一種失重演示裝置及其演示方法
2023-05-22 01:04:36 1
專利名稱：一種失重演示裝置及其演示方法
技術領域：
本發明涉及一種物理教學演示教具及應用該教具的演示方法，具體的說是一種失重演示裝置及其演示方法。
背景技術：
在中學物理教學中，失重實驗一直是演示的難點，由於失重是一個動態過程，物體的運動速度快且經歷的時間短暫，要直觀而清楚的看清這個過程有一定的困難，而目前在中學物理教學中用於物體的失重演示的裝置較為流行的有兩種，一種是利用物體失重時對與它接觸的物體的壓力減輕的原理，而使接入物體之間的觸點斷開，進而使物體內鑲嵌的電路斷開，使指示燈熄滅。這種裝置的缺點是學生在不了解電路的結構、原理的情況下，無法理解失重現象；另一種方法是在物體失重時，在其上方連接一個大的彈簧秤來測試物體的視重，如果發現彈簧秤的示數小於物體靜止時的示數，就說明物體失重了，這種方法的缺點是在物體運動過程中很難看清彈簧的示數，影響了學生對失重現象的認識。
發明內容
本發明的發明目的是為了解決現有裝置的不足，提供一種受眾能夠輕易依據自己的知識水平接受並且效果明顯的失重演示裝置及其演示方法。
本發明的發明目的可以通過以下技術方案來實現。
一種失重演示裝置，其特徵在於該失重演示裝置由定位控制夾、支架系統、以及處在支架系統所構築空間內並在定位控制夾控制下可以相對於支架系統作垂直落體運動的失重機構組成。
所述支架系統由支架上板、支架立柱、支架底板和底腳組成，支架上板和支架底板分別處在支架立柱兩側並由支架立柱聯接為一體，底腳的一端與支架底板連接，底腳的另一端的端面與支架立柱靠近支架底板一端端面共處在一個平面內，支架系統組成部件之間固定連接。
所述失重機構由拉索、重物、拉板、脫拽物、彈性物和飛出物組成；處在支架系統所圍成立體空間中的拉板由夾固在定位控制夾上的拉索拉抻為水平狀，置放在拉板上的飛出物末端連接的脫拽物被重物壓固在拉板上，一端部固定在拉板上的彈性物在飛出物的抵持下給予飛出物一朝向飛出物前部的作用力。
一種利用以上權利要求所述失重演示裝置的演示方法，其特徵在於該演示方法由以下步驟組成A、將拉抻拉板的拉索上端穿越支架上板後，由定位控制夾夾緊固定並調整拉板為水平狀，將飛出物放在拉板上並將其末端連接的脫拽物通過重物壓緊在拉板上，將飛出物抵持在彈性物上並通過調整重物壓緊脫拽物的位置使彈性物產生一作用於飛出物且方向朝向飛出物前部的彈力。
B、取消定位控制夾對拉索的固定力。
採用以上技術方案設計的失重演示裝置及其演示方法，通過運用學生能夠理解的牛頓運動定律來研究失重的實質，將失重中物體對支持物之間作用力變化轉換為飛出物的運動狀態變化，脫拽物在脫離重物和拉板的作用力之後，飛出物在彈性物彈力的作用下飛出，可以直觀的感受到前後的變化，降低學生理解失重現象的難度並可以加深理解。
下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作一詳細說明。
圖1為本發明所述失重演示裝置的結構示意圖。
圖中1、定位控制夾 2、支架上板 3、拉索 4、重物 5、拉板 6、支架立柱 7、底腳 8、支架底版 9、脫拽物 10、彈性物 11、飛出物具體實施方式
如圖所示的一種失重演示裝置，由定位控制夾1、支架系統、以及處在支架系統所構築空間內並在定位控制夾1控制下可以相對於支架系統作垂直落體運動的失重機構組成。
所述支架系統由支架上板2、支架立柱6、支架底板8和底腳7組成，支架上板2和支架底板8分別處在支架立柱6兩側並由支架立柱6聯接為一體，底腳7的一端與支架底板8連接，底腳7的另一端的端面與支架立柱6靠近支架底板8一端端面共處在一個平面內，支架系統組成部件之間固定連接。
