一種新型的自由落體演示器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種新型的自由落體演示器，包括平行板電容器、落料、支架、標(biāo)尺、充電電源、帶計(jì)時(shí)功能的快拍相機(jī)和絕緣軟墊，所述平行板電容器包括電容上板和電容下板，所述落料懸掛于支架上且落料位于平行板電容器內(nèi)部，所述標(biāo)尺豎直放置且位于平行板電容器一側(cè),所述帶計(jì)時(shí)功能的快拍相機(jī)位于平行板電容器另一側(cè)，所述落料、標(biāo)尺、帶計(jì)時(shí)功能的快拍相機(jī)共面，所述充電電源的正負(fù)極分別連接到電容上板和電容下板，所述落料為金屬材質(zhì)，通過調(diào)節(jié)充電電源電壓和落料帶電量，可調(diào)節(jié)落料下落加速度，進(jìn)而得出不同加速度下落料自由落體的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，因此可通過更加豐富的數(shù)據(jù)使學(xué)生更好的歸納總結(jié)自由落體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及掌握計(jì)算重力加速度的方法。
【專利說明】
一種新型的自由落體演示器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及教學(xué)教具領(lǐng)域，尤其涉及一種新型的自由落體演示器。
【背景技術(shù)】
[0002] 自由落體是物理課必學(xué)知識(shí)，為了讓學(xué)生更直觀的理解自由落體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和計(jì) 算重力加速度，就會(huì)通過一系列的自由落體實(shí)驗(yàn)進(jìn)行演示，但是現(xiàn)有技術(shù)的自由落體演示 器在實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于地域限制原因，重力加速度值是唯一不變的，通過實(shí)驗(yàn)得出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也 會(huì)相應(yīng)的比較單一，不利于學(xué)生更好的理解自由落體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和掌握計(jì)算重力加速度的 方法。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種新型的自由落體演示器，能夠改變物 體自由落體時(shí)的加速度，使實(shí)驗(yàn)得出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更加多元化，通過統(tǒng)計(jì)分析這些多元化的 數(shù)據(jù)使學(xué)生更能理解自由落體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，也能夠使學(xué)生更好的掌握計(jì)算重力加速度的方 法。
[0004] 本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種新型的自由落體演示器，包 括平行板電容器、落料、支架、標(biāo)尺、充電電源和帶計(jì)時(shí)功能的快拍相機(jī)，所述平行板電容器 包括電容上板和電容下板，所述平行板電容器水平放置，所述落料懸掛于支架上且落料位 于平行板電容器內(nèi)部，所述標(biāo)尺豎直放置且位于平行板電容器一側(cè)，所述帶計(jì)時(shí)功能的快 拍相機(jī)位于平行板電容器另一側(cè)，所述落料、標(biāo)尺、帶計(jì)時(shí)功能的快拍相機(jī)共面，所述充電 電源的正負(fù)極分別連接到電容上板和電容下板，所述落料為金屬材質(zhì)，實(shí)驗(yàn)時(shí)，落料需要先 充一定量電荷，平行性電容需要連通充電電源，然后釋放落料，帶計(jì)時(shí)功能的快拍相機(jī)記 錄落料下落過程，計(jì)算重力加速度時(shí)，選取部分照片，讀取照片上面顯示的時(shí)間和落料對(duì)應(yīng) 的標(biāo)尺刻度，然后統(tǒng)計(jì)分析這些數(shù)據(jù)，總結(jié)歸納自由落體規(guī)律和計(jì)算加速度。
[0005] 本實(shí)用新型的有益效果是:通過調(diào)節(jié)充電電源電壓和落料帶電量，可調(diào)節(jié)落料下 落加速度，進(jìn)而得出不同加速度下落料自由落體的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，因此可通過更加豐富的數(shù)據(jù) 使學(xué)生更好的歸納總結(jié)自由落體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及掌握計(jì)算重力加速度的方法。
[0006] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型還可以做如下改進(jìn)。
[0007] 進(jìn)一步，所述落料形狀為球體，球體下落過程中受到的空氣阻力能更小，而且受力 更均衡，可有效防止落料下落過程中受力不均導(dǎo)致的落料翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象，同時(shí)球形上、下端均可 做為讀取標(biāo)尺刻度的參考點(diǎn)，使讀取刻度值更方便。
[0008] 進(jìn)一步，所述落料為空心殼體，落料帶電量一定時(shí)，平行板電容內(nèi)電場(chǎng)對(duì)落料產(chǎn)生 的作用力是一定的，此時(shí)落體重量越小，電場(chǎng)對(duì)落料下落時(shí)加速度的影響也越明顯，落料空 心可以大幅降低落料重量，但不會(huì)影響落料帶電量，較小的電容電場(chǎng)就能明顯改變落料下 落加速度，因此平行板電容所需要的充電電壓也會(huì)降低，會(huì)大幅度提高設(shè)備安全系數(shù)。
