專利名稱：多功能平拋運(yùn)動(dòng)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于物理教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，涉及一種平拋運(yùn)動(dòng)儀。
物理教學(xué)中，演示并驗(yàn)證平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)儀器有“平拋豎落儀”、“平拋運(yùn)動(dòng)分解儀”、“碰撞實(shí)驗(yàn)器”(見《中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)儀器》，1982年10月由北京出版社出版)?！捌綊佖Q落儀”雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是功能單一，只能驗(yàn)證平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向上的分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)?！捌綊佭\(yùn)動(dòng)分解儀”雖然功能有所增加，既能驗(yàn)證平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向的分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)，又能驗(yàn)證水平方向的分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)，但是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價(jià)格偏高，更主要的是儀器的設(shè)計(jì)原理超出了學(xué)生的知識(shí)水平和理解能力(中學(xué)生對(duì)光電門不了解)，給實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋造成障礙，此外，使用時(shí)安裝調(diào)試繁瑣、費(fèi)時(shí)，也不便于描繪平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡?！芭鲎矊?shí)驗(yàn)器”主要驗(yàn)證彈性碰撞規(guī)律，由于小球從軌道上滾下開始做平拋運(yùn)動(dòng)，所以可以用來(lái)描繪球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，但使用該儀器研究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律存在以下問(wèn)題(1)描軌跡用的小豎板與儀器主體是分離結(jié)構(gòu)、組裝費(fèi)時(shí)且難于調(diào)整來(lái)符合實(shí)驗(yàn)要求；(2)小豎板未用機(jī)械方法固定，且實(shí)驗(yàn)時(shí)把小球打在小豎板上的點(diǎn)作為軌跡點(diǎn)，因而實(shí)驗(yàn)誤差太大。
1990年第1期《物理實(shí)驗(yàn)》介紹了一種“研究平拋物體運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)的新設(shè)計(jì)”(第21頁(yè))，該設(shè)計(jì)提供的儀器由底座、軌道、軌道支承、運(yùn)動(dòng)軌跡描繪裝置構(gòu)成、運(yùn)動(dòng)軌跡描繪裝置包括一塊具有橫梁的木板和指針，仍然與儀器主體是分離結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)時(shí)臨時(shí)組裝，因此同樣存在組裝費(fèi)時(shí)、使用不方便的問(wèn)題，此外，該儀器不能用實(shí)驗(yàn)描出平拋運(yùn)動(dòng)的初始點(diǎn)及附近相當(dāng)長(zhǎng)一段的軌跡點(diǎn)，使所描繪的運(yùn)動(dòng)軌跡存在較大誤差。
本實(shí)用新型的目的在于克服已有技術(shù)的不足，提供一種功能全、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、實(shí)驗(yàn)誤差小的平拋運(yùn)動(dòng)儀，以提高教學(xué)質(zhì)量、使學(xué)生達(dá)到教學(xué)大綱所要求的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?br> 本實(shí)用新型是對(duì)現(xiàn)有平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀器的一種改進(jìn)，由底座、軌道、軌道支承、小球、運(yùn)動(dòng)軌跡描繪裝置、運(yùn)動(dòng)分解判斷裝置和水平檢測(cè)調(diào)整裝置構(gòu)成。
