一種勢能轉化動能的演示教具的製作方法

2023-06-23 05:06:26 2

一種勢能轉化動能的演示教具的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種勢能轉化動能的演示教具，其結構包括：由立柱的兩端分別連接斜坡導軌及水平導軌的端點，且斜坡導軌的另一端點與水平導軌的中部相連，形成帶有延長線的直角三角形結構，斜坡導軌的上表面和所述直角三角形延長線部分的水平導軌的上表面均為邊沿高中間低的凹槽形，以構成本教具的滑道部分，水平導軌的側面標註長度單位刻度用以顯示柱形體位移的距離，且水平導軌盡頭部位裝有彈簧底座用以安裝彈簧從而為球形體提供彈性勢能，作為勢能和動能載體的柱形體和球形體一般放置在固定臺基上，從而以其簡潔的設計緊湊的結構低廉的成本實現了直觀教學且方便搬運，有效地提高了教學質量。
【專利說明】一種勢能轉化動能的演示教具

【技術領域】
[0001]本實用新型公開了一種物理教學用具，特別涉及一種勢能轉化動能的演示教具。

【背景技術】
[0002]在以往的物理教學中，對一定質量的物體其自身所具有的勢能可以轉化為動能這一物理現象的演示教具多採用機電結構，此種設備雖然實現了直觀教學，但因其結構複雜成本高，且對教學設施有一定要求，而使演示法教學方式的普及受到限制。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的在於，提供一種將勢能轉化成動能的演示教具，以其低廉的成本簡單的結構完成現場物理實驗，把上述理論直觀地演示出來，使學習者在任何教學環境中都能觀看學習，從而提高教學質量。
[0004]為實現本實用新型的上述目的，提供以下技術方案:
[0005]設計一種勢能轉化動能的演示教具，用於對上述物理現象進行教學演示，其結構部件包括:由立柱的兩端分別連接斜坡導軌及水平導軌的端點，且斜坡導軌的另一端點與水平導軌的中部相連，形成帶有延長線的直角三角形結構，以其簡單的結構完成了所述教具的基本框架；斜坡導軌的上表面和所述直角三角形延長線部分的水平導軌構成滑道且上表面均為邊沿高中間低的凹槽形；且在其外側標有長度標記以顯示物體的位移長度；為演示物體提供彈性勢能的彈簧，一端安裝在所述水平導軌末端的彈簧底座上並與所述水平導軌平行；勢能轉化動能的載體為一定質量的球形體，可將高位勢能或彈性勢能通過其在所述斜坡導軌上端的釋放或在所述彈簧被壓縮後的釋放轉化為動能；標定動能的載體為柱形體，在所述球形體沿所述斜坡導軌下行進入所述水平導軌或從所述彈簧處彈出後即撞擊該柱形體，使其沿所述水平導軌前行一定距離以顯示其所獲得的動能。
[0006]優選地，為防止球形體在與柱形體碰撞後出現二次撞擊，所述柱形體的被撞擊面為邊高中低的凹面。
[0007]優選地，所述水平導軌在其與所述斜坡導軌連接處和與所述垂直立柱連接處之間的上表面部分設置固定臺基且為永磁材料。
[0008]優選地，所述球形體為導磁材料做成，在該教具放置或搬運時被吸附在所述固定臺基之上而不致散落，且所述球形體在為多個時其自身質量按一定比例設定。
[0009]優選地，所述柱形體的一端帶有導磁材料，在該教具放置或搬運時被吸附在所述固定臺基之上而不致散落，且所述柱形體在為多個時其自身質量按一定比例設定。
[0010]本實用新型結構簡單成本低廉，能在所有教學環境下以直觀的方式向初學者演示勢能轉化為動能的物理現象，並為物體的動能與其初始勢能及自身質量的大小成正比這一物理定律給出了試驗依據，從而提高學習質量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]附圖1是本實用新型的結構示意圖。
[0012]附圖標記說明:1、立柱；2、斜坡導軌；3、水平導軌；31、長度單位刻度；32、固定臺基；4、彈簧；41、彈簧底座；5、柱形體；6、球形體。

