專利名稱：一種用于研究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)教具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉一種教學(xué)用具，尤其是涉及一種在大、中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中描繪平拋運(yùn)動(dòng)軌跡和研究平拋運(yùn)動(dòng)基本規(guī)律的教具。
背景技術(shù)：
目前，大、中學(xué)物理教學(xué)中，涉及到講授平拋運(yùn)動(dòng)的教學(xué)內(nèi)容時(shí)，往往要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)來(lái)描繪平拋運(yùn)動(dòng)軌跡。若是演示實(shí)驗(yàn)，通常采用多媒體手段或頻閃照相技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，若是學(xué)生實(shí)驗(yàn)，一般使用配套的“平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀”。但是，多媒體手段直觀性差；頻閃照相技術(shù)需要的設(shè)備復(fù)雜，對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的要求高，實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程也很繁雜；并且由于平拋運(yùn)動(dòng)過(guò)程很快，學(xué)生使用“平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀”進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，往往對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)過(guò)程中各點(diǎn)的確定存在困難， 從而無(wú)法準(zhǔn)確地描出平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，當(dāng)然也就談不上研究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種能直觀地演示出平拋運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，便于準(zhǔn)確地描繪出平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡的實(shí)驗(yàn)教具，從而在對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律的研究活動(dòng)中，實(shí)驗(yàn)的演示更直觀準(zhǔn)確，操作更簡(jiǎn)單方便。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的一種通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種用于研究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)教具，由平拋機(jī)構(gòu)和底板組成，所述平拋機(jī)構(gòu)包括滑槽軌道和斜面板，其中斜面板為等腰直角三角形板，通過(guò)其一直角面與底板固定連接，且板面相互垂直，并通過(guò)支撐桿與底板聯(lián)結(jié)加固；滑槽軌道與斜面板活動(dòng)連接，其所在豎直面與斜面板板面垂直，且滑槽軌道可沿斜面板斜面滑動(dòng)；底板板體一側(cè)設(shè)有水平調(diào)節(jié)螺釘，另一側(cè)設(shè)有地腳螺釘，板面上設(shè)置有水平儀；滑槽軌道包括直角三角形狀的斜面體，其一直角面沿銳角方向支出，斜面體的斜面及直角面支出段上固定有滑槽，且滑槽上連接有限位擋板，直角面支出段下端面與等腰直角三角形狀的滑動(dòng)體一直角面連接，滑動(dòng)體的板面連接滑動(dòng)體護(hù)板，由于滑動(dòng)體為等腰直角三角形狀，其斜邊與滑動(dòng)體兩側(cè)板面連接的滑動(dòng)體護(hù)板構(gòu)成一斜凹槽，斜面板的斜面嵌入滑動(dòng)體與滑動(dòng)體護(hù)板組成的凹槽內(nèi)，并與滑動(dòng)體斜面重合；所述滑動(dòng)體護(hù)板上攻有螺孔，內(nèi)裝制動(dòng)螺栓與斜面板頂接，旋動(dòng)制動(dòng)螺栓，改變螺栓與斜面板的頂接受力狀態(tài)，滑槽軌道可沿斜面板斜面上下移動(dòng)，限位擋板為金屬材質(zhì)，且沿端面開(kāi)有兩平行條孔， 