本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)由下面的實(shí)施例及其附圖給出。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；圖2為平拋運(yùn)動(dòng)分解軌道的主視圖；圖3為平拋運(yùn)動(dòng)分解軌道的俯視圖；圖4為A－A剖面圖；圖5為B－B剖面圖；圖6為底座的結(jié)構(gòu)圖。
本實(shí)施例中，軌道為兩套，一套是平拋運(yùn)動(dòng)軌道(10)，一套是平拋運(yùn)動(dòng)分解軌道(8)，均由弧形槽和平直槽構(gòu)成。平拋運(yùn)動(dòng)軌道為單軌道，起始端設(shè)置有小球初始位置確定板(11)，用螺釘(12)固定；平拋運(yùn)動(dòng)分解軌道由自由落體運(yùn)動(dòng)軌道(25)、平拋運(yùn)動(dòng)軌道(26)、勻速直線運(yùn)動(dòng)軌道(27)組成，三條軌道為整體結(jié)構(gòu)，起始端安裝有一共用的小球控制閘(14)、自由落體運(yùn)動(dòng)軌道(25)的末端設(shè)置有豎落釋放機(jī)構(gòu)(15)，該機(jī)構(gòu)由推桿和彈性鋼片組成。
運(yùn)動(dòng)軌跡描繪裝置由描點(diǎn)板(4)、定位螺釘(3)、夾紙板(2)、坐標(biāo)板(5)、指示針(24)組成。坐標(biāo)板(5)兼作軌道支承，其形狀為1／4圓、靠近直角邊的板面上開有一裝配用的矩形孔(9)；描點(diǎn)板(4)為矩形板，其中部開有一矩形孔，該孔的尺寸與坐標(biāo)板(5)的直角邊形成的矩形面相匹配。
運(yùn)動(dòng)分解判斷裝置由描點(diǎn)板(4)、水平響板(7)、豎落響板(18)組成。
水平檢測(cè)調(diào)整裝置由掛釘(17)、鉛垂體(20)、基準(zhǔn)尖(21)、調(diào)節(jié)螺母(23)組成。
底座(1)為矩形板，其上設(shè)置有儲(chǔ)藏槽(28)和安裝槽(29)，儲(chǔ)藏槽用來(lái)放置小球和指示針。
組裝時(shí)，描點(diǎn)板(4)與安裝在底座(1)上的水平軸(22)鉸接(水平軸(22)在底座(1)上的安裝位置應(yīng)保證描點(diǎn)板(4)垂直于底座(1)時(shí)，與平拋運(yùn)動(dòng)軌道(10)末端的距離為小球半徑)，座標(biāo)板(5)穿過(guò)描點(diǎn)板(4)上的矩形孔鉛垂地固定在底座(1)上，定位螺釘(3)擰入描點(diǎn)板(4)側(cè)面的螺孔內(nèi)，夾紙板(2)安裝在描點(diǎn)板(4)的板面上，平拋運(yùn)動(dòng)軌道(10)、平拋運(yùn)動(dòng)分解軌道(8)、豎落響板(18)通過(guò)螺栓(13)、(16)、(19)平行地安裝在座標(biāo)板(5)的矩形孔(9)處(可沿矩形孔上下調(diào)節(jié)安裝位置)，水平響板(7)安裝在平拋運(yùn)動(dòng)分解軌道的勻速直線運(yùn)動(dòng)軌道(27)上，掛釘(17)安裝在座標(biāo)板(5)的側(cè)面，其上懸掛鉛垂體(20)，基準(zhǔn)尖(21)安裝在底座(1)的上表面、調(diào)節(jié)螺母(23)安裝在底座(1)底部。
制作時(shí)，底座(1)、描點(diǎn)板(4)既可選用硬木質(zhì)材料又可選用鋁，坐標(biāo)板(5)可選用層板，軌道可選用鋁，豎落響板、水平響板可選用碳素鋼。
本實(shí)用新型能完成平拋運(yùn)動(dòng)分解實(shí)驗(yàn)、平拋運(yùn)動(dòng)軌跡描繪實(shí)驗(yàn)、各種彈性碰撞實(shí)驗(yàn)，其使用方法如下1.平拋運(yùn)動(dòng)分解實(shí)驗(yàn)①調(diào)整調(diào)節(jié)螺母(23)，使鉛垂體(20)與基準(zhǔn)尖(21)正對(duì)；②安裝平拋運(yùn)動(dòng)分解軌道(8)、豎落響板(18)；③轉(zhuǎn)動(dòng)描點(diǎn)板(4)，用定位螺釘(3)將其固定在適當(dāng)?shù)奈恢茫虎軐⑿∏蚍湃肫綊佭\(yùn)動(dòng)軌道(26)，并使其位于小球控制閘(14)內(nèi)，啟動(dòng)控制閘，小球作平拋運(yùn)動(dòng)，在描點(diǎn)板的復(fù)習(xí)紙下的白紙上打上一點(diǎn)；⑤調(diào)節(jié)水平響板(7)，使其與所得點(diǎn)在同一豎直平面內(nèi)、調(diào)節(jié)豎落響板(18)，使其上表面與所得點(diǎn)在同一水平平面內(nèi