一種運(yùn)動合成演示器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置領(lǐng)域，具體涉及一種能定量顯示和控制物體運(yùn)動時間、描繪出各種運(yùn)動軌跡從而說明運(yùn)動合成原理的運(yùn)動合成演示器。包括底板，所述底板上下邊緣各設(shè)有一水平軌道，所述上下水平軌道之間設(shè)置有可沿水平軌道滑動的框架，所述框架上設(shè)置有縱向軌道，所述縱向軌道底部鉸接于框架底部，所述框架上部橫向設(shè)置有槽口一，所述縱向軌道上部縱向軌道長度方向設(shè)置有槽口二，所述縱向軌道上部通過穿過槽口二并可沿槽口一滑動的移動螺栓連接，所述縱向軌道上設(shè)置有可沿縱向軌道滑動的模型，所述模型上設(shè)置有在移動過程中可在底板上繪制軌跡線的筆。該演示器不僅能描繪出物體做各種運(yùn)動的軌跡，而且能定量顯示和控制物體運(yùn)動的時間。并定量演示說明運(yùn)動合成的原理以及運(yùn)動的等時性和獨(dú)立性，還可以演示互成任意夾角的兩直線運(yùn)動的合成。
【專利說明】一種運(yùn)動合成演示器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置領(lǐng)域，具體涉及一種能定量顯示和控制物體運(yùn)動時間、描繪出各種運(yùn)動軌跡從而說明運(yùn)動合成原理的運(yùn)動合成演示器。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)行中學(xué)教科書中用來演示運(yùn)動合成的實(shí)驗(yàn)裝置不能描繪物體的運(yùn)動軌跡。目前，教學(xué)中用來演示說明運(yùn)動合成的實(shí)驗(yàn)教具存在著只能描繪物體做直線運(yùn)動軌跡，不能描繪物體做勻速直線運(yùn)動的軌跡、不能演示兩個互成任意夾角的直線運(yùn)動的合成、不能控制和顯示物體運(yùn)動的時間、無法定量演示說明合運(yùn)動與分運(yùn)動的關(guān)系以及運(yùn)動的等時性和獨(dú)立性等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對上述問題提供一種運(yùn)動合成演示器。
[0004]本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：
一種運(yùn)動合成演示器，包括底板，所述底板上下邊緣各設(shè)有一水平軌道，所述上下水平軌道之間設(shè)置有可沿水平軌道滑動的框架，所述框架上設(shè)置有縱向軌道，所述縱向軌道底部鉸接于框架底部，所述框架上部橫向設(shè)置有槽口一，所述縱向軌道上部縱向軌道長度方向設(shè)置有槽口二，所述縱向軌道上部通過穿過槽口二并可沿槽口一滑動的移動螺栓連接，所述縱向軌道上設(shè)置有可沿縱向軌道滑動的模型，所述模型上設(shè)置有在移動過程中可在底板上繪制軌跡線的筆。
[0005]作為優(yōu)選，所述框架一側(cè)設(shè)置有水平電機(jī)，所述水平電機(jī)通過拉線一帶動框架沿水平軌道滑動。水平電機(jī)上設(shè)置有大輪和小輪，可通過大小輪之間的交換使用來改變模型水平方向的運(yùn)動速度。
[0006]作為優(yōu)選，所述縱向軌道上端設(shè)置有縱向電機(jī)，所述縱向電機(jī)通過拉線二帶動模型沿縱向軌道滑動。
[0007]作為優(yōu)選，：所述底板上位于縱向軌道一側(cè)設(shè)置有滑輪一，所述縱向軌道一側(cè)設(shè)置有通過跨過滑輪一的拉線一與其連接的重物一。
[0008]作為優(yōu)選，所述框架上端設(shè)置有滑輪二，所述模型一側(cè)設(shè)置有通過跨過滑輪二的拉線二與其連接的重物二。
[0009]作為優(yōu)選，所述底板上設(shè)置有可控制水平電機(jī)和縱向電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時間的電機(jī)控制元件。
[0010]作為優(yōu)選，所述電機(jī)控制元件包括時間繼電器、電源開關(guān)、縱向開關(guān)、水平開關(guān)、顯不器和電源插頭。
[0011]顯示器可顯示運(yùn)動時間。
[0012]作為優(yōu)選，所述模型為小船模型，所述筆為白板筆，所述小船模型上設(shè)置有可以對白板筆進(jìn)行緩沖復(fù)位的彈簧。[0013]作為優(yōu)選，所述縱向軌道底部通過轉(zhuǎn)軸鉸接于框架底部。
[0014]作為優(yōu)選，所述框架和小船模型通過軌道滑輪分別設(shè)置于水平軌道和縱向軌道上。