并通過(guò)條孔與滑槽的槽沿卡接，滑動(dòng)體和滑動(dòng)體護(hù)板選用有機(jī)玻璃板制成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型利用數(shù)學(xué)原理，在等腰直角三角形狀的斜面板的斜面上設(shè)置可移動(dòng)的滑槽軌道，可手動(dòng)控制逐次平拋實(shí)驗(yàn)球，同一平拋軌跡上的不同點(diǎn)用不同高度的平拋運(yùn)動(dòng)在底板上的落點(diǎn)代替，使平拋運(yùn)動(dòng)軌跡的描繪不受時(shí)間限制，操作方式簡(jiǎn)單方便，實(shí)驗(yàn)過(guò)程直觀準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)效果明顯，易于學(xué)生理解，有利于教學(xué)。

[0006]本實(shí)用新型將通過(guò)例子并參照附圖的方式說(shuō)明，其中圖1為本實(shí)用新型主視圖的原理圖；圖2為本實(shí)用新型的原理圖；圖3為本實(shí)用新型的側(cè)視圖；圖4為本實(shí)用新型的俯視圖；圖5為斜槽軌道的主視圖；圖6為斜槽軌道的A-A面剖視圖。圖中標(biāo)記為底板1、滑槽軌道2、斜面體2-1、滑槽2-2、限位擋板2-3、滑動(dòng)體2-4、 滑動(dòng)體護(hù)板2-5、斜面板3、支撐桿4、水平調(diào)節(jié)螺釘5、地腳螺釘6、水平儀7、制動(dòng)螺栓8、小球9。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)的說(shuō)明。為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。如圖1、圖3和圖4中所示，一種用于研究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)教具，由平拋機(jī)構(gòu)和底板1組成，所述平拋機(jī)構(gòu)包括滑槽軌道2和斜面板3，其中斜面板3為等腰直角三角形板，通過(guò)其一直角面與底板1板面固定連接，且相互垂直，并通過(guò)支撐桿4與底板1聯(lián)結(jié)加固，滑槽軌道2與斜面板3活動(dòng)連接，并可沿斜面板3斜面滑動(dòng)，其所在豎直平面與斜面板 3板面所在平面垂直，如圖5和圖6所示，所述滑槽軌道2包括直角三角形狀的斜面體2-1， 其一直角面沿銳角方向支出，斜面體2-1的斜面及直角面支出段上固定有滑槽2-2，且滑槽 2-2連接有限位擋板2-3，所述限位擋板2-3為金屬材質(zhì)，且沿端面開(kāi)有兩平行條孔，通過(guò)條孔與滑槽2-2的槽沿活動(dòng)連接，限位擋板2-3可以與槽沿接觸部為中心轉(zhuǎn)動(dòng)并沿著槽沿推動(dòng)，斜面體2-1直角面支出段下端面與等腰直角三角形狀的滑動(dòng)體2-4 —直角面連接，滑動(dòng)體2-4的兩側(cè)板面連接滑動(dòng)體護(hù)板2-5，由于滑動(dòng)體2-4為等腰直角三角形狀，其斜面與兩側(cè)的板滑動(dòng)體護(hù)板2-5板面構(gòu)成一斜凹槽，斜面板3的斜面嵌入滑動(dòng)體2-4與滑動(dòng)體護(hù)板 2-5組成的凹槽內(nèi)，并與滑動(dòng)體2-4斜面重合。如圖1和圖4中所示，底板1板體一側(cè)設(shè)有水平調(diào)節(jié)螺釘5，另一側(cè)設(shè)有地腳螺釘6，調(diào)節(jié)水平調(diào)節(jié)螺釘5并配合板面上設(shè)置有水平儀 7可將底板1保持在水平狀態(tài)?