專利名稱：二維空間碰撞實驗器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于教師課堂演示和學生分組實驗的物理實驗器，尤其是用于演示物理中的平拋運動規(guī)律、運動軌跡、定量驗證機械能守恒定律及二維空間物體碰撞運動的疊加等實驗，可給學生直觀地建立運動分解概念、能量守恒概念、拋物概念等。
背景技術：
中國專利93209481.3公開的“動能勢能演示器”，它含有底板、刻度板、橫梁、懸繩、槽板、滑塊、支桿、質體，它通過懸繩上的質體對滑塊的擺動撞擊使滑塊在槽板槽體中滑動，且通過透明筒觀察運動的情況。其缺點是它只局限做單一的動能勢能的演示實驗，而不能做碰撞實驗，并且在做動能勢能演示的實驗時，因質體擺動量不易控制而難以進行定量分析。
中國專利90219751.7公開的“拋物、碰撞運動實驗儀”，它包括軌道、垂直面板，它通過高度調節(jié)旋扭把軌道固定在垂直面板上部，座標紙緊附在垂直面板上，“凵”形接物槽安裝在用水平調節(jié)旋扭固定的水平底座上，旋轉拋體為圓柱體。它雖可通過旋轉拋體中的小毛筆直接在面板上的坐標上畫出拋物運動的軌跡，以給學生直觀地建立運動分解概念、動量守恒概念、拋物概念。但它還有以下的缺點1)它也是只能做動能勢能的演示實驗，而不能做碰撞實驗；2)它的旋轉拋體很容易從“凵”形接物槽中蹦出，因此每次實驗均要逐一地揀回蹦出的球，故很麻煩、也很費時；3)小毛筆上的筆墨很容易污及周圍，故不太方便。

發(fā)明內容
本實用新型是要克服上述現有技術中還存在的缺點，提供一種二維空間碰撞實驗器，以使它不僅能演示物理教學中的平拋運動規(guī)律、運動軌跡及定量驗證機械能守恒定律，而且還能作二維空間物體碰撞的運動疊加等實驗，并還使它具有結構可靠、能使實驗結果準確且操作簡便等特點。
本實用新型二維空間碰撞實驗器，它含有支架、在支架的頂板上固定的斜板、在頂板和斜板之間固定的帶內凹導槽的軌道板、能在軌道上滾動的滾球、在斜板上設置的帶調節(jié)裝置的滾球定位棒和接球盤，其特點是它的軌道板上帶有一塊能反應軌道上各點垂直高度的標尺、在頂板上帶有一個能擱置待碰球的可轉位的轉板、在該板上設置的待碰球的定位環(huán)，以及在轉板所在位置的頂板上設置的可顯示轉板轉角的角度標尺、在定位環(huán)與接球盤之間設置的懸垂式指針。
本實用新型二維空間碰撞實驗器，它的滾球為鐵球，并且滾球定位棒上帶有磁控制裝置，該裝置含有纏繞在軟鐵制的滾球定位棒上的線圈、包圍在線圈外且安裝在滾球定位棒上的塑料殼，并且線圈的兩端穿出塑料殼與直流安全電源器連接。
本實用新型二維空間碰撞實驗器，它的接球盤內帶有能準確記載滾球落點的復寫紙和位于復寫紙下的方格紙；接球盤的底外壁上帶有能有效地防止?jié)L球或待碰球從接球盤中蹦出的吸震片。
本實用新型二維空間碰撞實驗器，它的支架、支架上的頂板、斜板和軌道板均為透明板；以增加演示時的直觀效果。它的支架還帶有調平裝置，該裝置包含有T型雙氣泡水平儀和調平螺釘，其中T型雙氣泡水平儀是由兩個相互之間呈T型，即垂直布置的帶氣泡的水平儀，它們安裝在頂板上，以檢測頂板是否水平。
本實用新型的有益效果是1)它不僅可給學生直觀地建立平拋運動規(guī)律、運動軌跡，并定量驗證機械能守恒定律，而且還可進行二維空間物體碰撞運動的實驗，從而可作相關的運動分析，并且還通過一系列組件，如磁控制裝置、標尺、角度標尺、懸垂式指針，以及接球盤內帶有的復寫紙和方格紙等，能從標尺上直接讀得滾球始發(fā)點的垂直高度和待碰球的起、落點位置和時間，從而可對物體動能、勢能與物體的質量、速度、高度、形變量等關系作出定量的分析；2)因接球盤的底外壁上帶有吸震片，能有效地防止?jié)L球從接球盤中蹦出，因此可省去實驗中的撿球麻煩，又節(jié)約了實驗的時間；3)本實用新型實驗器的結構合理可靠、操作簡便。
