專利名稱：多功能平拋運動儀的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于物理教學實驗儀器，涉及一種平拋運動儀。
物理教學中，演示并驗證平拋運動規律的現有實驗儀器有“平拋豎落儀”、“平拋運動分解儀”、“碰撞實驗器”(見《中學物理實驗儀器》，1982年10月由北京出版社出版)。“平拋豎落儀”雖然結構簡單，但是功能單一，只能驗證平拋運動豎直方向上的分運動是自由落體運動。“平拋運動分解儀”雖然功能有所增加，既能驗證平拋運動豎直方向的分運動是自由落體運動，又能驗證水平方向的分運動是勻速直線運動，但是結構較復雜，價格偏高，更主要的是儀器的設計原理超出了學生的知識水平和理解能力(中學生對光電門不了解)，給實驗現象的解釋造成障礙，此外，使用時安裝調試繁瑣、費時，也不便于描繪平拋運動的軌跡。“碰撞實驗器”主要驗證彈性碰撞規律，由于小球從軌道上滾下開始做平拋運動，所以可以用來描繪球做平拋運動的軌跡，但使用該儀器研究平拋運動規律存在以下問題(1)描軌跡用的小豎板與儀器主體是分離結構、組裝費時且難于調整來符合實驗要求；(2)小豎板未用機械方法固定，且實驗時把小球打在小豎板上的點作為軌跡點，因而實驗誤差太大。
1990年第1期《物理實驗》介紹了一種“研究平拋物體運動實驗的新設計”(第21頁)，該設計提供的儀器由底座、軌道、軌道支承、運動軌跡描繪裝置構成、運動軌跡描繪裝置包括一塊具有橫梁的木板和指針，仍然與儀器主體是分離結構，實驗時臨時組裝，因此同樣存在組裝費時、使用不方便的問題，此外，該儀器不能用實驗描出平拋運動的初始點及附近相當長一段的軌跡點，使所描繪的運動軌跡存在較大誤差。
本實用新型的目的在于克服已有技術的不足，提供一種功能全、結構簡單、使用方便、實驗誤差小的平拋運動儀，以提高教學質量、使學生達到教學大綱所要求的實驗能力。
本實用新型是對現有平拋運動實驗儀器的一種改進，由底座、軌道、軌道支承、小球、運動軌跡描繪裝置、運動分解判斷裝置和水平檢測調整裝置構成。
本實用新型的具體結構由下面的實施例及其附圖給出。
圖1為本實用新型的結構簡圖；圖2為平拋運動分解軌道的主視圖；圖3為平拋運動分解軌道的俯視圖；圖4為A－A剖面圖；圖5為B－B剖面圖；圖6為底座的結構圖。
本實施例中，軌道為兩套，一套是平拋運動軌道(10)，一套是平拋運動分解軌道(8)，均由弧形槽和平直槽構成。平拋運動軌道為單軌道，起始端設置有小球初始位置確定板(11)，用螺釘(12)固定；平拋運動分解軌道由自由落體運動軌道(25)、平拋運動軌道(26)、勻速直線運動軌道(27)組成，三條軌道為整體結構，起始端安裝有一共用的小球控制閘(14)、自由落體運動軌道(25)的末端設置有豎落釋放機構(15)，該機構由推桿和彈性鋼片組成。
運動軌跡描繪裝置由描點板(4)、定位螺釘(3)、夾紙板(2)、坐標板(5)、指示針(24)組成。坐標板(5)兼作軌道支承，其形狀為1／4圓、靠近直角邊的板面上開有一裝配用的矩形孔(9)；描點板(4)為矩形板，其中部開有一矩形孔，該孔的尺寸與坐標板(5)的直角邊形成的矩形面相匹配。
運動分解判斷裝置由描點板(4)、水平響板(7)、豎落響板(18)組成。
水平檢測調整裝置由掛釘(17)、鉛垂體(20)、基準尖(21)、調節螺母(23)組成。
