专利名称：牛顿第二定律演示装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及教育演示用具，具体说是一种牛顿第二定律演示装置。
牛顿第二定律是物理力学部分的重要内容，这一规律比较抽象，它的引入须通过演示实验得出，而且是其它任何教学手段所不能代替的。按照高中物理教材演示实验而生产的教学用具是两个具有一定质量的演示小车和与小车配置使用的牵拉绳、固定滑轮及砝码而构成的演示装置。使用时需将两个小车放置在平整光滑的桌面上，将滑轮固定在桌角处，装配好牵拉绳和砝码并配置铁夹测量尺进行演示实验。存在的问题是实验演示不易操作，学生观察实验也不方便，特别是小车运行后准确停止的控制较困难，使实验误差较大。为解决演示小车准确停止的问题，在演示实验中有采用穿孔嵌套管作为小车停止控制装置的，但其效果仍不能令人满意。
本实用新型的目的在于针对上述问题，而提供一种操作灵活方便、演示准确可靠、现象明显易于观察的牛顿第二定律演示装置。
实现上述目的的技术方案是一种牛顿第二定律演示装置，它包括两个具有一定质量的演示小车，两个小车分别置于经支架在竖直方向平等架起的一对上下轨道上。在上下两个轨道的前端分别固定有定滑轮，后端分别连接有一支撑框。在其支撑框内前部设置有一竖置的环形永磁铁，后部装配有一与环形永磁铁相对应的由铁芯和线圈组装而构成的电磁体，在电磁体与环形永磁铁之间设置有一球面与环形永磁铁内环孔相吻合的铁球。在两个演示小车的前面和后面分别连接有牵引绳和拉绳，其前面的牵引绳通过固定定滑轮并配置钩码，后面的拉绳从环形永磁铁的内环孔中穿过。
本实用新型的技术方案还包括在支架的四个底脚处分别安装有调节螺母；支架的四根竖置支杆与平置的上下两轨道的相接处分别设置有连接螺栓，其后部支杆的螺栓连接孔为竖向长形孔。
本实用新型与现行的牛顿第二定律演示装置相比，具有控制精巧、灵活，操作方便，实验稳定准确，现象明显，方便观察的特点，能够有效地提高课堂教学的效果。
附图
是本牛顿第二定律演示装置结构主视图。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明如附图给出的，本装置具有两个后面和前面分别连接拉绳1和牵引绳3的演示小车2，该小车为具有一定质量的下面配置有四个行走轮的长方形箱体。两个演示小车分别放置在经支架7在竖直方向平行架起的一对上下轨道4的上面，其轨道上面设有与小车行走轮相配合的两条平行凸轨条，整个轨道为具有槽形截面的条形体。在轨道前侧面标记有刻度尺用于显示两小车的位置关系。上下两个轨道的前端分别固定安装有定滑轮6，两个轨道的后端分别连接有支撑框11。在各支撑框内的前部分别固定设置有一环形永磁铁13，在支撑框内的后部分别设置有与各自的环形永磁铁相对应的由铁芯外包线圈而构成的电磁体10，在电磁体与环形永磁铁之间放置有一球面可与环形永磁铁内环孔相吻合的铁球12。其连接在演示小车前面的牵引绳3通过安装在轨道前端的定滑轮6并配置有钩码8，连接在小车后面的拉绳1通过环形永磁铁的内环孔，并且由支撑框11上面开设的窗口中引出。在附图实施例中，支架7的四个底脚位置分别配置有旋钮式调节螺母9，可用于轨道的平衡调整及小车做匀速运动所需轨道坡度的调整。另外，在支架7的四根竖置支杆与平置的上下两轨道4的相接处分别设置有连接螺栓5，用于支架与轨道的连接固定，并且将后部支杆的螺栓连接孔设置成竖向的长形孔，用于微调轨道的坡度。考虑到调整操作的方便，同螺栓配置的螺母可采用松紧方便的元宝形螺母。
本装置使用时，将上下电磁体10的两个线圈串联，与10-12V的电源相连接，并在连接线路中配置双刀双掷开关，用于控制小车的运动和停止。当开关置于中间位置时，电磁体不通电，永磁铁吸引铁球，使铁球与环形永磁铁的内环孔吻合将拉绳卡住，两个小车处于静止。当双刀双掷开关置“开车”位置时，电磁铁通电产生强于永磁铁的吸引力，使铁球与环形永磁铁内环孔分离，两演示小车开始运行。当双刀双掷开关置“停车”位置时，电磁铁的两极对调，铁球在两同方向的磁力作用下重新与环形永磁铁的内环孔吻合，将拉绳卡住，两个演示小车同时停止运动。在上述过程中，调整两个小车的钩码及置于车上的砝码的质量，即可演示当物体质量一定时加速度a与作用力F成正比的关系，及当作用力一定时，加速度a与物体质量m成反比的关系。
权利要求1.一种牛顿第二定律演示装置，它包括两个具有一定质量的演示小车(2)和连接在小车后面的拉绳(1)、连接在小车前面并配置钩码(8)的牵引绳(3)以及用于支撑牵引绳通过的定滑轮(6)，其特征是两个演示小车(2)分别置于经支架(7)在竖直方向平行架起的一对上下轨道(4)上，上下两个轨道的前端分别固定有定滑轮(6)，两个轨道的后端分别连接有一支撑框(11)，在其支撑框内前部设置有一竖置的且内环孔通过小车拉绳(1)的环形永磁铁(13)，在支撑框内的后部装配有一与环形永磁铁相对应的由铁芯和线圈组装而构成的电磁体(10)，该电磁体与环形永磁铁之间设置有一球面与环形永磁铁内环孔相吻合的铁球(12)。
2.根据权利要求1所述的牛顿第二定律演示装置，其特征是在支架(7)的四个底脚处分别安装有调节螺母(9)。
3.根据权利要求1所述的牛顿第二定律演示装置，其特征是支架(7)的四根竖置支杆与平置的上下两轨道(4)的相接处分别设置有连接螺栓(5)，其后部支杆的螺栓连接孔为竖向长形孔。
专利摘要一种涉及教育演示用具的牛顿第二定律演示装置,它具有两个分别置于经支架在竖直方向平行架起的一对上下轨道上的演示小车,两个小车的前端设有定滑轮,后端连接有内设环形永磁铁、铁球和由铁芯及线圈组成的电磁体的支撑框,在两个小车的前面和后面分别连接有牵引绳和拉绳,并分别通过滑轮后配置钩码及由永磁铁内环孔中通过。本实用新型通过相配置的电源和双刀双掷开关改变电磁体的磁场方向,实现小车的运行和停止控制,从而简便、直观和准确地演示物体加速度、作用力和质量之间的关系。
文档编号G09B23/10GK2413328SQ9925745
公开日2001年1月3日 申请日期1999年12月8日 优先权日1999年12月8日
发明者王郁知, 王记通 申请人:王郁知