卡槽5，所述卡槽5可沿卡條6左右移動(dòng)，在所述卡槽5上設(shè)有與支撐裝置相匹配的卡板8，所述支撐裝置與卡板8之間形成一個(gè)平拋平臺(tái)10和多個(gè)移動(dòng)卡口9，在所述平拋平臺(tái)10中設(shè)有用于驗(yàn)證平拋運(yùn)動(dòng)的平拋鋼球11，在所述移動(dòng)卡口9中設(shè)有用于驗(yàn)證自由落體運(yùn)動(dòng)的落體鋼球7，所述動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置位于卡槽5的正前方，在所述動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置作用下，帶動(dòng)卡槽5移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)平拋鋼球11和落體鋼球7同時(shí)運(yùn)動(dòng)。

進(jìn)一步地，本發(fā)明所述一種驗(yàn)證平拋與自由落體在空中相碰的實(shí)驗(yàn)裝置，其中所述動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置包括設(shè)置于豎板2側(cè)面的支撐板12、拉線13和撞桿14，所述撞桿14通過拉線13與支撐板12連接，并懸掛于所述平拋平臺(tái)10的正前方，其中所述撞桿14的頭部指向位于卡槽5上的卡板8，通過撞桿14撞擊卡板8，帶動(dòng)卡槽5向右移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)位于平拋平臺(tái)10中的平拋鋼球11和位于移動(dòng)卡口9中的落體鋼球7同時(shí)運(yùn)動(dòng)。

進(jìn)一步地，本發(fā)明所述一種驗(yàn)證平拋與自由落體在空中相碰的實(shí)驗(yàn)裝置，其中所述支撐裝置為固定設(shè)置于豎板2上的多個(gè)支座，分別支座a15、支座b16和支座c17，其中所述支座a15、支座b16和支座c17之間均布于所述卡條6下方，所述卡槽5上的卡板8與支座的數(shù)量相匹配；其中位于支座a15上方的卡板8設(shè)置于平拋平臺(tái)10左側(cè)，在動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置作用下可向右移動(dòng)，分別與支座b16和支座c17所形成移動(dòng)卡口9的卡板8位于移動(dòng)卡口9右側(cè)，通過所述支座a15、支座b16和支座c17使位于平拋平臺(tái)10及移動(dòng)卡口9中的平拋鋼球11與落體鋼球7的球心位于同一水平面上。

進(jìn)一步地，本發(fā)明所述一種驗(yàn)證平拋與自由落體在空中相碰的實(shí)驗(yàn)裝置，其中還包括有設(shè)置于所述豎板2中的支撐塊4和與支撐塊4相連的彈簧3，所述支撐塊4設(shè)置于卡條6下方，用于支撐所述卡條6，所述彈簧3的另一端與卡槽5相連，通過所述彈簧3控制卡槽5移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)卡槽5上的卡板8可卡緊位于移動(dòng)卡口9中的落體鋼球7。

進(jìn)一步地，本發(fā)明所述一種驗(yàn)證平拋與自由落體在空中相碰的實(shí)驗(yàn)裝置，其中在所述基板1上還設(shè)置有防反彈槽18，所述防反彈槽18位于豎板2中的卡條6正下方，在所述防反彈槽18內(nèi)設(shè)置有防彈層19。其中所述防彈層19為細(xì)沙、棉紗或者是彈性泡沫塑料中的任意一種。通過在防反彈槽18內(nèi)設(shè)置有防彈層19，可以防止落入防反彈槽18中平拋鋼球11和落體鋼球7出現(xiàn)反彈現(xiàn)象，從而提高試驗(yàn)的安全性。

在實(shí)際應(yīng)用過程中，采用本發(fā)明所述的一種驗(yàn)證平拋與自由落體在空中相碰的實(shí)驗(yàn)裝置，具體使用方法是，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，可將落體鋼球7設(shè)于不同的移動(dòng)卡口9中，同時(shí)將平拋鋼球11放置在平拋平臺(tái)10中，在動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置的作用下，通過撞桿15頭部撞擊卡板8，在外力作用下，通過卡板8推動(dòng)位于平拋平臺(tái)10中的平拋鋼球11做平拋運(yùn)動(dòng)，同時(shí)通過卡板8帶動(dòng)所述卡槽5一起向右移動(dòng)，而位于移動(dòng)卡口9中的落體鋼球7在失去卡板8對(duì)落體鋼球7的夾持力的條件下，則向下做自由落體運(yùn)動(dòng)，這樣就實(shí)現(xiàn)位于平拋平臺(tái)10中的平拋鋼球11和位于移動(dòng)卡口9中的落體鋼球7同時(shí)運(yùn)動(dòng)。在研究平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)平拋鋼球11做平拋運(yùn)動(dòng)的同時(shí)落體鋼球7自由下落，當(dāng)改變落體鋼球7與平拋鋼球11之間的距離時(shí)，或者是改變平拋鋼球11的平拋初速度做同樣的實(shí)驗(yàn)，可以清楚地看見平拋鋼球11和落體鋼球7總是同時(shí)落地或者在是空中發(fā)生相碰。通過上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明了平拋鋼球11在離開軌道后在豎直方向的分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)。

采用本發(fā)明所述的一種驗(yàn)證平拋與自由落體在空中相碰的實(shí)驗(yàn)裝置，在動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置的作用下，通過撞桿14的頭部撞擊卡板8，在外力作用下，通過卡板8帶動(dòng)所述卡槽5一起向右移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)位于平拋平臺(tái)10中的平拋鋼球11和位于移動(dòng)卡口9中的落體鋼球7同時(shí)運(yùn)動(dòng)。有利于提高教學(xué)實(shí)驗(yàn)演示效果，通過改變平拋鋼球11的平拋初速度或者是將落體鋼球7設(shè)置于不同移動(dòng)卡口9中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，落體鋼球7與平拋鋼球11之間總是同時(shí)落地或者在空中相碰。該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明了平拋鋼球11在離開軌道后豎直方向的分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明所述的實(shí)驗(yàn)裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作使用方便，演示形象直觀，學(xué)生參與性強(qiáng)，能提高教學(xué)效果，為中學(xué)物理學(xué)教學(xué)提供了一種新型教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置。

以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書內(nèi)容所作的等效替換或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。