底座(1)為矩形板，其上設置有儲藏槽(28)和安裝槽(29)，儲藏槽用來放置小球和指示針。
組裝時，描點板(4)與安裝在底座(1)上的水平軸(22)鉸接(水平軸(22)在底座(1)上的安裝位置應保證描點板(4)垂直于底座(1)時，與平拋運動軌道(10)末端的距離為小球半徑)，座標板(5)穿過描點板(4)上的矩形孔鉛垂地固定在底座(1)上，定位螺釘(3)擰入描點板(4)側面的螺孔內，夾紙板(2)安裝在描點板(4)的板面上，平拋運動軌道(10)、平拋運動分解軌道(8)、豎落響板(18)通過螺栓(13)、(16)、(19)平行地安裝在座標板(5)的矩形孔(9)處(可沿矩形孔上下調節安裝位置)，水平響板(7)安裝在平拋運動分解軌道的勻速直線運動軌道(27)上，掛釘(17)安裝在座標板(5)的側面，其上懸掛鉛垂體(20)，基準尖(21)安裝在底座(1)的上表面、調節螺母(23)安裝在底座(1)底部。
制作時，底座(1)、描點板(4)既可選用硬木質材料又可選用鋁，坐標板(5)可選用層板，軌道可選用鋁，豎落響板、水平響板可選用碳素鋼。
本實用新型能完成平拋運動分解實驗、平拋運動軌跡描繪實驗、各種彈性碰撞實驗，其使用方法如下1.平拋運動分解實驗①調整調節螺母(23)，使鉛垂體(20)與基準尖(21)正對；②安裝平拋運動分解軌道(8)、豎落響板(18)；③轉動描點板(4)，用定位螺釘(3)將其固定在適當的位置；④將小球放入平拋運動軌道(26)，并使其位于小球控制閘(14)內，啟動控制閘，小球作平拋運動，在描點板的復習紙下的白紙上打上一點；⑤調節水平響板(7)，使其與所得點在同一豎直平面內、調節豎落響板(18)，使其上表面與所得點在同一水平平面內；⑥在自由落體軌道(25)的豎落釋放機構(15)中放好小球，然后再在小球控制閘(14)內的各軌道上放好小球、啟動小球控制閘(14)，則可根據三小球與豎落響板(18)、描點板(4)、水平響板(7)接觸時產生的響聲來驗證三小球分別作自由落體運動、平拋運動和勻速直線運動，從而說明平拋運動在豎直方向的分運動是自由落體運動，在水平方向的分運動是勻速直線運動。
2.平拋運動軌跡描繪實驗①調整調節螺母(23)，使鉛垂體(20)與基準尖(21)正對；②安裝平拋運動軌道(10)；③在描點板(4)上放好白紙、復寫紙，并用夾紙板(2)固定；④轉動描點板(4)，使其與底座(1)垂直并與平拋運動軌道(10)末端的距離為小球半徑；⑤將小球靠近小球初始位置確定板(11)釋放，在描點板上打出一點，該點的球心位置即為軌跡的初始點，用指示針(24)在座標板(5)上確定球心的位置，即軌跡點；⑥依次轉動描點板(4)，用同樣方法即可確定其它軌跡點；⑦用曲線板將所有的軌跡點連接起來即得平拋運動的軌跡；⑧根據軌跡及坐標板(5)板面上的坐標網進行測量、分析，即可找出平拋運動規律。
3.各種彈性碰撞實驗①將描點板(4)放置在底座(1)上固定；②調整調節螺母(23)，使鉛垂體(20)與基準點(21)正對；
③在描點板(4)上放好白紙、復寫紙，并用夾紙板(2)固定；④安裝好軌道，進行碰撞實驗。
本實用新型具有以下優點1.儀器為整體結構，所有部件均定位準確、便于組裝，因而操作簡便實驗時能實現教學大綱要求，使學生把主要精力用于觀察、測量、讀數和分析實驗數據。
2.結構簡單、緊湊，便于制造、保管。
