專利名稱：動(dòng)能勢(shì)能演示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種能量演示器，具體地說(shuō)，涉及一種物理演示實(shí)驗(yàn)用的動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能演示器。
能量是一個(gè)十分重要而又非常抽象的概念。目前，物理教師在講授動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能等概念時(shí)只能進(jìn)行口頭講解或者利用簡(jiǎn)單的教具分別演示這些能量，未見能演示動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能的裝置。
本實(shí)用新型的目的是提供一種能量演示器，它能夠演示物體的動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能與物體的狀態(tài)(質(zhì)量、速度、高度、形變量等量)之間的關(guān)系。
本實(shí)用新型所涉及的能量演示器采用組合可拆式結(jié)構(gòu)，具有多個(gè)質(zhì)量不同的質(zhì)體、兩個(gè)滑塊和一個(gè)螺旋彈簧。不同質(zhì)量的質(zhì)體能從不同的高度下落而撞擊滑塊。


圖1為本實(shí)用新型動(dòng)能和勢(shì)能演示器的一種組合形式，用于演示物體的動(dòng)能。
圖2為本實(shí)用新型動(dòng)能和勢(shì)能演示器的一種組合形式，用于演示物體的重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能。
在
圖1中，1為刻度板底板，2為刻度板，3為懸繩，4為橫梁，5為槽板，6為滑塊，7為支桿，8為質(zhì)體，9為定位夾，10為透明的筒?？潭劝?垂直固定在刻度板底板1上，支桿7垂直固定在刻度板底板1中，其上端連有橫梁4，橫梁4的方向?yàn)閅方向，橫梁4的中點(diǎn)與刻度板2的上部之間沿X軸方向連在橫梁14上(橫梁14也可不要)，橫梁4上垂下兩根懸繩3，繩的下端連有質(zhì)體8，兩懸繩的長(zhǎng)度及在橫梁4上的接點(diǎn)位置應(yīng)使質(zhì)體8的擺動(dòng)方向在X－Z平面內(nèi)。槽板5與刻度板底板1相配合，使之能與刻度板底板1可拆式地結(jié)合，槽板上可放有滑塊6。當(dāng)把質(zhì)體8置于刻度板2的邊緣上某一高度下的定位夾9所指示的位置時(shí)，松開質(zhì)體，使其在重力和懸繩的作用下擺動(dòng)，擺動(dòng)到下端時(shí)撞擊滑塊6，使滑塊6向前運(yùn)動(dòng)。質(zhì)體8的質(zhì)量越大，擺動(dòng)前所處的高度越大，使滑塊向前，滑動(dòng)的距離越大，表示滑塊克服摩擦阻力所做的功越大。由于上述功是由質(zhì)體與滑塊碰撞前的動(dòng)能轉(zhuǎn)化來(lái)的，相應(yīng)地，滑塊的動(dòng)能也就越大。而質(zhì)體在與滑塊碰撞前的瞬間狀態(tài)只取決于質(zhì)體的質(zhì)量和速度。因此，用演示器的這種組合形式能夠演示物體的動(dòng)能與它的質(zhì)量和速度的關(guān)系。
在圖2中，與
圖1不同的是，槽板5不是沿徑向(槽向)水平地與刻度板底板1相配合，而是在X－Z平面內(nèi)以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方式(如凹凸相配合的方式)與刻度板底板1相聯(lián)接。槽板5的背面靠著刻度板2，槽板5的槽中配有一個(gè)筒10，此時(shí)該筒10可以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方式可拆式地連接在槽板5上。筒10可由有機(jī)玻璃等有利于演示的材料制成。槽板上可裝有一個(gè)定位桿11，用來(lái)進(jìn)行勢(shì)能演示時(shí)指示質(zhì)體8的高度。
演示重力勢(shì)能時(shí)，首先將滑塊放在筒10中一端的固定位置，使滑塊6與槽板之間的摩擦力適中，并使滑塊6上端與槽體上某刻度相齊，使質(zhì)體從定位桿11上的一個(gè)定位圈12處自由釋放，質(zhì)體8與滑塊6相碰，滑塊6克服摩擦阻力向下滑動(dòng)一段距離而作功，記下滑塊6的最終位置。用同一質(zhì)體，改變定位桿11的位置，發(fā)現(xiàn)質(zhì)體釋放時(shí)所處的位置越高，滑塊滑的距離越大；用不同質(zhì)量的質(zhì)體，分別從同一高度自由釋放，發(fā)現(xiàn)質(zhì)體8的質(zhì)量越大，滑塊滑的距離越大。因此，從以上實(shí)驗(yàn)可看出，物體的重力勢(shì)能與它的質(zhì)量和高度有關(guān)系。
演示彈性勢(shì)能時(shí)，將彈簧13放在筒10中，然后將滑塊6放在彈簧13的上面，用金屬定位桿11壓迫滑塊6，使彈簧13壓縮，迅速撤去壓力后，會(huì)看到滑塊向上滑動(dòng)而作功，從而說(shuō)明發(fā)生彈性形變的物體具有彈性勢(shì)能，形變量越大，彈性勢(shì)能也越大。
本實(shí)用新型的動(dòng)能勢(shì)能演示器能夠一器多用，用各部件不同的組合方式來(lái)演示物體的動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能等概念。
權(quán)利要求1.一種動(dòng)能和勢(shì)能演示器，包括刻度板底板(1)，刻度板(2)，橫梁(4)，懸繩(3)，槽板(5)，滑塊(6)，支桿(7)，質(zhì)體(8)，其特征在于滑塊(6)可在槽板(5)中的槽體中滑動(dòng)，刻度板底板(1)在靠近刻度板(2)處和靠近支桿(7)的一端具有與槽板(5)相配合的凹凸結(jié)構(gòu)，用于使槽板(5)與刻度板底板(1)可拆式地結(jié)合，槽板(5)上可連接上一個(gè)側(cè)面開有槽的透明的筒(10)，滑塊(6)可在筒(10)中運(yùn)動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)能和勢(shì)能演示器，其特征在于刻度板(2)上還可帶有一個(gè)定位夾(9)，槽板上可固定一個(gè)定位桿(11)。
3.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)能和勢(shì)能演示器，其特征在于支桿(7)和刻度板(2)之間還可有一個(gè)用于使二者連接和固定的橫梁(14)。
專利摘要一種動(dòng)能和勢(shì)能演示器，包括刻度板、刻度板底板、槽板、質(zhì)體等部件，槽板可沿水平方向或垂直方向與刻度板底板相配合，以分別演示物體的動(dòng)能和勢(shì)能與物體的狀態(tài)(質(zhì)量、速度、高度、形變量等量)之間的關(guān)系。
文檔編號(hào)G09B23/08GK2147611SQ9320948
公開日1993年11月24日 申請(qǐng)日期1993年4月19日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月19日
發(fā)明者黨建偉, 馮立 申請(qǐng)人:國(guó)家教育委員會(huì)教學(xué)儀器研究所