[发明专利]一种用于高中教学验证动量定理的模拟教具

说明书

本发明属于现代教育模拟教具技术领域，具体涉及一种用于高中教学验证动量定理的模拟教具。针对在高中物理教学中，由于涉及到物理量速度，由于准确计时困难等因素，导致难以利用教具等方式直观地展示相关的理论知识的问题，本发明提供一种用于高中教学验证动量定理的模拟教具，本发明的技术方案是:包括导轨，导轨上设置有小车，导轨上表面平行设置有两道凹槽，凹槽的形状和位置与小车的轮胎相匹配；导轨的两端分别设置有限位块和控制盒，控制盒的两侧各连接有一个测速杆，两个测速杆与导轨平行且设置在小车的两侧，所述测速杆朝向小车的侧面设置有光电眼Ⅰ和光电眼Ⅱ。本发明适用于高中教学。

技术领域

本发明属于现代教育模拟教具技术领域，具体涉及一种用于高中教学验证动量定理的模拟教具。

背景技术

教具是以传播科技、教育人为目的的实物，是完全的科技传媒，是青少年教育和科技活动中不可缺少的器材。在日常教学中使用教具，能够帮助学生更直观和深入地理解知识，达到更好的教学效果。

在高中物理教学中，由于涉及到物理量速度，由于准确计时困难等因素，导致难以利用教具等方式直观地展示相关的理论知识。

发明内容

针对在高中物理教学中，由于涉及到物理量速度，由于准确计时困难等因素，导致难以利用教具等方式直观地展示相关的理论知识的问题，本发明提供一种用于高中教学验证动量定理的模拟教具，其目的在于：通过简单的机械设置实现测量物体移动的速度，从而使得在误差可接受的范围内，能够演示物体碰撞中的动量定理。

本发明采用的技术方案如下：

一种用于高中教学验证动量定理的模拟教具，包括导轨，导轨上设置有小车，导轨上表面平行设置有两道凹槽，凹槽的形状和位置与小车的轮胎相匹配；导轨的两端分别设置有限位块和控制盒，控制盒的两侧各连接有一个测速杆，两个测速杆与导轨平行且设置在小车的两侧，所述测速杆朝向小车的侧面设置有光电眼Ⅰ和光电眼Ⅱ。

采用该技术方案后，由于小车采用轮胎滚动，且凹槽的形状和位置与小车的轮胎相匹配，使得小车运动的阻力非常小，在模拟教具的尺寸范围内，可视为无阻力的运动，这为速度的准确测量提供了基础。在小车运动经过对应的位置时，光电眼Ⅰ和光电眼Ⅱ分别能够采集到瞬时的信号，由于光电眼Ⅰ和光电眼Ⅱ设置在测速杆上，其距离是固定了，因而通过光电眼Ⅰ和光电眼Ⅱ采集到瞬时信号的时间差，可计算出小车的运动速度。该测量速度物理量的方法具有简单准确的优点，适合在课堂上演示使用。

优选的，限位块的上沿的高度位于小车的中部。限位块用于对小车的初始位置进行限定，限位块上方区域露出小车的一部分，用于接受其他物体的撞击。

优选的，导轨设置有限位块的一端连接有撞击组件。撞击组件用于触发小车的运动，从而验证动量定理等与速度相关的定理。

进一步优选的，撞击组件包括斜面，斜面顶部设置有固定夹，斜面底部设置有连接部，斜面和连接部之间设置有弧形过渡区域，连接部与导轨连接，斜面和连接部的上表面也平行设置有两道凹槽，斜面上设置有撞击车，撞击车的轮胎的形状和位置与两道凹槽相匹配，撞击车前部设置有用于撞击小车的撞击凸块。该优选方案中，斜面与撞击车之间的摩擦同样可以忽略，因而，能够通过将撞击车的初始位置设置在确定的高度上以实现使撞击车以确定的速度与小车发生碰撞。从而实现对动量定理的验证。

进一步优选的，撞击组件包括底座，底座的一端与导轨连接，底座的另一端设置有竖杆，竖杆顶部设置有横杆，横杆的端部位于限位块正上方，横杆的端部悬挂有用于撞击小车的撞击块，竖杆中部设置有用于固定撞击块的固定夹。该优选方案中，通过将撞击块的初始位置设定在确定的高度上以实现使撞击块以确定的速度与小车发生碰撞。从而实现对动量定理的验证。

优选的，光电眼Ⅰ和光电眼Ⅱ各通过一个继电器连接有蜂鸣器。

优选的，光电眼Ⅰ和光电眼Ⅱ各通过一个继电器连接有指示灯。