[0009] 進(jìn)一步，所述平行板電容的電容下板頂面上設(shè)置有絕緣軟墊，即能防止落料磕碰 電容下板，也能防止落料與電容下板接觸時(shí)產(chǎn)生的瞬時(shí)放電現(xiàn)象，提高安全系數(shù)。
【附圖說明】
[0010] 圖1為本實(shí)用新型主視圖；
[0011] 圖2為本實(shí)用新型右視圖。
[0012] 附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下：
[0013] 1、電容上板，2、電容下板，3、支架，4、標(biāo)尺，5、落料，6、帶計(jì)時(shí)功能的快拍相機(jī)，7、 充電電源，8、絕緣軟墊。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本實(shí)用 新型，并非用于限定本實(shí)用新型的范圍。
[0015] 如圖所示，本實(shí)用新型所述的自由落體演示器包括平行板電容器、落料5、支架3、 標(biāo)尺4、充電電源7、帶計(jì)時(shí)功能的快拍相機(jī)6和絕緣軟墊8,所述平行板電容器包括電容上板 1和電容下板2,所述平行板電容器水平放置，所述落料5懸掛于支架3上且落料5位于平行板 電容器內(nèi)部，所述標(biāo)尺4豎直放置且位于平行板電容器一側(cè)，所述帶計(jì)時(shí)功能的快拍相機(jī)6 位于平行板電容器另一側(cè)，所述落料5、標(biāo)尺4、帶計(jì)時(shí)功能的快拍相機(jī)6共面，所述充電電源 7的正負(fù)極分別連接到電容上板1和電容下板2,所述落料5為金屬球體，所述絕緣軟墊8固定 連接到電容下板2頂面上。
[0016] 實(shí)驗(yàn)時(shí)，先給落料5充電，假設(shè)落料電容為&，充電電壓為山，則落料帶電量以二山* &，然后充電電源7給平行板電容上板1、電容下板2充電，假設(shè)平行板電容器電容為C 2，充電 電源7充電電壓為U2,則平行板電容帶電量Q2 = U2*C2,平行板電容上板1、電容下板2之間的
，其中d為電容上板1、電容下板2之間的距離，落料5受到的電場(chǎng)力F1 = E* Qi，落料5重力G，落料受到的合力為F = G+Fi，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出的加速度應(yīng)該為
其 中m為落料5重量，如果落料5所帶電荷與平行板電容的電容上板1所帶電荷正負(fù)相同，則F: 為正值，如果落料5所帶電荷與平行板電容的電容上板1所帶電荷正負(fù)相反，則^為負(fù)值。
[0017] 充電完成后，剪斷落料5與支架3之間的連線，帶計(jì)時(shí)功能的快拍相機(jī)6記錄下落料 5下落過程，實(shí)驗(yàn)完成后，選取帶計(jì)時(shí)功能的快拍相機(jī)6中的照片，記錄照片上面顯示的時(shí) 間和落料5對(duì)應(yīng)的標(biāo)尺刻度，然后統(tǒng)計(jì)分析這些數(shù)據(jù)，總結(jié)歸納自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律和計(jì)算加 速度，改變充電電壓，可得出多組不同的數(shù)據(jù)。
[0018] 因?yàn)槁淞?下落初始時(shí)間與帶計(jì)時(shí)功能的快拍相機(jī)6開始拍照時(shí)間很難做到一致， 所以需要帶計(jì)時(shí)功能的快拍相機(jī)6在落料5下落之前啟動(dòng)，這樣計(jì)算數(shù)據(jù)時(shí)，選取的照片上 落料5自由落體的準(zhǔn)確時(shí)間t取值應(yīng)為該照片顯示的時(shí)間減去拍攝到落料5剛開始下落時(shí)的 照片對(duì)應(yīng)的時(shí)間，歸納總結(jié)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后應(yīng)該
的規(guī)律，h為落料5下落高度，平行 板電容充電量為〇時(shí)，公式中的a應(yīng)該等于實(shí)驗(yàn)地區(qū)的重力加速度。
[0019] 以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，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、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)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種新型的自由落體演示器，其特征在于，包括平行板電容器、落料(5)、支架(3)、標(biāo) 尺(4)、充電電源(7)和帶計(jì)時(shí)功能的快拍相機(jī)(6)，所述平行板電容器包括電容上板（1)和 電容下板(2)，所述平行板電容器水平放置，所述落料(5)懸掛于支架(3)上且落料(5)位于 平行板電容器內(nèi)部，所述標(biāo)尺(4)豎直放置且位于平行板電容器一側(cè)，所述帶計(jì)時(shí)功能的快 拍相機(jī)(6)位于平行板電容器另一側(cè)，所述落料(5)、標(biāo)尺(4)、帶計(jì)時(shí)功能的快拍相機(jī)(6)共 面，所述充電電源(7)的正負(fù)極分別連接到電容上板（1)和電容下板(2)，所述落料(5)為金 屬材質(zhì)。2. 如權(quán)利要求1所述的新型的自由落體演示器，其特征在于，所述落料(5)形狀為球體。3. 如權(quán)利要求2所述的新型的自由落體演示器，其特征在于，所述落料(5)為空心殼體。4. 如權(quán)利要求1或2或3所述的新型的自由落體演示器，其特征在于，所述電容下板(2) 頂面上設(shè)置有絕緣軟墊(8)。
【文檔編號(hào)】G09B23/10GK205645039SQ201620142446
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年2月25日
【發(fā)明人】趙璇, 趙一璇
【申請(qǐng)人】趙璇, 趙一璇