3.在平拋運動分解實驗中，學生能直觀地觀察運動狀況及實驗現象、易于理解實驗原理，完成整個實驗的時間比現有的“平拋運動分解儀”縮短6～8分鐘，并且可以用不同的初速度進行多次實驗驗證。
4.在平拋運動軌跡描繪實驗中，能迅速準確地確定軌跡點、完成描繪任務，特別是能用實驗手段確定軌跡的初始點及初始點附近的軌跡點、因而所描軌跡誤差小，此外，坐標板為學生觀察、讀數、分析數據帶來了方便，與現有實驗儀器相比，可縮短實驗時間約40分鐘，每一小組可節約白紙1／4張。
5.功能多，成本低。
權利要求1.一種多功能平拋運動儀，包括底座(1)、軌道、軌道支承、小球，其特征在于還包括運動軌跡描繪裝置、運動分解判斷裝置和水平檢測調整裝置。
2.根據權利要求1所述的平拋運動儀，其特征在于①軌道為兩套，一套是平拋運動軌道(10)、一套是平拋運動分解軌道(8)，②運動軌跡描繪裝置由描點板(4)、定位螺釘(3)、夾紙板(2)、坐標板(5)、指示針(24)組成，坐標板(5)兼作軌道支承，其形狀為 1/4 圓，靠近直角邊的板面上開有一裝配用的矩形孔(9)，描點板(4)為矩形板，其中部開有一矩形孔，該孔的尺寸與坐標板(5)的直角邊形成的矩形面相匹配，③運動分解判斷裝置由描點板(4)、水平響板(7)、豎落響板(18)組成，④水平檢測調整裝置由掛釘(17)、鉛垂體(20)、基準尖(21)、調節螺母(23)組成，⑤組裝時，描點板(4)與安裝在底座(1)上的水平軸(22)鉸接，座標板(5)穿過描點板(4)上的矩形孔鉛垂地固定在底座(1)上，定位螺釘(3)擰入描點板(4)側面的螺孔內，夾紙板(2)安裝在描點板(4)的板面上，平拋運動軌道(10)、平拋運動分解軌道(8)、豎落響板(18)通過螺栓(13)、(16)、(19)平行地安裝在座標板(5)的矩形孔(9)處(可沿矩形孔上下調節安裝位置)，水平響板(7)安裝在平拋運動分解軌道的勻速直線運動軌道(27)上，掛釘(17)安裝在座標板(5)的側面，其上懸掛鉛垂體(20)，基準尖(21)安裝在底座(1)的上表面，調節螺母(23)安裝在底座(1)底部。
3.根據權利要求2所述的平拋運動儀，其特征在于①平拋運動軌道(10)為單軌道，起始端設置有小球初始位置確定板(11)，②平拋運動分解軌道(8)由自由落體運動軌道(25)、平拋運動軌道(26)、勻速直線運動軌道(27)組成，三條軌道為整體結構，起始端安裝有一共用的小球控制閘(14)，自由落體運動軌道(25)的末端設置有豎落釋放機構(15)，③平拋運動軌道(10)、平拋運動分解軌道(8)均由弧形槽和平直槽構成。
4.根據權利要求1、2、3所述的平拋運動儀，其特征在于底座(1)上設置有儲藏槽(28)。
專利摘要多功能平拋運動儀，包括底座、軌道、軌道支承、小球、運動軌跡描繪裝置、運動分解判斷裝置和水平檢測調整裝置。該儀器結構簡單、緊湊，易于制造、保管，功能多(能完成平拋運動分解實驗、平拋運動軌跡描繪實驗、各種彈性碰撞實驗)、成本低，操作簡便、實驗誤差小，與現有實驗儀器相比，平拋運動分解實驗可縮短時間6～8分鐘，平拋運動軌跡描繪實驗可縮短時間約40分鐘，此外，學生能直觀地觀察實驗現象、易于理解實驗原理。
文檔編號G09B23/00GK2072711SQ9021279
公開日1991年3月6日 申請日期1990年6月25日 優先權日1990年6月25日
發明者成太華, 廖國舉 申請人:成太華, 廖國舉