；瑒?dòng)體護(hù)板2-5上可攻有螺孔，內(nèi)裝制動(dòng)螺栓8，旋進(jìn)制動(dòng)螺栓8與斜面板3頂接，實(shí)現(xiàn)滑槽軌道2與斜面板3的固定，旋出制動(dòng)螺栓8，改變螺栓與斜面板的頂接受力狀態(tài)，滑槽軌道可沿斜面板斜面上下移動(dòng)，滑動(dòng)體2-4和滑動(dòng)體護(hù)板2-5選用有機(jī)玻璃板制成，方便攻螺紋孔和連接安裝。如圖2、圖1和圖4中所示，以斜槽軌道2的直線段槽口為坐標(biāo)原點(diǎn)0建立平面直角坐標(biāo)系0ΧΥ，水平沿運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閄軸正向，豎直向下為Y軸正向，以水平面和斜面的交點(diǎn)處為坐標(biāo)原點(diǎn)0’建立平面直角坐標(biāo)系0’ V VX軸正向與X軸正向相同，Y’軸沿斜面與水平面相交的棱指向斜面增高的方向，當(dāng)斜槽軌道2處于斜面板3斜面上某一位置，讓一小球沿斜槽軌道2從相對(duì)于直線段槽口的某一高度處下滑，經(jīng)直線段槽口后做平拋運(yùn)動(dòng)，落到坐標(biāo)系0’ X’ Y所在的水平面M上，得一落點(diǎn)P，對(duì)P點(diǎn)的坐標(biāo)，由上述結(jié)構(gòu)和兩坐標(biāo)系的建立規(guī)則可知-X =x、Y’ =Y。如果讓斜槽軌道2從斜面板3的斜面下端沿斜面運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它處于斜面上不同位置時(shí)，讓一小球沿斜槽軌道從相對(duì)于直線段槽口的同一高度處滾下，則在水平面M上留下一系列的落點(diǎn)。上述過(guò)程相當(dāng)于在小球下落過(guò)程中，用水平面M在不同高度處與小球平拋的軌跡相截，若小球的拋出點(diǎn)不變，水平面M自下而上平動(dòng)，則小球在水平面M上的落點(diǎn)分布在一條直線上，但用斜槽軌道2從斜面底端沿斜面運(yùn)動(dòng)，代替M面自下而上的平動(dòng)，且使落點(diǎn)在M面上展開(kāi)而不分布在一條直線上，成45°的斜面設(shè)計(jì)保證Υ’=Υ成立。因此，用平滑線段連結(jié)這些落點(diǎn)，則得到落點(diǎn)軌跡，顯然該落點(diǎn)軌跡與最后一個(gè)落點(diǎn)對(duì)應(yīng)的平拋運(yùn)動(dòng)軌跡相同。使用時(shí)，如圖1、圖2和圖4中所示，將本教具放在水平桌面上，通過(guò)底板1的水平調(diào)節(jié)螺釘5和水準(zhǔn)儀9將底板1調(diào)整為水平，然后在底板5上表面依次鋪上復(fù)寫(xiě)紙和白紙， 斜槽軌道2置于斜面板3的斜面上，使斜槽軌道滑動(dòng)體1-4斜面能在斜面板2的斜面上滑動(dòng)，將斜槽軌道2滑到斜面板2斜面的下部，并旋進(jìn)滑動(dòng)體護(hù)板2-5螺孔中的制動(dòng)螺栓8將斜槽軌道2在斜面板2上制動(dòng)，再將限位擋板2-3推到滑槽2-2上端適當(dāng)位置，并于此處定位作為實(shí)驗(yàn)用小球9沿滑槽2-2下滑的起始點(diǎn)，將實(shí)驗(yàn)用小球9緊貼限位擋板2-3，讓其沿著滑槽2-2滑下，經(jīng)斜槽軌道2的水平段滑槽水平拋出，落在底板1上，并在白紙上留下一落點(diǎn)，由此而完成一個(gè)點(diǎn)的繪制，此時(shí)，旋出制動(dòng)螺栓8，將斜槽軌道2沿斜面板2上滑一段距離，再旋緊斜槽軌道制動(dòng)螺栓8制動(dòng)，重復(fù)實(shí)驗(yàn)用小球9從限位擋板2-3處自由下滑，落在底板1上，并在白紙上留下一落點(diǎn)的過(guò)程，則在白紙上會(huì)留下一系列落點(diǎn)，用平滑線段連接這些落點(diǎn)得一曲線，由上述原理可知，該曲線與斜槽軌道2在以上重復(fù)打點(diǎn)過(guò)程的中位于斜面板2最高位置時(shí)小球4的平拋的軌跡完全相同。實(shí)驗(yàn)中，限位擋板2-3位于滑槽2-2 的位置在本次實(shí)驗(yàn)操作中固定，不能改變。