一种自由落体演示装置的制作方法

本发明涉及科普教学演示器材领域，具体涉及一种自由落体演示装置。

背景技术：

物体只在重力的作用下，初速度为零的运动，叫做自由落体运动。所谓只在重力的作用下，意味着物体在运动时不受到空气阻力的作用，所以，要想演示自由落体运动，必须让物体在真空环境下以速度为零状态开始的运动。在真空环境下，质量大和质量小的物体同时做自由落体运动时，两者下落速度是一样的。

技术实现要素：

本发明提供一种自由落体演示装置，包括真空管和两个质量不等的小球，两个小球可以在真空管内做自由落体运动。

具体的，真空管为h型真空管，两个质量不等的小球分别是实心塑料球和空心塑料球，实心塑料球和空心塑料球体积相同，实心塑料球的质量是空心塑料球的质量的10倍以上。

具体的，一种自由落体演示装置，包括：支撑板、支架、第一容置槽、第一档杆、.第一档杆旋转轴、第一档杆档块、真空管连接部、第二档杆、.第二档杆旋转轴、第二档杆档块、第二容置槽、第三容置槽、第三档杆、第三档杆旋转轴、第三档杆档块、第四档杆、第四档杆旋转轴、第四档杆档块、配重块、第四容置槽、第一控制磁体、第一控制磁体旋转轴、第二控制磁体、第二控制磁体旋转轴。

具体的，支架上下各有两个支撑板，上方的两个支撑板处于同一水平线上，下方的两个支撑板处于同一水平线上，支架上通过真空管连接部安装有一个透明玻璃材料制作的h型真空管，h型真空管左下方连接有第一容置槽，左上方连接有第二容置槽，右上方连接有第三容置槽，右下方连接有第四容置槽，位于下方的两个容置槽内放置配重块，以保证h型真空管呈铅直状态。

h型真空管内部的左下方通过第一档杆旋转轴安装有第一档杆以及防止第一档杆旋转时击打h型真空管的第一档杆档块；h型真空管内部的左上方通过第二档杆旋转轴安装有第二档杆以及防止第二档杆旋转时击打h型真空管的第二档杆档块；h型真空管内部的右上方通过第三档杆旋转轴安装有第三档杆以及防止第三档杆旋转时击打h型真空管的第三档杆档块；h型真空管内部的右上方通过第四档杆旋转轴安装有第四档杆以及防止第四档杆旋转时击打h型真空管的第四档杆档块。

第一档杆、第二档杆、第三档杆、第四档杆由条形磁铁制作而成。第一档杆旋转轴位于第一档杆中间偏向于s级的位置，第二档杆旋转轴位于第二档杆中间偏向于s级的位置，第三档杆旋转轴位于第三档杆中间偏向于n级的位置，第四档杆旋转轴位于第四档杆中间偏向于n级的位置。

位于第二档杆和第三档杆中间具有第一控制磁体，第一控制磁体通过第一控制磁体旋转轴可旋转地安装在支架上，位于第一档杆和第四档杆中间具有第二控制磁体，第二控制磁体通过第二控制磁体旋转轴可旋转地安装在支架上。

当第一控制磁体旋转到n级在左、s级在右的状态时，在磁力的作用下，第二档杆和第三档杆呈水平状态，第二档杆将实心塑料球挡住，第三档杆将空心塑料球挡住，使得实心塑料球和空心塑料球处于静止状态。

当第一控制磁体旋转到s级在左、n级在右的状态时，在磁力的作用下，第一档杆和第四档杆呈倾斜状态。

自由落体演示装置使用过程如下：当要释放实心塑料球和空心塑料球让其作自由落体运动时，操作者需要旋转第一控制磁体使得其s级在左、n级在右，此时，在磁力的作用下，第二档杆和第三档杆呈倾斜状态，实心塑料球和空心塑料球同时下落，由于是在真空环境下，实心塑料球和空心塑料只受到重力作用，两者下落速度相同，最后同时落入h型真空管下方的凹槽内，此时旋转第二控制磁体使得其n级在左、s级在右，在磁力的作用下，第一档杆和第四档杆呈水平状态，第一档杆将实心塑料球挡住，第四档杆将空心塑料球挡住。当要进行下一次自由落体运动的演示时，只需要将装置上下翻转过来，重复上述过程便可以。

本发明的有益效果如下：（1）本发明的自由落体演示装置可以在真空状态下演示不同质量的小球同时以初速度为零的状态开始做自由落体运动；（2）本发明的自由落体演示装置上下对称，上下都设置有处于同一水平线上的支撑板，在进行一次自由落体运动演示后，可以将装置上下颠倒过来，进行下一次自由落体运动演示。