[0015]運(yùn)動合成演示器利用帶有白板筆的小船模型即小船在電機(jī)的拉動下，同時沿固定的水平軌道和可動的縱向軌道兩個方向做勻速直接運(yùn)動，而在底板上描繪出小船運(yùn)動的軌跡；當(dāng)通過與電機(jī)串聯(lián)的時間繼電器以及顯示器以記錄小船運(yùn)動的時間，通過水平電機(jī)的大小輪改變小船水平方向的運(yùn)動速度，但不影響小船豎直方向速度，從而定量說明其合運(yùn)動為物體分別在這兩個方向上分運(yùn)動的矢量和，以及運(yùn)動具有等時性和獨(dú)立性。當(dāng)用重物通過拉線拉動縱向軌道，使其在水平方向做勻加速直線運(yùn)動，同時電機(jī)拉動小船沿縱向軌道做勻速直線運(yùn)動，描繪出小船合運(yùn)動的軌跡為曲線。在演示過程中還可通過轉(zhuǎn)動縱向軌道，使其與水平軌道成任意夾角，可以演示互成任意夾角的兩直線運(yùn)動的合成。
[0016]綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果：
I、該演示器不僅能描繪出物體做各種運(yùn)動的軌跡，而且能定量顯示和控制物體運(yùn)動的時間。并定量演示說明運(yùn)動合成的原理以及運(yùn)動的等時性和獨(dú)立性，還可以演示互成任意夾角的兩直線運(yùn)動的合成。
[0017]2、該演示器結(jié)構(gòu)簡單明了，操作靈活簡便，描繪的軌跡清晰準(zhǔn)確、形象直觀，可見度大，演示內(nèi)容多。能很好地幫助學(xué)生理解和掌握常見的幾種運(yùn)動的合成原理，突破運(yùn)動合成這一教學(xué)難點(diǎn)，具有較好的教學(xué)效果，適合推廣。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖I是運(yùn)動合成演示器實(shí)施例一結(jié)構(gòu)示意圖；` 圖2是運(yùn)動合成演示器實(shí)施例二結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是運(yùn)動合成演示器實(shí)施例三結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是運(yùn)動合成演示器實(shí)施例四結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是運(yùn)動合成演示器實(shí)施例五結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6是本發(fā)明的電路原理示意圖；
圖7是縱向軌道結(jié)構(gòu)示意圖；
圖8是框架結(jié)構(gòu)示意圖；
圖9是小船模型結(jié)構(gòu)示意圖；
圖10是圖9中III一III剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖11是圖I中I— I和圖7中II 一 II劑視結(jié)構(gòu)不意圖。
[0019]圖中，I 一框架，2 —水平軌道，3 —縱向軌道，4 一滑輪二，5 —縱向電機(jī)，6 —拉線二，7 —移動螺栓，8 —小船模型，9 一白板筆，10 —滑輪一，11 一拉線一，12 —水平電機(jī)，12 一小輪，14 一時間繼電器，15 —電源開關(guān)，16 一縱向開關(guān)，17 一水平開關(guān)，18 一電源插頭，19 —底板，20 —轉(zhuǎn)軸，21 —軌跡線一，22 —軌道滑輪，23 —彈簧，24 —槽口一，241 —槽口二，25 —重物一，26 —重物二，27 —軌跡線二，28 —軌跡線三，29 —軌跡線四，30 —軌跡線五，31 —鋁板。
【具體實(shí)施方式】[0020]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0021]本具體實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明的解釋，其并不是對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀完本說明書后可以根據(jù)需要對本實(shí)施例做出沒有創(chuàng)造性貢獻(xiàn)的修改，但只要在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)都受到專利法的保護(hù)。
[0022]實(shí)施例一：
如附圖1、6、7、8、9、10、11所示一種運(yùn)動合成演示器，包括底板19，底板19上下邊緣各設(shè)有一水平軌道2，上下水平軌道2之間設(shè)置有可沿水平軌道2滑動的框架1，框架I上設(shè)置有縱向軌道3，縱向軌道3底部通過轉(zhuǎn)軸20鉸接于框架I底部。框架I和小船模型8通過軌道滑輪22分別設(shè)置于水平軌道2和縱向軌道3上。