本教具的底板1可取長(zhǎng)、寬、厚尺寸分別為550mm、420mm、16mm的木板，在板面上量取一底邊長(zhǎng)370 mm、高500 mm的等腰三角形，使該等腰三角形的底邊與木板的420 mm邊平行，且等腰三角形的中心與木板的中心重合，以等腰三角形三頂點(diǎn)為中心各鉆一 Φ 6 mm孔，將一長(zhǎng)30 mm的Φ 6 mm鋼筋一端打磨成圓錐形，將該鋼筋打磨成圓錐形的一端穿過(guò)上述三孔中位于等腰三角形頂角的一孔，使另一端與底板1的上表面相平，并粘結(jié)固定，此既底板地腳螺釘6 ；在底板1的上表面，與上述三孔中另兩孔共軸各開(kāi)一圓形槽， 槽直徑Φ 12 mm，槽深7 mm，將兩只M6六角螺母平嵌入兩圓形槽內(nèi)，并粘結(jié)固定，再將兩只 M6X35的六角螺釘前端打磨成圓錐形，旋入上述六角螺母并穿過(guò)Φ 6 mm孔，此既底板1的水平調(diào)節(jié)螺釘5。在底板1上表面兩尺寸為550 mm的邊的中央位置，距長(zhǎng)邊30 mm處，以此為中心各開(kāi)一長(zhǎng)、寬、深分別為18mm、6mm、6mm的矩形槽，一槽與相鄰長(zhǎng)邊平行，另一槽與相鄰長(zhǎng)邊垂直，將兩水準(zhǔn)泡分別嵌入矩形槽內(nèi)，并粘結(jié)固定，此可作為水準(zhǔn)儀9用途使用。將一塊厚8mm木板，加工成一等腰直角三角形木板，直角邊長(zhǎng)420mm，將一長(zhǎng)和厚所在的面固定于底板1板面上，使其長(zhǎng)度為420mm的邊與底板5上表面420 mm的邊平行且與底板水平調(diào)節(jié)螺釘5相距75mm，此既為斜面板3，再將兩根長(zhǎng)425mm木條，兩端面倒棱后，一端粘結(jié)固定在斜面板3兩側(cè)靠近直立的直角邊部位，另一端粘結(jié)固定在底板1上表面，此既斜面板支撐桿3 ；—長(zhǎng)、寬、厚分別為420mm、20mm、0.8mm的鋁片，沿長(zhǎng)邊彎曲成一斜邊長(zhǎng)200mm，一銳角為30°的直角三角形，并使與30°角相鄰的直角邊向銳角方向延長(zhǎng)，將上述斜邊與直角邊相接部位粘結(jié)并打磨光滑，此既斜槽軌道斜面體2-1，斜面體并不限于由鋁片所制；將一片長(zhǎng)200 mm、槽寬10mm、槽深I(lǐng)Omm的滑槽2-2固定在在斜槽軌道2的斜面體2-1的斜面上， 滑槽2-2的槽體的下端倒角，再將另一長(zhǎng)110 mm、槽寬10mm、槽深I(lǐng)Omm的滑槽，其一端倒角后固定在斜面體2-1的直角邊支出段上，兩滑槽槽體的倒角部位對(duì)接，共同構(gòu)成小球滑槽 2-2，斜槽軌道2滑動(dòng)體護(hù)板2-5采用兩塊長(zhǎng)、寬、高分別為60mm、50mm、4mm的有機(jī)玻璃板， 而滑動(dòng)體2-4是由板厚為8 mm的有機(jī)玻璃板，加工成腰長(zhǎng)為40mm的等腰直角三角形狀板， 將上述三塊有機(jī)玻璃板板面進(jìn)行粘結(jié)，滑動(dòng)體2-4位于兩滑動(dòng)體護(hù)板2-5中間，滑動(dòng)體2-4 板體長(zhǎng)、厚所在的端面與滑動(dòng)體護(hù)板2-5板體長(zhǎng)、厚邊所在的一端面相平，形成一“工”形平面，該平面粘結(jié)在斜槽軌道2的斜面體2-1的直角面支出段的下方，并使支出段所在的直角面垂直于滑動(dòng)體護(hù)板2-5的板面，構(gòu)成斜槽軌道2 ；用長(zhǎng)、寬、厚分別為14mm、8mm、lmm的鋁板，在板面上開(kāi)兩平行縫，縫長(zhǎng)5mm，兩縫相距10mm，將兩縫卡在小球滑槽1_2的槽沿上，構(gòu)成小球下滑限位擋板2-3 ；在斜槽軌道滑動(dòng)體護(hù)板1-3靠近30°角一側(cè)的板面下部鉆-Φ 2.8 mm孔并攻絲，與其組合使用的制動(dòng)螺栓8采用一 Μ3 X 10的蝶形螺栓，旋進(jìn)螺栓可制動(dòng)斜槽軌道2于斜面板3，實(shí)驗(yàn)用小球9采用一 Φ 14 mm的鋼球。本實(shí)用新型操作方式簡(jiǎn)單方便，具有能不受時(shí)間限制地描繪平拋運(yùn)動(dòng)軌跡的特點(diǎn)，使平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)過(guò)程直觀準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)效果明顯，易于學(xué)生理解，有利于教學(xué)。