附图说明

图1-一种自由落体演示装置的结构示意图。

图2-一种自由落体演示装置的真空管上部局部放大图。

图3-一种自由落体演示装置的真空管下部局部放大图。

图4a-一种自由落体演示装置的使用过程示意图。

图4b-一种自由落体演示装置的使用过程示意图。

图4c-一种自由落体演示装置的使用过程示意图。

图4d-一种自由落体演示装置的使用过程示意图。

图4e-一种自由落体演示装置的使用过程示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

一种自由落体演示装置，包括：1.支撑板、2.支架、3.第一容置槽、4.第一档杆、4-1.第一档杆旋转轴、4-2.第一档杆档块、5.真空管连接部、6.第二档杆、6-1.第二档杆旋转轴、6-2.第二档杆档块、7.实心塑料球、8.第二容置槽、9.第三容置槽、10.空心塑料球、11.第三档杆、11-1.第三档杆旋转轴、11-2.第三档杆档块、12.第四档杆、12-1.第四档杆旋转轴、13-2.第四档杆档块、13.配重块、14.第四容置槽、15.第一控制磁体、15-1.第一控制磁体旋转轴、16.第二控制磁体、16-2.第二控制磁体旋转轴。

支架上下各有两个支撑板，上方的两个支撑板处于同一水平线上，下方的两个支撑板处于同一水平线上，支架上通过真空管连接部安装有一个透明玻璃材料制作的h型真空管，h型真空管左下方连接有第一容置槽，左上方连接有第二容置槽，右上方连接有第三容置槽，右下方连接有第四容置槽，位于下方的两个容置槽内放置配重块，以保证h型真空管呈铅直状态。

h型真空管内部的左下方通过第一档杆旋转轴安装有第一档杆以及防止第一档杆旋转时击打h型真空管的第一档杆档块；h型真空管内部的左上方通过第二档杆旋转轴安装有第二档杆以及防止第二档杆旋转时击打h型真空管的第二档杆档块；h型真空管内部的右上方通过第三档杆旋转轴安装有第三档杆以及防止第三档杆旋转时击打h型真空管的第三档杆档块；h型真空管内部的右上方通过第四档杆旋转轴安装有第四档杆以及防止第四档杆旋转时击打h型真空管的第四档杆档块。

第一档杆、第二档杆、第三档杆、第四档杆由条形磁铁制作而成。第一档杆旋转轴位于第一档杆中间偏向于s级的位置，第二档杆旋转轴位于第二档杆中间偏向于s级的位置，第三档杆旋转轴位于第三档杆中间偏向于n级的位置，第四档杆旋转轴位于第四档杆中间偏向于n级的位置。

位于第二档杆和第三档杆中间具有第一控制磁体，第一控制磁体通过第一控制磁体旋转轴可旋转地安装在支架上，位于第一档杆和第四档杆中间具有第二控制磁体，第二控制磁体通过第二控制磁体旋转轴可旋转地安装在支架上。

如图2所示，当第一控制磁体旋转到n级在左、s级在右的状态时，在磁力的作用下，第二档杆和第三档杆呈水平状态，第二档杆将实心塑料球挡住，第三档杆将空心塑料球挡住，使得实心塑料球和空心塑料球处于静止状态。

如图3所示，当第一控制磁体旋转到s级在左、n级在右的状态时，在磁力的作用下，第一档杆和第四档杆呈倾斜状态。

自由落体演示装置使用过程如下：当要释放实心塑料球和空心塑料球让其作自由落体运动时，操作者需要旋转第一控制磁体使得其s级在左、n级在右，此时，在磁力的作用下，第二档杆和第三档杆呈倾斜状态（如图4b所示），实心塑料球和空心塑料球同时下落（如图4c所示），由于是在真空环境下，实心塑料球和空心塑料只受到重力作用，两者下落速度相同，最后同时落入h型真空管下方的凹槽内（如图4d所示），此时旋转第二控制磁体使得其n级在左、s级在右，在磁力的作用下，第一档杆和第四档杆呈水平状态（如图4e所示），第一档杆将实心塑料球挡住，第四档杆将空心塑料球挡住。当要进行下一次自由落体运动的演示时，只需要将装置上下翻转过来，重复上述过程便可以。

为了演示不同质量的物体在真空下做自由落体运动时的速度是相同的，设置实心塑料球和空心塑料球体积相同，实心塑料球的质量是空心塑料球的质量的10倍以上。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。