所述失重機構由拉索3、重物4、拉板5、脫拽物9、彈性物10和飛出物11組成；處在支架系統所圍成立體空間中的拉板5由夾固在定位控制夾1上的拉索3拉抻為水平狀，置放在拉板5上的飛出物11末端連接的脫拽物9被重物4壓固在拉板5上，一端部固定在拉板5上的彈性物10在飛出物11的抵持下給予飛出物11一朝向飛出物11前部的作用力。
一種利用以上權利要求所述失重演示裝置的演示方法，該演示方法由以下步驟組成A、將拉抻拉板5的拉索3上端穿越支架上板2後，由定位控制夾1夾緊固定並調整拉板5為水平狀，將飛出物11放在拉板5上並將其末端連接的脫拽物9通過重物4壓緊在拉板5上，將飛出物11抵持在彈性物10上並通過調整重物4壓緊脫拽物9的位置使彈性物10產生一作用於飛出物11且方向朝向飛出物11前部的彈力。
B、取消定位控制夾1對拉索3的固定力。
在實際操作中，將各部件按照以上方法布置好後，通過控制定位控制夾1的夾放來控制重物4和拉板5對脫拽物9的作用力，根據牛頓運動定律，失重中物體對支持物的壓力和支持力的變化，定位控制夾1取消對拉索3的控制後，重物4和拉板5呈自由落體，處於完全失重狀態，最終反映到飛出物11的飛行狀態變化上，整個物理狀態的變化非常直觀，將失重的微觀動態過程放大表現為飛出物的飛行變化，便於學生理解與記憶。
權利要求
1.一種失重演示裝置，其特徵在於該失重演示裝置由定位控制夾(1)、支架系統、以及處在支架系統所構築空間內並在定位控制夾(1)控制下可以相對於支架系統作垂直落體運動的失重機構組成。
2.根據權利要求1所述的失重演示裝置，其特徵在於所述支架系統由支架上板(2)、支架立柱(6)、支架底板(8)和底腳(7)組成，支架上板(2)和支架底板(8)分別處在支架立柱(6)兩側並由支架立柱(6)聯接為一體，底腳(7)的一端與支架底板(8)連接，底腳(7)的另一端的端面與支架立柱(6)靠近支架底板(8)一端端面共處在一個平面內，支架系統組成部件之間固定連接。
3.根據權利要求1所述的失重演示裝置，其特徵在於所述失重機構由拉索(3)、重物(4)、拉板(5)、脫拽物(9)、彈性物(10)和飛出物(11)組成；處在支架系統所圍成立體空間中的拉板(5)由夾固在定位控制夾(1)上的拉索(3)拉抻為水平狀，置放在拉板(5)上的飛出物(11)末端連接的脫拽物(9)被重物(4)壓固在拉板(5)上，一端部固定在拉板(5)上的彈性物(10)在飛出物(11)的抵持下給予飛出物(11)一朝向飛出物(11)前部的作用力。
4.一種利用以上權利要求所述失重演示裝置的演示方法，其特徵在於該演示方法由以下步驟組成A、將拉抻拉板(5)的拉索(3)上端穿越支架上板(2)後，由定位控制夾(1)夾緊固定並調整拉板(5)為水平狀，將飛出物(11)放在拉板(5)上並將其末端連接的脫拽物(9)通過重物(4)壓緊在拉板(5)上，將飛出物(11)抵持在彈性物(10)上並通過調整重物(4)壓緊脫拽物(9)的位置使彈性物(10)產生一作用於飛出物(11)且方向朝向飛出物(11)前部的彈力。B、取消定位控制夾(1)對拉索(3)的固定力。
全文摘要
一種失重演示裝置及其演示方法，由定位控制夾、支架系統及失重機構組成；支架系統由上板、立柱、底板和底腳組成，上板和底板分處在立柱兩側，底腳一端連底板，另端端面與立柱一端面共處一平面。失重機構由拉索、重物、拉板、脫拽物、彈性物和飛出物組成；拉板由夾固在控制夾上的拉索拉抻為水平狀，其上的飛出物末端所連脫拽物被重物壓在其上，固定在拉板上的彈性物給予飛出物一作用力。該演示方法包括以下步驟調整拉板為水平狀，將飛出物放在拉板上並將其末端連接的脫拽物通過重物壓緊在拉板上，將飛出物抵持在彈性物上並通過調整重物壓緊脫拽物的位置使彈性物產生一作用於飛出物且方向朝向飛出物前部的彈力；取消定位控制夾對拉索的固定力。
文檔編號G09B23/08GK101042814SQ2006100250
公開日2007年9月26日 申請日期2006年3月23日 優先權日2006年3月23日
發明者蔡文學, 姚成興 申請人:上海市嘉定區第二中學