專利名稱：運(yùn)動(dòng)頻閃觀測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種高中物理教具。
背景技術(shù)：
研究物體自由落體運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)、斜拋運(yùn)動(dòng)、彈性碰撞過程、驗(yàn)證機(jī)械能守 恒等實(shí)驗(yàn)的規(guī)律，既要描繪物體運(yùn)動(dòng)軌跡，又要求出相關(guān)物理量(如g、Vtl等)。如《全 日制普通高級(jí)中學(xué)教科書(試驗(yàn)修訂本·必修)》(人民教育出版社)第一冊(cè)課本中第 37頁(yè)圖2-25的自由落體(小球)的頻閃照相的照片，第87頁(yè)圖5_17的平拋運(yùn)動(dòng)和自由 落體運(yùn)動(dòng)的頻閃照片，采用在暗室條件下用大功率的頻閃光源照亮運(yùn)動(dòng)物體(外閃法)， 再用數(shù)碼相機(jī)(帶B門)拍攝物體運(yùn)動(dòng)情況；第191頁(yè)圖實(shí)-10、圖實(shí)-11的研究勻變 速直線運(yùn)動(dòng)、第192頁(yè)圖實(shí)-12的研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)、第193頁(yè)圖實(shí)-13的驗(yàn)證動(dòng)量守 恒定律、第195頁(yè)圖實(shí)-15驗(yàn)證機(jī)械能守恒等實(shí)驗(yàn)，采用描跡法或電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來研究 物體運(yùn)動(dòng)情況。但是，以上實(shí)驗(yàn)存在以下問題1)必須有大功率的頻閃光源來照亮運(yùn)動(dòng) 體，設(shè)備復(fù)雜且昂貴；2)必須在暗室里才能進(jìn)行，必須有帶B門的照相機(jī)，沖洗相片時(shí) 間長(zhǎng)；3)拍攝照片中是運(yùn)動(dòng)體實(shí)像，還需確定實(shí)像各位置的質(zhì)心(幾何中心)；4)采用 描跡法描點(diǎn)粗糙，準(zhǔn)確度低，系統(tǒng)誤差大；5)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器只能記錄直線運(yùn)動(dòng)而無法記錄 測(cè)量的曲線運(yùn)動(dòng)；6)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處理，由于振動(dòng)片的固有頻率與電源頻率不相同，阻 力等因素，實(shí)驗(yàn)誤差大；7)不能擺脫交流電因定頻度的制約，研究運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速度大的 和加速度小的運(yùn)動(dòng)都只能用50HZ的一種頻率；8)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所測(cè)量的實(shí)驗(yàn)，有固體廢 物產(chǎn)生，消耗大。9)用刻度尺測(cè)量紙帶上的點(diǎn)，數(shù)據(jù)測(cè)量多，計(jì)算復(fù)雜。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型旨在提供一種觀測(cè)物體運(yùn)動(dòng)的裝置，結(jié)構(gòu)緊湊，制造成本低，可觀 測(cè)物體的自由落體運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)、斜拋運(yùn)動(dòng)等多種運(yùn)動(dòng)，使用方便，實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確。一種運(yùn)動(dòng)頻閃觀測(cè)儀，裝置體為平面框架結(jié)構(gòu)，左上角安裝有斜槽，水平和垂 直方向安裝有可移動(dòng)發(fā)光標(biāo)尺，裝置體左下角傾斜地安裝有彈射器，裝置體正前方有數(shù) 碼照相機(jī)，用于觀測(cè)的運(yùn)動(dòng)體為圓柱體，圓柱體內(nèi)有頻閃光源。所述圓柱體內(nèi)的頻閃光源為高亮度發(fā)光二極管，圓柱體內(nèi)有電路板和頻率轉(zhuǎn)換 開關(guān)。所述發(fā)光標(biāo)尺上按固定間距設(shè)置有發(fā)光二極管，兩端有磁鐵。