[发明专利]分子间力作用模型

说明书

技术领域

本发明属于教具领域，特别是涉及一种演示分子间的作用力跟距离关系的教具——分子间力作用模型。 

背景技术

目前，在教学中演示分子间的作用力跟距离的关系的教具尚属空白。在“分子间的相互作用力”一节教学中，由于分子间的作用力跟距离的关系非常抽象，学生只有抽象认识而没有感性认识，因此给教学带来一定的困难。为启发学生的认知，公知的初中物理教科书、高中物理教师教学用书中均指出，可以用两个小球间的弹簧的弹力来比喻分子间的相互作用力，弹力相当于分子间引力和斥力的合力，即实际表现出来的分子间的相互作用力。但是，这种比喻存在严重不足之处：即当两球相距很远时，不是“作用力就变得十分微弱，可以忽略”，而是随着弹簧的伸长，表现出的引力越来越大，这与分子间的作用力跟距离的关系严重不符，非常容易误导学生对分子间相互作用力的正确认识。 

发明内容

本发明的目的在于填补“分子间的相互作用力”演示教具的空白，提供一种分子间力作用模型，该模型利用磁极间的相互作用力模拟分子间的相互作用力，在演示分子间的作用力跟距离的关系时，演示效果与分子间的作用力完全相同。 

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的： 

一种分子间力作用模型，其特征在于：由中心杆、定球及动球构成，中心杆为部分中空管状结构，其一侧固装一定球，中心杆内套装有一圆柱形强力磁铁，另一侧同轴滑动套装有一动球，该动球内嵌装有一环形强力磁铁，中心杆两端分别制有一防脱端帽。 

而且，所述定球、动球均由左半球及右半球在径向上相互嵌装所形成。 

而且，所述圆柱形强力磁铁、环形强力磁铁均用胶粘剂粘牢在相应部位。 

而且，所述环形强力磁铁可替换成强力磁片或磁瓦。 

本发明的优点和有益效果为： 

本分子间力作用模型是在中心杆一侧固装一定球，在固装定球一侧的中心杆内固定一圆柱形强力磁铁，另一侧同轴套装一动球，动球内固定一环形强力磁铁，使动球可以在中心杆上自由滑动以改变两球间的距离。当两球相距很近时两球之间表现为斥力，距离越小，斥力越大；两球相距稍远时有一个平衡点，此时斥力和引力达到平衡；两球距离继续增大时表现为引力，并随着距离的增大，该引力先增大后减小直至变得十分微弱，可以忽略。实现了演示分子间的作用力跟距离的关系的目的。本发明可以作为初中、高中的物理学教具，正确模拟分子间的作用力跟距离的关系，并且演示效果明显，结构简单，操作方便。 

附图说明

图1是本发明截面示意图； 

图2是本发明动球截面剖视图； 

图3是本发明第二个实施例的动球截面剖视图； 

图4是本发明第三个实施例的截面示意图； 

图5是本发明第三个实施例的动球截面剖视图； 

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。 

实施例1： 

一种分子间力作用模型，由中心杆7、定球9及动球8构成，其中中心杆为部分中空管状结构，其一侧固装一定球，该定球由左半球1及右半球2在径向上相互嵌装所形成，在固装定球一侧的中心杆内套装有一圆柱形强力磁铁3，另一侧同轴滑动套装有一动球，该动球由左半球5及右半球6在径向上相互嵌装所形成，在动球内嵌装有一环形强力磁铁4，两强力磁铁均用胶粘剂粘牢在相应部位，在中心杆的两端分别制有一防脱端帽10。 

实施例2： 

只是将实施例1中所叙述的动球左半球替换成如图3所示截面的动球左半球11，其中的环形强力磁铁替换成强力磁片12。 

其他同于实施例1。 

实施例3： 

只是将实施例1中所叙述的动球左半球替换成如图4所示截面的动球左半球13，其中的环形强力磁铁替换成强力磁瓦14。 

其他同于实施例1。 

本发明的工作原理是： 

依据的科学原理是磁极间的相互作用原理——同性相斥、异性相吸。此原理可以用磁力线间的关系来描述：当两磁极相互靠近时，两磁极磁力线方向相同，则两磁极间表现为引力；两磁极磁力线方向相反，则两磁极间表现为斥力。环形磁铁平面上的磁力线与中心孔处的磁力线两者方向相反，当条形磁铁一端向环形磁铁中心孔穿入时，由于两者的磁力线既有同方向的，也有反方向的，因此，两者之间既有引力也有斥力，引力和斥力同时存在。随着两者之间距离的变化，引力和斥力的大小也会发生改变。当斥力大于引力时，合力表现为斥力；当斥力等于引力时，合力表现为零；二者相对静止，此处为一个平衡点；当斥力小于引力时，合力表现为引力。在条形磁铁从环形磁铁中心孔穿过的整个过程中，存在三个平衡点。本发明采用异性磁极穿入的方法，并且取某一侧的平衡点为演示模型的平衡点。演示效果是：两球间的引力和斥力总是同时存在，并且都随两者间距离的增大而减小，只不过减小的规律不同，斥力减小得快。当两球间距离等于平衡距离时，引力等于斥力，两球间作用力为零；当两球间距离小于平衡距离时，引力、斥力随两球间距离减小而增大，但斥力增加得快，两球间作用力为斥力，距离越小斥力越大；当两球间距离大于平衡距离时，斥力、引力随两球间距离增大而减小，但斥力减小得快，两球间作用力为引力，随着距离的增大，该引力先增大后减小直至变得十分微弱，可以忽略。演示效果与分子间作用力的实际效果完全一致。