【具體實施方式】
[0013]本實用新型所述的一種勢能轉化動能的演示教具的具體實施例如圖1所示，該教具由立柱I的兩端分別連接斜坡導軌2及水平導軌3的端點，且斜坡導軌2的另一端點與水平導軌3的中部相連，形成帶有延長線的直角三角形結構，斜坡導軌2的上表面和所述直角三角形延長線部分的水平導軌3的上表面均為邊沿高中間低的凹槽形，以構成本教具的滑道部分，水平導軌3的側面標註長度單位刻度31用以顯示柱形體5位移的距離，且水平導軌3盡頭部位裝有彈簧底座41用以安裝彈簧4從而為球形體6提供彈性勢能，作為動能載體的柱形體5的數量為一個，且為防止出現二次撞擊給實驗帶來誤差，將柱形體5的被撞擊面設計成邊高中低的凹面，勢能轉化動能載體的球形體6為三個，且自身質量按一定比例設置，立柱I和水平導軌3的連接點到斜坡導軌2和水平導軌3的連接點之間的水平導軌3的上表面部分設有固定臺基32為柱形體5及球形體6提供安放位置，由於固定臺基32含有永磁材料可使含有導磁材料的柱形體5和球形體6吸附於上，從而在搬運時不致散落，本教具的主體結構採用木質或金屬質等廉價材料，因此成本低廉。
[0014]本實用新型所述的一種勢能轉化動能的演示教具在進行演示時，可將球形體6從固定臺基32處取下置於斜坡導軌2的頂端，將柱形體5放置在水平導軌3上的長度單位刻度31的初始處，釋放球形體6使其在高位勢能的作用下沿斜坡導軌2向下滾進後進入水平導軌3，此時所述球形體6的高位勢能為零而動能為最大，在長度單位刻度31的初始處撞擊柱形體5使之沿水平導軌3作平移後停止，用不同質量的球形體6分別撞擊同一質量的柱形體5其平移的長度隨之不同，同理用球形體6壓縮彈簧4釋放後撞擊柱形體5使其沿水平導軌3作平移後停止，壓縮程度不同被撞擊後柱形體5的平移長度也就不同，從而演示了物體的高位勢能及彈性勢能轉化為動能的物理現象，也為物體動能大小與其初始勢能及自身質量的大小成正比這一物理定律提供了實驗依據。
[0015]綜上所述，本實用新型以其簡潔的設計緊湊的結構低廉的成本實現了直觀教學的目的，且方便搬運，特別適合在條件簡陋的教學環境下實施演示，有效地提高了教學質量。
【權利要求】
1.一種勢能轉化動能的演示教具，用於物理教學，主要部件包括: 立柱將斜坡導軌和水平導軌連接為一體； 提供彈性勢能的彈簧安裝在彈簧底座上； 演示動能的載體為柱形體； 演示勢能轉化動能的載體為球形體； 其特徵在於: 由立柱的兩端分別連接斜坡導軌及水平導軌的端點，且斜坡導軌的另一端點與水平導軌的中部相連，形成帶有延長線的直角三角形結構； 斜坡導軌的上表面和所述直角三角形延長線部分的水平導軌構成滑道且上表面均為邊沿高中間低的凹槽形。
2.如權利要求1所述的一種勢能轉化動能的演示教具，其特徵在於: 水平導軌的側面標註長度單位刻度用以顯示柱形體在動能作用下位移的距離。
3.如權利要求2所述的一種勢能轉化動能的演示教具，其特徵在於: 水平導軌盡頭部位裝有彈簧底座用以安裝彈簧從而為球形體提供彈性勢能。
4.如權利要求3所述的一種勢能轉化動能的演示教具，其特徵在於: 立柱和水平導軌的連接點到斜坡導軌和水平導軌的連接點之間的水平導軌的上表面部分設有帶永磁材料的固定臺基，為帶導磁材料的柱形體及帶導磁材料的球形體提供安放位置。
5.如權利要求4所述的一種勢能轉化動能的演示教具，其特徵在於: 柱形體的撞擊面為邊高中低的凹面，用以防止出現二次撞擊給實驗帶來誤差。
6.如權利要求5所述的一種勢能轉化動能的演示教具，其特徵在於: 作為勢能和動能載體的柱形體和球形體在為多個時，其自身質量按照一定比例設置。
【文檔編號】G09B23/10GK204010439SQ201420481465
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月25日 優先權日:2014年8月25日
【發明者】董佔江 申請人:董佔江