優(yōu)選的，所述發(fā)光標(biāo)尺上發(fā)光二極管的間距為50_。所述裝置體表面覆蓋有黑布。所述數(shù)碼照相機(jī)與電腦連接。進(jìn)一步的，裝置體下部有接物網(wǎng)。本實(shí)用新型讓運(yùn)動(dòng)物體攜帶光源主動(dòng)發(fā)出頻閃光，用照相機(jī)拍攝其運(yùn)動(dòng)過程， 速度快的用較高頻率50HZ，速度慢的用較低頻率25HZ，克服了交流電頻率固定的缺陷，將頻閃照片錄入電腦進(jìn)行定量分析，更直觀準(zhǔn)確。可方便的用來觀測(cè)物體的自由落 體運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)、斜拋運(yùn)動(dòng)等多種運(yùn)動(dòng)，使用方便，實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)緊湊，制造成本 低，是很好的教學(xué)用具。

圖1為本實(shí)用新型觀測(cè)裝置體的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為物體的正面示意圖。圖3為圖2所示物體的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為發(fā)光標(biāo)尺正面示意圖。圖5為圖4所示發(fā)光標(biāo)尺背面示意圖。圖6為頻閃電路圖。圖7為另種頻閃電路圖。圖8為發(fā)光標(biāo)尺的電路圖。圖中1-斜槽，2-圓柱體，3-發(fā)光標(biāo)盡，4-彈射器，5-黑布，6_接物網(wǎng)， 7_裝置體，8-發(fā)光標(biāo)尺，9-發(fā)光二極管，10-直尺，11-電源開關(guān)，12-電路槽，13-磁 鐵，21-前面板，22-發(fā)光二極管，23-電源開關(guān)，24-頻率轉(zhuǎn)換開關(guān)，25-殼體，26-后 面板，27-電路板，28-電池。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型為平面框架結(jié)構(gòu)，裝置體7的左上角安裝有斜槽1，裝 置體7的上邊及左邊各安裝有可移動(dòng)水平發(fā)光標(biāo)尺3和垂直發(fā)光標(biāo)尺8，裝置體7左下角 傾斜地安裝有彈射器4，裝置體7表面覆蓋有黑布5，下方有接物網(wǎng)6。裝置體7正前方 有數(shù)碼照相機(jī)，用于觀測(cè)的運(yùn)動(dòng)體為圓柱體2，數(shù)碼相機(jī)可放置在三角支架上，也可放置 在工作臺(tái)上，可將數(shù)碼相機(jī)與電腦相連，經(jīng)電腦程序處理后在電腦上觀看圓柱體2的運(yùn) 動(dòng)軌跡。圓柱體2可在斜槽1上滾動(dòng)，也可用彈射器4斜向上發(fā)射。圖2、3所示，圓柱 體2內(nèi)有頻閃光源，頻閃光源為高亮度發(fā)光二極管22，發(fā)光二極管22安裝國(guó)圓柱體2的 殼體25內(nèi)，殼體25內(nèi)還有電路板27、電池28、電源開關(guān)23、頻率轉(zhuǎn)換開關(guān)24及前面板 21、后面板26，通過頻率轉(zhuǎn)換開關(guān)24可使發(fā)光二極管9的頻閃頻率在25HZ和50HZ之 間轉(zhuǎn)換。圖4、5示出了可移動(dòng)發(fā)光標(biāo)尺3、8的結(jié)構(gòu)，直尺10內(nèi)置電路槽12，兩端有磁 鐵13，發(fā)光二極管9按固定間距安裝在直尺10內(nèi)，發(fā)光標(biāo)尺上有電源開關(guān)11，優(yōu)選的， 發(fā)光二極管9的間距為50mm，發(fā)光二極管9是紅色，發(fā)光標(biāo)尺3、8可方便地移動(dòng)到裝 置體7上的任意位置，用水平儀和重錘線進(jìn)行水平和垂直找正。圖6是25HZ和50HZ的頻閃電路圖，它由集成塊LM3909為核心構(gòu)成電路，電 源在開關(guān)Sl的控制下向電容C充電，然后向LED放電，從而驅(qū)動(dòng)LED閃光；電阻Rl 和R2控制閃光頻率分別為25HZ和50HZ，由頻率轉(zhuǎn)換開關(guān)S2實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換，Rl為2.1K決 定50HZ的頻閃，R2為7.9K決定50HZ的頻閃；鉭電解電容C則控制閃光時(shí)間，容量為 47 μ F, 25V；電路中用兩只CR2016型鋰電池串聯(lián)后做電源，電壓為6V，這種電池直徑為20mm厚度不足2mm，體積??