[0023]框架I上部橫向設(shè)置有槽口一 24,縱向軌道3上部縱向軌道3長度方向設(shè)置有槽口二 241，縱向軌道3上部通過穿過槽口二 241并可沿槽口一 24滑動的移動螺栓7連接，縱向軌道3上設(shè)置有可沿縱向軌道3滑動的模型，模型上設(shè)置有在移動過程中可在底板19上繪制軌跡線的筆。模型為小船模型8，筆為白板筆9，小船模型8上設(shè)置有可以對白板筆9進(jìn)行緩沖復(fù)位的彈簧23。
[0024]框架I 一側(cè)設(shè)置有水平電機(jī)12，水平電機(jī)12通過拉線一 11帶動框架I沿水平軌道2滑動。水平電機(jī)自身的主輪即大輪還設(shè)置有小輪13，本實(shí)施例將拉線一 11跨過小輪13設(shè)置。
[0025]縱向軌道3上端設(shè)置有縱向電機(jī)5，縱向電機(jī)5通過拉線二 6帶動模型沿縱向軌道3滑動?？v向軌道3上端設(shè)置有鋁板31，縱向電機(jī)設(shè)置設(shè)置有鋁板31上。
[0026]底板19上設(shè)置有可控制水平電機(jī)12和縱向電機(jī)5運(yùn)轉(zhuǎn)時間的電機(jī)控制元件。電機(jī)控制元件包括時間繼電器 14、電源開關(guān)15、縱向開關(guān)16、水平開關(guān)17、顯示器和電源插頭18。
[0027]縱向電機(jī)5和水平電機(jī)12先分別與縱向開關(guān)16和水平開關(guān)17串聯(lián)后并聯(lián)，再通過時間繼電器14的控制極與時間繼電器并聯(lián)經(jīng)電源開關(guān)15和電源插頭18接入220V交流電源上。
[0028]把電源插頭18接入220V交流電源上，設(shè)定需要的時間，依次找開水平開關(guān)17和電源開關(guān)15，水平電機(jī)12在與之串聯(lián)的時間繼電器14的控制下，通過拉線一 11帶動框架
I、縱向軌道3上的小船模型8沿水平軌道2做勻速直線運(yùn)動，設(shè)置在小船上的白板筆9在底板19上描繪出小船在水平方向的運(yùn)動軌跡線一 21，后依次打開縱向開關(guān)16和電源開關(guān)15，縱向電機(jī)5在與之串聯(lián)的時間繼電器14的控制下，通過拉線二 6帶動小船沿縱向軌道3做勻速直線運(yùn)動，白板筆9描繪出小船在豎直方向運(yùn)動的軌跡線一 21。再同時打開縱向開關(guān)16、水平開關(guān)17和電源開關(guān)15，讓小船在相同時間內(nèi)同時參與水平方向和垂直方向做勻速直線運(yùn)動，白板筆9描繪出小船合運(yùn)動的軌跡線一 21?？煽闯鲈谙嗤瑫r間內(nèi)合運(yùn)動正好為兩分運(yùn)動的矢量和。從而說明兩相互垂直的勻速直線運(yùn)動的合運(yùn)動仍為勻速直線運(yùn)動，且合運(yùn)動和分運(yùn)動遵守平行四邊形法則，以及合運(yùn)動與分運(yùn)動具有等時性。
[0029]實(shí)施例二 ：
如附圖2所示與上述實(shí)施例不同處在于，將拉線一 11從水平電機(jī)12的小輪13上改接到大輪上，增大水平方向速度，重做實(shí)施例一中的操作，白板筆9在底板19上描繪出小船模型8運(yùn)動的軌跡線二 27。可看到在相同時間內(nèi)水平方向位移發(fā)生了改變，但豎直方向不變。從而說明水平方向速度不影響豎直方向速度，即運(yùn)動具有獨(dú)立性。
[0030]實(shí)施例三：
如圖3所示與上述實(shí)施例不同在于，松開移動螺栓7，將縱向軌道3繞轉(zhuǎn)軸20轉(zhuǎn)動到與水平軌道2成某一夾角Θ并用移動螺栓7固定在框架I上。重做第一個實(shí)施例中的操作，白板筆9在底板19上描繪出小船模型8運(yùn)動的軌跡線三28。從而說明互成任意夾角Θ的兩勻速直線運(yùn)動的合運(yùn)動仍為勻速直線運(yùn)動，并同樣遵守平行四邊形法則。
[0031]實(shí)施例四：
如圖4所示與上述實(shí)施例不同處在于，底板19上位于縱向軌道一側(cè)設(shè)置有滑輪一 10，縱向軌道3 —側(cè)設(shè)置有通過跨過滑輪一 10的拉線一 11與其連接的重物一 25。將縱向軌道3用移動螺栓7垂直固定在框架I上。把拉線一 11從電機(jī)12上解下并系上重物一 25，通過滑輪一 10拉動框架I、縱向軌道3和小船模型8在水平方向做勻加速直線運(yùn)動，同時依次打開縱向開關(guān)16和電源開關(guān)15，縱向電機(jī)5帶動小船模型8同時沿豎直方向做勻速直線運(yùn)動，白板筆9在底板19上描繪出小船模型8運(yùn)動的軌跡線四29。從而說明相互垂直的勻速直線運(yùn)動和勻速加速直線運(yùn)動的合運(yùn)動為曲線運(yùn)動。
[0032]實(shí)施例五：