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種用于研究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)教具，由平拋機(jī)構(gòu)和底板(1)組成，其特征在于 平拋機(jī)構(gòu)包括滑槽軌道(2)和斜面板(3)，其中，斜面板(3)為等腰直角三角形板，通過(guò)其一直角面與底板(1)固定連接，且板面相互垂直，并通過(guò)支撐桿(4)與底板(1)聯(lián)結(jié)加固，滑槽軌道(2)與斜面板(3)活動(dòng)連接，其所在豎直面與斜面板(3)板面垂直，且滑槽軌道(2)可沿斜面板(3)斜面滑動(dòng)；所述的底板(1)板體一側(cè)設(shè)有水平調(diào)節(jié)螺釘(5)，另一側(cè)設(shè)有地腳螺釘(6 )，板面上設(shè)置有水平儀(J)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于研究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)教具，其特征在于所述滑槽軌道(2)包括直角三角形狀的斜面體(2-1)，其一直角面沿銳角方向支出，斜面體 (2-1)的斜面及直角面支出段上固定有滑槽(2-2)，且滑槽(2-2)上連接有限位擋板0-3)， 直角面支出段下端面與等腰直角三角形狀的滑動(dòng)體(2-4) —直角面連接，滑動(dòng)體(2-4)的板面連接滑動(dòng)體護(hù)板(2-5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于研究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)教具，其特征在于所述的斜面板(3)的斜面嵌入滑動(dòng)體(2-4)與滑動(dòng)體護(hù)板(2-5)組成的凹槽內(nèi)，并與滑動(dòng)體 (2-4)斜面重合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于研究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)教具，其特征在于所述滑動(dòng)體護(hù)板(2-5)上攻有螺孔，內(nèi)裝制動(dòng)螺栓(8)與斜面板(3)頂接。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于研究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)教具，其特征在于所述的限位擋板(2-3)為金屬材質(zhì)，且沿端面開(kāi)有兩平行條孔，并通過(guò)條孔與滑槽(2-2)的槽沿卡接。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4或5所述的一種用于研究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)教具，其特征在于所述的滑動(dòng)體(2-4)和滑動(dòng)體護(hù)板(2-5)選用有機(jī)玻璃板制成。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于研究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)教具，由平拋機(jī)構(gòu)和底板組成，平拋機(jī)構(gòu)包括滑槽軌道和斜面板，其中，斜面板為等腰直角三角形板，通過(guò)其一直角面與底板固定連接，且板面相互垂直，并通過(guò)支撐桿與底板聯(lián)結(jié)加固，滑槽軌道與斜面板活動(dòng)連接，其所在豎直面與斜面板板面垂直，且滑槽軌道可沿斜面板斜面滑動(dòng)，通過(guò)在滑槽軌道上固定小球下滑起始點(diǎn)，根據(jù)滑槽軌道在斜面板斜面上自下而上滑動(dòng)，在不同高度所確定的小球落點(diǎn)來(lái)描繪平拋運(yùn)動(dòng)軌跡，使平拋運(yùn)動(dòng)軌跡的描繪不受時(shí)間限制，本實(shí)用新型使操作方式簡(jiǎn)單方便，實(shí)驗(yàn)過(guò)程直觀準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)效果明顯，易于學(xué)生理解，有利于教學(xué)。
文檔編號(hào)G09B23/10GK202049648SQ201120140768
公開(kāi)日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月6日
發(fā)明者張紅 申請(qǐng)人:四川理工學(xué)院