；這樣的25HZ和50HZ的頻閃電路就保證了閃光頻率的 穩(wěn)定性，占空比一定，無拖尾現(xiàn)象。圖7為另一頻閃電路圖，圖中Tl、T2為SC9011， T3 為 SC9012，T4 為 D8050，Rl = R4 = 2.7ΚΩ , R3 = R4 = 33K Ω , R5 = 10ΚΩ , R6 = 680Ω ； Cl = C2 = 220PF, C3 =100yF，L 為 Φ = 0.15mm 漆包線在 315mm2 環(huán)形鐵氧體芯骨架上繞約200匝，直流電阻約3Ω，電感量約200mh; Wl、W2、W3是 10ΚΩ、20ΚΩ、30ΚΩ的可調(diào)電阻。 圖8是發(fā)光標(biāo)尺的電路圖，它由一個(gè)CR2016鋰電池為電源，一個(gè)開關(guān)，十多只 紅色發(fā)光二極管按50mm的間距設(shè)置，電流約10mA，作為數(shù)碼相片的實(shí)際刻度標(biāo)尺，實(shí) 現(xiàn)數(shù)碼相片的實(shí)際尺寸和微電腦間的比例系數(shù)計(jì)算。
權(quán)利要求1.一種運(yùn)動(dòng)頻閃觀測(cè)儀，其特征在于裝置體(7)為平面框架結(jié)構(gòu)，左上角安裝有 斜槽(1)，水平和垂直方向安裝有可移動(dòng)發(fā)光標(biāo)尺(3、8)，裝置體(7)左下角傾斜地安裝 有彈射器(4)，裝置體(7)正前方設(shè)有數(shù)碼照相機(jī)，用于觀測(cè)的運(yùn)動(dòng)體為圓柱體(2)，圓 柱體(2)內(nèi)有頻閃光源(22)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)頻閃觀測(cè)儀，其特征在于所述圓柱體(2)內(nèi)的頻閃光 源(22)為高亮度發(fā)光二極管，圓柱體(2)內(nèi)有電路板(27)和頻率轉(zhuǎn)換開關(guān)(24)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)頻閃觀測(cè)儀，其特征在于所述發(fā)光標(biāo)尺(3、8)上按 固定間距設(shè)置有發(fā)光二極管(9)，發(fā)光標(biāo)尺(3、8)兩端有磁鐵(13)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的運(yùn)動(dòng)頻閃觀測(cè)儀，其特征在于所述發(fā)光二極管(9)的間距 為 50mmo
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)頻閃觀測(cè)儀，其特征在于所述裝置體(7)表面覆蓋有 黑布(5)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)頻閃觀測(cè)儀，其特征在于所述數(shù)碼照相機(jī)與電腦連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)頻閃觀測(cè)儀，其特征在于所述裝置體(7)下部有接物 網(wǎng)(6)。
專利摘要一種運(yùn)動(dòng)頻閃觀測(cè)儀，裝置體為平面柜架結(jié)構(gòu)，左上角安裝有斜槽，上邊及左邊各安裝有發(fā)光標(biāo)尺，裝置體左下角傾斜地安裝有彈射器，裝置體正前方有數(shù)碼照相機(jī)，用于觀測(cè)的運(yùn)動(dòng)體為圓柱體，圓柱體內(nèi)有可轉(zhuǎn)換頻率的頻閃光源。本實(shí)用新型讓運(yùn)動(dòng)物體攜帶光源主動(dòng)發(fā)出頻閃光，用照相機(jī)拍攝其運(yùn)動(dòng)過程，速度快的用較高頻率50HZ，速度慢的用較低頻率25HZ，克服了交流電頻率固定的缺陷，將頻閃照片錄入電腦進(jìn)行定量分析，更直觀準(zhǔn)確。可方便的用來觀測(cè)物體的自由落體運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)、斜拋運(yùn)動(dòng)等多種運(yùn)動(dòng)，使用方便，實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)緊湊，制造成本低，是很好的教學(xué)用具。
文檔編號(hào)G09B23/10GK201796525SQ20102055131
公開日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2010年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月21日
發(fā)明者趙友明, 金毅 申請(qǐng)人:趙友明, 金毅