)；⑥在自由落體軌道(25)的豎落釋放機(jī)構(gòu)(15)中放好小球，然后再在小球控制閘(14)內(nèi)的各軌道上放好小球、啟動(dòng)小球控制閘(14)，則可根據(jù)三小球與豎落響板(18)、描點(diǎn)板(4)、水平響板(7)接觸時(shí)產(chǎn)生的響聲來(lái)驗(yàn)證三小球分別作自由落體運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)和勻速直線運(yùn)動(dòng)，從而說(shuō)明平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向的分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)，在水平方向的分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)。
2.平拋運(yùn)動(dòng)軌跡描繪實(shí)驗(yàn)①調(diào)整調(diào)節(jié)螺母(23)，使鉛垂體(20)與基準(zhǔn)尖(21)正對(duì)；②安裝平拋運(yùn)動(dòng)軌道(10)；③在描點(diǎn)板(4)上放好白紙、復(fù)寫紙，并用夾紙板(2)固定；④轉(zhuǎn)動(dòng)描點(diǎn)板(4)，使其與底座(1)垂直并與平拋運(yùn)動(dòng)軌道(10)末端的距離為小球半徑；⑤將小球靠近小球初始位置確定板(11)釋放，在描點(diǎn)板上打出一點(diǎn)，該點(diǎn)的球心位置即為軌跡的初始點(diǎn)，用指示針(24)在座標(biāo)板(5)上確定球心的位置，即軌跡點(diǎn)；⑥依次轉(zhuǎn)動(dòng)描點(diǎn)板(4)，用同樣方法即可確定其它軌跡點(diǎn)；⑦用曲線板將所有的軌跡點(diǎn)連接起來(lái)即得平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡；⑧根據(jù)軌跡及坐標(biāo)板(5)板面上的坐標(biāo)網(wǎng)進(jìn)行測(cè)量、分析，即可找出平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
3.各種彈性碰撞實(shí)驗(yàn)①將描點(diǎn)板(4)放置在底座(1)上固定；②調(diào)整調(diào)節(jié)螺母(23)，使鉛垂體(20)與基準(zhǔn)點(diǎn)(21)正對(duì)；
③在描點(diǎn)板(4)上放好白紙、復(fù)寫紙，并用夾紙板(2)固定；④安裝好軌道，進(jìn)行碰撞實(shí)驗(yàn)。
本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)1.儀器為整體結(jié)構(gòu)，所有部件均定位準(zhǔn)確、便于組裝，因而操作簡(jiǎn)便實(shí)驗(yàn)時(shí)能實(shí)現(xiàn)教學(xué)大綱要求，使學(xué)生把主要精力用于觀察、測(cè)量、讀數(shù)和分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
2.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，便于制造、保管。
3.在平拋運(yùn)動(dòng)分解實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生能直觀地觀察運(yùn)動(dòng)狀況及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、易于理解實(shí)驗(yàn)原理，完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)的時(shí)間比現(xiàn)有的“平拋運(yùn)動(dòng)分解儀”縮短6～8分鐘，并且可以用不同的初速度進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
4.在平拋運(yùn)動(dòng)軌跡描繪實(shí)驗(yàn)中，能迅速準(zhǔn)確地確定軌跡點(diǎn)、完成描繪任務(wù)，特別是能用實(shí)驗(yàn)手段確定軌跡的初始點(diǎn)及初始點(diǎn)附近的軌跡點(diǎn)、因而所描軌跡誤差小，此外，坐標(biāo)板為學(xué)生觀察、讀數(shù)、分析數(shù)據(jù)帶來(lái)了方便，與現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)儀器相比，可縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間約40分鐘，每一小組可節(jié)約白紙1／4張。