如圖5所示與上述實(shí)施例不同處在于，框架I上端設(shè)置有滑輪二 4，模型一側(cè)設(shè)置有通過跨過滑輪二 4的拉線二 6與其連接的重物二 26。將拉線二 6和拉線一 11從兩電機(jī)上解下并分別系上重物二 26和重物一 25，分別通過滑輪二 4和滑輪一 10使小船模型8同時在水平方向和豎直方向都做勻加速直線運(yùn)動，白板筆9在底板19上描繪出小船模型8合運(yùn)動的軌跡線五30為一條傾斜的直線。從而說明兩個初速度為零的勻加速直線運(yùn)動的合運(yùn)動仍為勻加速直線運(yùn)動。
[0033]該演示器不僅能描繪出物體做各種運(yùn)動的軌跡，而且能定量顯示和控制物體運(yùn)動的時間。并定量演示說明運(yùn)動合成的原理以及運(yùn)動的等時性和獨(dú)立性，還可以演示互成任意夾角的兩直線運(yùn)動的合成。
【權(quán)利要求】
1.一種運(yùn)動合成演示器，包括底板（19)，其特征在于：所述底板（19)上下邊緣各設(shè)有一水平軌道（2)，所述上下水平軌道（2)之間設(shè)置有可沿水平軌道（2)滑動的框架（1)，所述框架（I)上設(shè)置有縱向軌道（3)，所述縱向軌道（3)底部鉸接于框架（I)底部，所述框架（I)上部橫向設(shè)置有槽口一（ 24)，所述縱向軌道（3 )上部縱向軌道（3 )長度方向設(shè)置有槽口二(241)，所述縱向軌道（3)上部通過穿過槽口二（241)并可沿槽口一（24)滑動的移動螺栓(7)連接，所述縱向軌道（3)上設(shè)置有可沿縱向軌道（3)滑動的模型，所述模型上設(shè)置有在移動過程中可在底板（19)上繪制軌跡線的筆。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種運(yùn)動合成演示器，其特征在于：所述框架（I)一側(cè)設(shè)置有水平電機(jī)（12 )，所述水平電機(jī)（12 )通過拉線一（11)帶動框架（I)沿水平軌道（2 )滑動。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種運(yùn)動合成演示器，其特征在于：所述縱向軌道（3)上端設(shè)置有縱向電機(jī)（5 )，所述縱向電機(jī)（5 )通過拉線二（ 6 )帶動模型沿縱向軌道（3 )滑動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種運(yùn)動合成演示器，其特征在于：所述底板（19)上位于縱向軌道一側(cè)設(shè)置有滑輪一（10)，所述縱向軌道（3) —側(cè)設(shè)置有通過跨過滑輪一（10)的拉線一(11)與其連接的重物一（25)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種運(yùn)動合成演示器，其特征在于：所述框架（I)上端設(shè)置有滑輪二（4)，所述模型一側(cè)設(shè)置有通過跨過滑輪二（4)的拉線二（6)與其連接的重物二（26)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種運(yùn)動合成演示器，其特征在于：所述底板（19)上設(shè)置有可控制水平電機(jī)（12)和縱向電機(jī)（5)運(yùn)轉(zhuǎn)時間的電機(jī)控制元件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述一種運(yùn)動合成演示器，其特征在于：所述電機(jī)控制元件包括時間繼電器（14)、電源開關(guān)（15)、縱向開關(guān)（16)、水平開關(guān)（17)、顯示器和電源插頭（18)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1一 7任一權(quán)利要求所述一種運(yùn)動合成演示器，其特征在于：所述模型為小船模型（8)，所述筆為白板筆（9)，所述小船模型（8)上設(shè)置有可以對白板筆（9)進(jìn)行緩沖復(fù)位的彈簧（23)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述一種運(yùn)動合成演示器，其特征在于：所述縱向軌道（3)底部通過轉(zhuǎn)軸（20)鉸接于框架（I)底部。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述一種運(yùn)動合成演示器，其特征在于：所述框架（I)和小船模型(8)通過軌道滑輪（22)分別設(shè)置于水平軌道（2)和縱向軌道（3)上。
【文檔編號】G09B23/10GK103489352SQ201310474739
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月12日
【發(fā)明者】陳邢凱 申請人:湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院