下面將通過實施例并對照附圖，對本實用新型作進一步地敘述。


圖1是本實用新型二維空間碰撞實驗器的主視圖；圖2是圖1中的A向視圖；圖3和圖4是圖1中的磁控制裝置9的結構圖，其中圖3是它的主剖視放大圖、圖4是它在圖3位置上的右視圖。
圖中的標號說明1-支架；1a-頂板；1b-斜板；2-軌道板；2a-內凹導槽；3-滾球；3a-待碰球；4-滾球定位棒；4a-調節(jié)裝置；5-接球盤；5a-吸震片；5b-方格紙；5c-復寫紙；6-轉板；7-角度標尺；7a-定位環(huán)；7b-標尺；8-懸垂式指針；9a-線圈；9b-塑料殼；9c-直流安全電源器；9d-按鈕開關；10-T型雙氣泡水平儀；1a-調平螺釘。
具體實施方式
實施例1.本實施例二維空間碰撞實驗器的結構可從圖1和圖2中看到，它含有支架1、在支架的頂板1a上固定的斜板1b、在支架的頂板和斜板之間固定的帶內凹導槽2a的軌道板2、能在軌道上滾動的滾球3、在斜板上設置的可調滾球起始位置的滾球定位棒4、一個與支架的底板位置相匹配的接球盤5，其中軌道板2上帶有一塊能表示出軌道上的各點的垂直高度值的標尺7b、在支架的頂板上帶有一個能擱置待碰球的轉板6、在該轉板上設置的碰撞球的定位環(huán)7a，以及在支架的頂板1a上帶有的可顯示轉板所在位置的角度標尺7和設置在定位環(huán)7a與接球盤5之間的懸垂式指針8。
用本實施例二維空間碰撞實驗器做滾球的能量守恒實驗時，先松開調節(jié)裝置4a上的螺釘，并根據設定的滾球起始高度調準滾球定位棒4的位置，且再旋緊螺釘；然后手持滾球3、將滾球貼靠滾球定位棒4的左下端，然后松開手，以使?jié)L球在該起始位置開始滾動；這時滾球靠其勢能順著軌道板2的內凹導槽2a傾斜向下，最后通過支架的頂板1a平拋，并下落到前方底部的接球盤5中。該實驗除了直觀地反映出滾球從設定高度下落且平拋的運動全過程、其勢能轉化為動能，還可直接從標尺上直接讀得滾球始發(fā)點的垂直高度、平拋位置、落點位置和落地時間、滾球的質量大小等作定量分析。
用本實施例二維空間碰撞實驗器做滾球碰撞實驗時，除了先完成上述的操作之外，還需在轉板6的定位環(huán)7a上放一個待碰球3a(該球在圖中以雙點劃線表示)，并且通過轉板的轉動可改變待碰球3a在空間的位置。準備就緒后，再將滾球一側壁貼靠滾球定位棒4的左下端，并松開手，以使?jié)L球在該位置上開始順著軌道板2上的內凹導槽2a斜下滾動，最后與待碰球3a碰撞后落入接球盤5中。與上述的實驗相類似，除了直觀地反映出滾球碰撞運動的全過程，還可根據滾球的起始高度、落點位置和落地時間、滾球和待碰球的質量大小等作定量分析。
實施例2.本實施例二維空間碰撞實驗器的結構可從圖1和圖2中看到，它與實施例1所不同的是它的滾球定位棒4上帶有磁控制裝置，并且滾球為鐵球，其中磁控制裝置還可從圖3和圖4中看到，它包含有纏撓在軟鐵制的滾球定位棒4上的線圈9a、包圍在線圈外且安裝在滾球定位棒上的塑料殼9b，并且線圈的兩端穿出塑料殼與直流安全電源器9c連接。
用本實施例實驗器作實驗時，因帶有磁控制裝置，故同樣作實施例1中的兩個實驗時，均可通過對直流安全電源器9c上的按鈕開關9d的控制，使磁控制裝置吸住或放開滾球3，而無須用手作握持或松開球的操作，使?jié)L球的起始位置和起動時間均比較準確，且操作更簡便。
實施例3.本實施例二維空間碰撞實驗器的結構可從圖1和圖2中看到，它與實施例1或2所不同的是它的接球盤5內帶有能準確記載滾球落點的復寫紙5c和方格紙5b；并且接球盤5的底外壁上帶有能有效地防止?jié)L球從接球盤5中蹦出的吸震片5a。前者復寫紙5c可將滾球和待碰球在接球盤5中的落點復印在方格紙上、準確地記錄落點的位置；而后者的吸震片5a可以是人造樹脂墊，它用于防止?jié)L球3、待碰球3a從接球盤5中蹦出，以減少撿球的麻煩并縮短實驗的時間。
