[发明专利]一种新型平抛实验演示装置

说明书

技术领域

本发明涉及物理教学用具技术领域，特别是涉及一种新型平抛实验演示装置。

背景技术

平抛运动是指物理以一定的初速度沿水平方向抛出，其运动曲线为以抛物线，平抛运动可视为竖直方向上初速度为零，只受重力作用的自由落体运动，以及水平方向上不受外力且由于惯性而做初速度不变的匀速直线运动。而平抛运动作为中学物理教学中的一项重要的教学内容，如何直观、生动地进行实验演示来帮助学生理解是物理教学中的一个难点。

目前，教科书上用频闪照相获得的照片来显示平抛的运动过程，以及学校使用一些现有的平抛试验仪来示意平抛运动。但是，频闪照相获得的照片是事后间接获得的，而不是用肉眼直接观察到的，学生不易理解；现有的实验仪器结构简单，可视效果差，误差大，钢球的初速度不易控制，教学效果不理想，从而使得不能让学生获得直观的了解；此外，现有的平抛实验仪不能实现同一高度不同滑动长度或者同一滑动长度不同高度情况下的平抛演示，从而不能让学生直观的了解到不同变量对平抛运动的影响。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种新型平抛实验演示装置，避免了人为因素的影响，可有效地控制钢球的初速度，减小了误差，同时可实现同一高度不同滑动长度或者同一滑动长度不同高度情况下的平抛演示，让学生直观的了解到不同变量对平抛运动的影响。

本发明提供了一种新型平抛实验演示装置，包括倾斜滑板、串轴、水平滑板、钢球、气动缸、立柱、底板和供电装置；所述立柱的下端与所述底板的一端可拆卸连接，所述水平滑板的底部与立柱的上端可拆卸连接，水平滑板的后端与所述串轴铰接，所述倾斜滑板的前端与串轴铰接，使倾斜滑板的前端可绕串轴转动；所述倾斜滑板上设有长度方向贯穿的倾斜滑槽，水平滑板设有长度方向贯穿的水平滑槽，倾斜滑槽和水平滑槽连通；倾斜滑板的倾斜滑槽设有与倾斜滑槽适配的固定块，固定块上设有电磁铁，电磁铁与所述供电装置电连接；所述钢球布置在倾斜滑板的倾斜滑槽内，且与固定块的电磁铁相吸引；所述水平滑板的底部设有凸块，凸块的下方设有向后延伸的支撑板；所述气动缸的下端与支撑板铰接，气动缸的上端与倾斜滑板背侧的中部铰接。

本发明将固定块安放在倾斜滑板的倾斜滑槽上的指定位置，再将固定块内的电磁铁与供电装置通电，然后将钢球通过固定块的电磁铁的吸力作用将钢球暂时固定在倾斜滑槽内的对应位置，最后通过气动缸将倾斜滑板绕串轴转动至指定角度；将电磁铁与供电装置断电，钢球失去电磁铁的吸力作用，钢球将沿倾斜滑槽和水平滑槽从水平滑槽的前端水平抛出，从而让学生们直观地观察到平抛运动的整个过程；同时，由于气动缸的设计，倾斜滑板可绕串轴转动，因此可以就该装置进行同一高度不同滑动长度或者同一滑动长度不同高度情况下的平抛演示实验，(同一高度不同滑动长度，即每次实验的钢球在倾斜滑槽上的纵向投影高度一致，但是对应倾斜滑槽的长度位置不一样；同一滑动长度不同高度，即保证每次实验时钢球在倾斜滑槽的长度位置一样，通过控制气动缸使倾斜滑板转动，从而改变每次实验时钢球在倾斜滑槽上的纵向投影高度)，通过观察每次实验钢球的运动轨迹以及底板上钢球的落点，从而让学生更为直观的了解到不同变量对平抛运动的影响，使学生对平抛实验的理解和印象更为深刻。此外，通过电磁铁控制钢球的起始运动位置，避免了人为因素的影响，消除了误差，可有效地控制钢球的初速度，使钢球的初速度更加准确。

优选地，新型平抛实验演示装置还包括锁紧杆，倾斜滑板的长度方向上设有T形槽和条形槽，T形槽内嵌设有可滑动的紧固块，T形槽和条形槽分布在倾斜滑槽内壁的两侧，条形槽贯穿倾斜滑槽与倾斜滑板侧面之间的厚壁，且T形槽和条形槽均与倾斜滑槽连通；固定块的横向上设有通孔，锁紧杆的一端依次穿过倾斜滑板的条形槽、固定块的通孔与倾斜滑板的T形槽内的紧固块螺纹连接，锁紧杆的另一端露在倾斜滑板的外部且通过锁紧螺母配合紧固。倾斜滑板的T形槽和条形槽设计，以及锁紧杆、紧固块和锁紧螺母的设计，可以精准地把固定块固定在某一指定位置，提高了固定块固定后的稳定性，进一步减小了平抛实验的机械误差。

优选地，所述串轴的一端设有角度盘，水平滑板后端的侧面设有水平指示针，水平指示针的针尖指向角度盘的圆心；倾斜滑板的前端的侧面设有倾斜指示针，倾斜指示针长度方向与倾斜滑板的长度方向平行，倾斜指示针的针尖指向角度盘的圆心。角度盘的设计，通过读取水平指示针和倾斜指示针对应角度盘上角度，可换算出倾斜滑板与水平滑板之间的夹角，通过测量钢球在倾斜滑板上的长度尺寸，可以算出钢球在倾斜滑板上的纵向投影高度，便于计算钢球的平抛初速度，从而让同学们接触到实践和理论的结合，提高了同学们的学习乐趣。