[发明专利]一种自由落体与平抛物体同时落地对比实验装置

说明书

本发明公开了一种自由落体与平抛物体同时落地对比实验装置，包括底座(1)上竖直安装支架(2)，支架(2)为三节可伸缩圆杆件，中间节上固定安装转轴(7)，转轴(7)上安装金属杆(6)，支架(2)下端安装下板(4)，上端安装上板(8)，金属杆(6)的上端部(23)在上板长孔(12)内将对比球(10)卡住，金属杆(6)的下端部(24)在下板长孔(17)内将A球(5)卡住，并通过触发装置将下端部(24)勾住并定位，下板(4)的圆弧形凹槽(16)上放置B球(11)。该装置采用第三球对比法进行实验研究，弱化小球两次撞击地面的影响，清晰明确的验证了“自由落体与平抛物体同时落地”的物理规律。

技术领域

本发明涉及一种物理实验装置，尤其涉及一种自由落体与平抛物体同时落地的对比实验装置。

背景技术

在牛顿力学体系中，用伽利略变换可以把平抛运动分解成为两个运动：沿水平方向的匀速直线运动和沿竖直方向的匀加速下落运动，这两个运动的合成就是平抛运动。在竖直方向上，平抛物体的运动没有初速度，所以在竖直方向上它的分运动和物体的自由下落是一样的。

然而在教学中，学生一直想不通，比如两个一摸一样的物体，一个是平抛下落，一个是垂直下落，起点都是一样的，但他们运动的路程是不一样的，平抛下落的物体，它的路线轨迹是一条抛物线，真的会与自由下落的物体同时落地吗？为此在教学中采用了多种实验方法，来证明物体自同一高度处下落，无论是竖直下落或沿水平方向抛出下落，都是同时到达地面。一般为了使学生直观的看到或感受到这一结论，一般都是采用机械的方法让相同的两个小球同时运动，一个自由下落、另一个平抛运动，听到两个小球同时落地的声音。由于机械结构的精确度有限，并受到空气的阻力影响，两个小球同时落地、听到和地面撞击同时发声的概率极低，尽管两个球落地的时间间隔很短，但一般都能分辨出两个球落地的“两次撞击”声音，学生没有工程实践的近似概念，认为“两次撞击”声音就是理论上“自由落体与平抛物体同时落地”的结论不正确，所以这些实验严重影响教学效果。

发明内容

本发明的目的是克服背景技术中的缺欠，采用更精确的装置验证“自由落体与平抛物体同时落地”，以证实平抛运动物体的下落时间只和起点的高度有关，同时采用第三球对比法进行实验研究，弱化小球两次撞击的影响，即与第三球明确的最后落地声音相比较，前面时间间隔极短的两个小球两次撞击地面的声音模糊为同一声音，或者略有区别，也很容易理解为应该是误差允许的范围内，并非是“自由落体与平抛物体同时落地”的结论不正确。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的一种自由落体与平抛物体同时落地对比实验装置，如图1所示，包括底座1、支架2、锁紧螺钉3、下板4、A球5、金属杆6、转轴7、上板8、弹簧9、对比球10、B球11、触发装置25。

所述的底座1上竖直安装支架2，支架2为三节可伸缩圆杆件，中间节上固定安装转轴7，转轴7上安装金属杆6。

所述的金属杆6杆身为圆截面空心刚性杆件，金属杆6在中间对称位置处与转轴7连接并可绕转轴7自由旋转，金属杆6上下两端均制成方形截面杆，位于金属杆6上侧的方形截面杆为上端部23，位于金属杆6下侧的方形截面杆为下端部24，且在金属杆6上端向左倾斜20-30度角时方形截面杆的侧面与地面垂直。

所述的支架2下端安装下板4，上端安装上板8，并分别用锁紧螺钉3固定。

所述的上板8如图4示，右侧后部凸出部位制有与支架2的上板安装孔13，右端上方带有凸块14，凸块14左侧沿长度方向开有上板长孔12。

所述的下板4为如图5所示双折板，下部折板左侧后部制有用于支架2的下板安装孔15，上部折板上表面沿长度方向制成圆弧形凹槽16，右端带有长方形凸起18，凸起18左侧开有下板长孔17。

所述的下板4的上折板底部安装触发装置25。