實施例4.本實施例二維空間碰撞實驗器的結構與實施例1或2或3所不同的是它的支架和軌道板均為透明板，如有機玻璃或透明塑料。以增加演示時的直觀效果。
實施例5.本實施例二維空間碰撞實驗器的結構可從圖1中看到，它的支架上還可帶有調平裝置，該裝置包含有T型雙氣泡水平儀10和調平螺釘10a，其中T型雙氣泡水平儀是兩個相互之間呈T型垂直設置的帶氣泡的水平儀，它們安裝在頂板上。在做實驗前，應先檢測頂板是否水平，如有不平，則可旋轉支架底部的兩個調平螺釘進行調節(jié)，以使軌道板的位置、方位準確。
權利要求1.一種二維空間碰撞實驗器，它含有支架(1)、在支架的頂板(1a)上固定的斜板(1b)、在頂板和斜板之間固定的帶內凹導槽(2a)的軌道板(2)、能在軌道上滾動的滾球(3)、在斜板上設置的帶調節(jié)裝置(4a)的滾球定位棒(4)和接球盤(5)，其特征是它的軌道板(2)上帶有一塊能反應軌道上的各點垂直高度的標尺(7b)、在頂板上帶有一個能擱置待碰球的可轉位的轉板(6)、在該板上設置的待碰球的定位環(huán)(7a)，以及在轉板(6)所在位置的頂板上設置的可顯示轉板轉角的角度標尺(7)、在定位環(huán)(7a)與接球盤(5)之間設置的懸垂式指針(8)。
2.根據權利要求1所述的二維空間碰撞實驗器，其特征是所說的滾球(3)為鐵球，并且滾球定位棒(4)上帶有磁控制裝置，該裝置含有纏撓在軟鐵制的滾球定位棒(4)上的線圈(9a)、包圍在線圈外且安裝在滾球定位棒(4)上的塑料殼(9b)，并且線圈的兩端穿出塑料殼與直流安全電源器(9c)連接。
3.根據權利要求1或2所述的二維空間碰撞實驗器，其特征是所說的接球盤(5)內帶有能準確記載滾球落點的復寫紙(5c)和位于復寫紙下的方格紙(5b)。
4.根據權利要求1或2所述的二維空間碰撞實驗器，其特征是所說的接球盤(5)的底外壁上帶有能有效地防止?jié)L球或待碰球從接球盤(5)中蹦出的吸震片(5a)。
5.根據權利要求3所述的二維空間碰撞實驗器，其特征是所說的接球盤(5)的底外壁上帶有能有效地防止?jié)L球或待碰球從接球盤(5)中蹦出的吸震片(5a)。
6.根據權利要求1或2所述的二維空間碰撞實驗器，其特征是所說的支架(1)、支架上的頂板(1a)、斜板(1b)和軌道板(2)均為透明板。
7.根據權利要求3所述的二維空間碰撞實驗器，其特征是所說的支架(1)、支架上的頂板(1a)、斜板(1b)和軌道板(2)均為透明板。
8.根據權利要求4所述的二維空間碰撞實驗器，其特征是所說的支架(1)、支架上的頂板(1a)、斜板(1b)和軌道板(2)均為透明板。
9.根據權利要求5所述的二維空間碰撞實驗器，其特征是所說的支架(1)、支架上的頂板(1a)、斜板(1b)和軌道板(2)均為透明板。
10.根據權利要求1或2所述的二維空間碰撞實驗器，其特征是所說的支架(1)上還可帶有調平裝置，該裝置包含有T型雙氣泡水平儀(10)和調平螺釘(10a)。
專利摘要二維空間碰撞實驗器。一種用于教師課堂演示和學生分組實驗的物理實驗器，尤可用于物理中的平拋運動規(guī)律、運動軌跡、定量驗證機械能守恒定律，以及二維空間物體碰撞運動疊加等實驗。它含有支架、頂板、斜板、在頂板和斜板之間固定的帶內凹導槽的軌道板、滾球、帶調節(jié)裝置的滾球定位棒和接球盤，其特征是它的軌道板上帶有一塊能反應軌道上的各點垂直高度的標尺、在頂板上帶有一個能擱置待碰球的可轉位的轉板、在該板上設置的待碰球的定位環(huán)，以及在轉板所在位置的頂板上設置的可顯示轉板轉角的角度標尺、在定位環(huán)與接球盤之間設置的懸垂式指針。本實用新型具有實驗演示直觀、還可對運動進行定量分析，且實驗器的結構合理可靠、操作簡便。
文檔編號G09B23/10GK2639971SQ0320592
公開日2004年9月8日 申請日期2003年8月7日 優(yōu)先權日2003年8月7日
發(fā)明者王樂安 申請人:王樂安