[发明专利]平抛分解演示实验装置及其实验方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种教学演示教具，特别是平抛分解演示实验装置及其实验方法。

背景技术

目前演示仪的技术水平：第一种平抛竖落仪只是比较平抛与竖落两者运动，严重缺乏其中一种匀速运动予以同时比较实验，并且比较方法采用比较声音方式而显得极为不稳定与不明显等不良方法；第二种仪器要么只是将上述运动过程中的某一瞬时状态予以捕捉与相应记下痕迹，该所得实验过程结果是较为真实可信的。但其实验结果准确度较低，且实验后续的探究与处理较为繁琐等诸多不合理的实验弱点；第三种仪器要么只是采用了光电传感器来探测该运动的某一状态时间，但另外相应的运动位移则无法有效直接地予以捕捉及其测量，即该运动的实验过程缺乏真实感或者缺失真像化，或者虽然有通过相应位移传感器将时间与位移同时予以确定的实验方法，但也只能通过电脑画面进行间接实验观察与处理而较少地符合上述师生的实验探究心理规律等诸多重大缺点；更重要的是目前较好技术状况：通过传感器与电脑软件相结合技术只能针对解决直线运动方面有关参数的直接测量，而无法将上述曲线运动的相关参数及过程进行直接测量与真像化展示，也就是只能在电脑画面当中先予以该曲线运动描迹后，再在电脑画面上进行间接地测量分析曲线运动分解成两条直线方面的运动情况，而后就此进行探究实际上属于做的是模拟性地演示实验探究了。更何况要求将平抛、匀速、竖落三者运动同时进行实验操作、观察、比较、定量测量等方式方法，这是目前所无法找到满足上述要求的演示实验仪器的。为此极为需要一种仪器针对该平抛运动及其两个分运动的运动时间及相应位移进行有效地数字化测量，并能够实验真像化地予以该状态的真实展示。只有这样才能对于该类运动实验做到实验当中予以真实体验而得以真像化，又有即时或实时予以相应的时间与位移进行测量探究，这就是本平抛分解演示仪所能够实现的上述所有性能与特点。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种能够有效、简捷地并实时、实物地进行探究平抛运动及其水平方向与竖直方向上的两个分运动，对应该三者运动所需时间与位移皆能同时、又独立地进行实际物体运动测量实验；并适合师生实验观察与探究认知心理，即能够随时或瞬时采取实验操作、观察体验、实物比较、定量测量等方式方法，以进行完全“真像化”与“数字化”相充分结合实验的平抛分解演示实验装置及其实验方法。

为了实现上述目的，本发明所设计的平抛分解演示实验装置及其实验方法，包括演示实验装置主体，演示实验装置主体包括上、下竖板，连接上、下竖板的伸缩杆，固定在上竖板上的平抛运动导轨以及水平运动导轨和底座，其特征在于：演示实验装置主体还包括光电传感器装置、电磁线圈装置、计时器控制面板及水平、平抛、竖直运动定位与其感应器；电磁线圈装置、光电传感器装置和水平、平抛、竖直运动定位与其感应器通过线电连接经处理信号反馈到显示屏控制面板上显示，显示的结果是各方向运动的时间及相应位移，同时各方向上的相应位移又可从导轨直线刻度、下竖板上的平抛x方向刻度、内套杆侧面的刻度予以分别显示。

所述的平抛运动导轨一边侧固定在上竖板，水平运动导轨固定在平抛运动导轨的另一边侧、两者平行且位于同一高度，光电传感器装置固定在上竖板且位于水平运动导轨的水平段的正上方，上竖板上设有移动槽，水平运动定位与其感应器固定在移动槽上活动配合，竖直、平抛运动定位与其感应器依次固定在底座上，竖落运动定位与其感应器位于光电传感器装置的正下方，显示控制面板固定在下竖板上端，水平运动导轨、平抛运动导轨带有斜度的导轨段端口处分别设置有电磁线圈装置，所述的电磁线圈装置包括与各自所处导轨相配合移动的电磁线圈外套架以及置于电磁线圈外套架内吸附金属球的电磁线圈。

所述光电传感器相对于上竖板由里到外依次包括传感器、能吸竖落运动球的电磁线圈、重垂线激光器与可调激光方向螺栓。

所述的水平运动定位与其感应器包括定位器盒、挡球架、捕捉舌片、冲断弹片与弹簧冲片、捕捉复位按钮、电动机及与其相配合的重垂线绕轮、用于固定在上竖板的锁定扳钮组成，挡球架通过螺纹连接与定位器盒固定，捕捉舌片一端置于定位器盒内，另一端置于挡球架的内腔，其中间位置通过一拉伸弹簧拉挂于定位球盒前侧的挂钩上，冲断弹片与弹簧冲片是一对随时相向抵触又冲断的弹片组成，分别相向固定在定位盒器前侧面上，且置于捕捉舌片的上方，捕捉复位按钮通过置于定位盒器内的顶杆与冲断弹片抵触，使一对被冲断的弹片予以恢复抵触状态，及会弹出被捕捉金属球又恢复待捉定位状态。