5.功能多，成本低。
權(quán)利要求1.一種多功能平拋運(yùn)動(dòng)儀，包括底座(1)、軌道、軌道支承、小球，其特征在于還包括運(yùn)動(dòng)軌跡描繪裝置、運(yùn)動(dòng)分解判斷裝置和水平檢測(cè)調(diào)整裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平拋運(yùn)動(dòng)儀，其特征在于①軌道為兩套，一套是平拋運(yùn)動(dòng)軌道(10)、一套是平拋運(yùn)動(dòng)分解軌道(8)，②運(yùn)動(dòng)軌跡描繪裝置由描點(diǎn)板(4)、定位螺釘(3)、夾紙板(2)、坐標(biāo)板(5)、指示針(24)組成，坐標(biāo)板(5)兼作軌道支承，其形狀為 1/4 圓，靠近直角邊的板面上開有一裝配用的矩形孔(9)，描點(diǎn)板(4)為矩形板，其中部開有一矩形孔，該孔的尺寸與坐標(biāo)板(5)的直角邊形成的矩形面相匹配，③運(yùn)動(dòng)分解判斷裝置由描點(diǎn)板(4)、水平響板(7)、豎落響板(18)組成，④水平檢測(cè)調(diào)整裝置由掛釘(17)、鉛垂體(20)、基準(zhǔn)尖(21)、調(diào)節(jié)螺母(23)組成，⑤組裝時(shí)，描點(diǎn)板(4)與安裝在底座(1)上的水平軸(22)鉸接，座標(biāo)板(5)穿過(guò)描點(diǎn)板(4)上的矩形孔鉛垂地固定在底座(1)上，定位螺釘(3)擰入描點(diǎn)板(4)側(cè)面的螺孔內(nèi)，夾紙板(2)安裝在描點(diǎn)板(4)的板面上，平拋運(yùn)動(dòng)軌道(10)、平拋運(yùn)動(dòng)分解軌道(8)、豎落響板(18)通過(guò)螺栓(13)、(16)、(19)平行地安裝在座標(biāo)板(5)的矩形孔(9)處(可沿矩形孔上下調(diào)節(jié)安裝位置)，水平響板(7)安裝在平拋運(yùn)動(dòng)分解軌道的勻速直線運(yùn)動(dòng)軌道(27)上，掛釘(17)安裝在座標(biāo)板(5)的側(cè)面，其上懸掛鉛垂體(20)，基準(zhǔn)尖(21)安裝在底座(1)的上表面，調(diào)節(jié)螺母(23)安裝在底座(1)底部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的平拋運(yùn)動(dòng)儀，其特征在于①平拋運(yùn)動(dòng)軌道(10)為單軌道，起始端設(shè)置有小球初始位置確定板(11)，②平拋運(yùn)動(dòng)分解軌道(8)由自由落體運(yùn)動(dòng)軌道(25)、平拋運(yùn)動(dòng)軌道(26)、勻速直線運(yùn)動(dòng)軌道(27)組成，三條軌道為整體結(jié)構(gòu)，起始端安裝有一共用的小球控制閘(14)，自由落體運(yùn)動(dòng)軌道(25)的末端設(shè)置有豎落釋放機(jī)構(gòu)(15)，③平拋運(yùn)動(dòng)軌道(10)、平拋運(yùn)動(dòng)分解軌道(8)均由弧形槽和平直槽構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3所述的平拋運(yùn)動(dòng)儀，其特征在于底座(1)上設(shè)置有儲(chǔ)藏槽(28)。
專利摘要多功能平拋運(yùn)動(dòng)儀，包括底座、軌道、軌道支承、小球、運(yùn)動(dòng)軌跡描繪裝置、運(yùn)動(dòng)分解判斷裝置和水平檢測(cè)調(diào)整裝置。該儀器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，易于制造、保管，功能多(能完成平拋運(yùn)動(dòng)分解實(shí)驗(yàn)、平拋運(yùn)動(dòng)軌跡描繪實(shí)驗(yàn)、各種彈性碰撞實(shí)驗(yàn))、成本低，操作簡(jiǎn)便、實(shí)驗(yàn)誤差小，與現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)儀器相比，平拋運(yùn)動(dòng)分解實(shí)驗(yàn)可縮短時(shí)間6～8分鐘，平拋運(yùn)動(dòng)軌跡描繪實(shí)驗(yàn)可縮短時(shí)間約40分鐘，此外，學(xué)生能直觀地觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、易于理解實(shí)驗(yàn)原理。
文檔編號(hào)G09B23/00GK2072711SQ9021279
公開日1991年3月6日 申請(qǐng)日期1990年6月25日 優(yōu)先權(quán)日1990年6月25日
發(fā)明者成太華, 廖國(guó)舉 申請(qǐng)人:成太華, 廖國(guó)舉