一種自由落體演示器的製作方法
2023-10-06 11:56:04 1
專利名稱：一種自由落體演示器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種教學儀器，即一種自由落體演示器。
背景技術：
在已有技術中，物理教材裡自由落體運動演示是用牛頓管演示的，但缺點是實驗時必須把管上下到來到去，學生看不清實驗現象。
實用新型內容本實用新型的目的是針對上述不足而提供一種演示清楚、使用方便的自由落體演示器。
本實用新型的技術解決方案是自由落體演示器包括玻璃管，玻璃管豎直固定在支架上，玻璃管的上下端各扣一個上蓋和下蓋，玻璃管的上端管裡安裝有爪極永磁同步電機，爪極永磁同步電機輸出軸上安裝了一個滑輪，滑輪上拴了一個吊線，吊線的下端拴了電磁鐵，玻璃管的下端管裡放了較重的幾個小軟鐵塊和幾個由磁帶上剪下來的小磁帶片，玻璃管的下端處還安裝有氣閥。玻璃管是長為1米左右，外直徑為5釐米左右，管臂厚2釐米～3釐米。玻璃管的兩端橫截面應整齊、光滑。爪極永磁同步電機的特點是轉速稍為慢，力矩較大，受到較大阻力時和重新開動時能反轉。玻璃管的下端管裡放了較重的幾個小軟鐵塊(如小螺帽等)和幾個小較輕物。小輕物是由磁帶上剪下來的小磁帶片。爪極永磁同步電機可以用220伏交流電源供電，電磁鐵可以用10伏左右的直流電源供電，並各有開關控制爪極永磁同步電機和電磁鐵。
本實用新型的優點是在物理教學中演示自由落體運動時，實現把實驗管豎直放置，能把實驗管理的小重物、輕小物同時自動吊到上端，然後又自動放開，使它們在同一高度，同一時刻落下，學生能非常清楚地看到小重物、輕小物的自由落體運動的現象，並能重複實驗，使用方便。
下面將結合附圖對本實用新型作進一步詳細描述
圖1是本實用新型的結構簡圖。
具體實施方式
參見圖1，自由落體演示器的玻璃管2豎直固定在支架1上。玻璃管2的上、下端分別扣上上蓋4和下蓋3，爪極永磁同步電機6放在玻璃管2的上端裡，並用固定金屬片8固定在上蓋4上。爪極永磁同步電機6的電源線通過上蓋4，並用膠密封蓋和線之間的縫隙。穿過的兩個導線13中，一個與開關17串聯後接到電源16的一個極上，另一個與電源16的另一個極連接。爪極永磁同步電機6的軸上安裝了滑輪7，滑輪7的軸與玻璃管2垂直，並在玻璃管2的中心軸位置上。滑輪7上拴一個1米左右長的細吊線11，吊線11下端吊電磁鐵9。電磁鐵9上的電源線分別與套在吊線11上的螺旋形導線10連接。螺旋形導線10具有伸縮性，所以它不影響電磁鐵的上下運動。螺旋形導線10的另兩端穿過上蓋4，並用膠密封蓋和線之間的縫隙，穿出的兩個導線12中，一個與開關19串聯後連接在電源的18的一個極上，另一個導線連接在電源18的另一個極上。玻璃管2下端裡放有幾個小軟鐵14和幾個小磁帶片15。玻璃管2下端安裝有氣閥5。用玻璃膠密封玻璃管2上下端與蓋之間的縫隙。
演示實驗操作是這樣的用真空泵從氣閥5中抽出玻璃管2裡的空氣。抽完空氣後，關閉氣閥5。閉合開關19一下，試看爪極永磁同步電機6的轉動方向， 因為爪極永磁同步電機6的轉動方向是不定向的。如果爪極永磁同步電機6的轉動方向使被滑輪7吊著的電磁鐵9向下運動，就繼續給爪極永磁同步電機6供電。當電磁鐵9落到玻璃管2的下端與小軟鐵14、小磁帶片15接觸時，就斷開開關17，使電磁鐵9停止運動。閉合開關19給電磁鐵9供電，使電磁鐵9帶磁性，電磁鐵9吸住小軟鐵14和小磁帶片15。閉合開關17給爪極永磁同步電機6供電，使滑輪7轉動，卷吊線11，電磁鐵9吸著小軟鐵14和小磁帶片15被吊上去。電磁鐵9吊到玻璃管2的上端之後，斷開開關17，使電磁鐵9停在玻璃管2的上端上。要演示自由落體運動時，斷開開關19，電磁鐵9沒有供電而失去磁性，原被電磁鐵9吸住的小軟鐵14和小磁帶片15在同一高度同一時刻脫離電磁鐵而落下。如果玻璃管2裡的真空度高，將看到較重物小軟鐵14和較輕物小磁帶片15同時落到玻璃管2的底部，這樣一次自由落體運動演示實驗結束。如果，再想看上述實驗現象，重複上述實驗操作就行了。如果打開氣閥5，往玻璃管2裡放進一些空氣，再做上述實驗，可以看到較重物小軟鐵14先落下，較輕物小磁帶片15後落下。
權利要求1.一種自由落體演示器，包括玻璃管(2)，其特徵在於玻璃管(2)豎直固定在支架(1)上，玻璃管(2)的上下端各扣一個上蓋(4)和下蓋(3)，玻璃管(2)的上端管裡安裝有爪極永磁同步電機(6)，爪極永磁同步電機(6)輸出軸上安裝了一個滑輪(7)，滑輪(7)上拴了一個吊線(11)，吊線(11)的下端拴了電磁鐵(9)，玻璃管(2)的下端管裡放了較重的幾個小軟鐵塊(14)和幾個由磁帶上剪下來的小磁帶片(15)，玻璃管(2)的下端處還安裝有氣閥(5)。
專利摘要本實用新型涉及一種教學儀器，即一種自由落體演示器。它包括玻璃管，玻璃管豎直固定在支架上，玻璃管的上下端各扣一個上蓋和下蓋，玻璃管的上端管裡安裝有爪極永磁同步電機，爪極永磁同步電機輸出軸上安裝了一個滑輪，滑輪上拴了一個吊線，吊線的下端拴了電磁鐵，玻璃管的下端管裡放了較重的幾個小軟鐵塊和幾個由磁帶上剪下來的小磁帶片，玻璃管的下端處還安裝有氣閥。在物理教學中演示自由落體運動時，實現把實驗管豎直放置，能把實驗管理的小重物、輕小物同時自動吊到上端，然後又自動放開，使它們在同一高度，同一時刻落下，學生能非常清楚地看到小重物、輕小物的自由落體運動的現象，並能重複實驗，使用方便。
文檔編號G09B23/00GK2538034SQ0127722
公開日2003年2月26日 申請日期2001年12月30日 優先權日2001年12月30日
發明者文國哲, 金用晤 申請人:文國哲, 金用晤