匀速直线运动演示装置的制作方法

allin2026-07-16  111


本技术涉及一种匀速直线运动演示装置,属于实验器材。


背景技术:

1、抛体运动是指对物体以一定的初速度(不为0)向空中抛出,仅在重力作用下物体所做的运动。抛体运动包括平抛运动(沿水平方向抛出)、斜抛运动(物体抛出时的速度不沿水平方向)等。根据受力特点和运动的合成与分解,平抛运动和斜抛运动均可分解成水平方向匀速直线运动、以及竖直方向匀变速直线(自由落体运动)运动。

2、在物理教学时,老师通常会结合相应的实验装置进行演示,帮助学生们充分理解相关知识点。但是,在抛体运动的(平抛运动、斜抛运动)教学中,还没有一个很好的实验装置来演示平抛或斜抛运动水平方向匀速直线运动。


技术实现思路

1、本实用新型的目的是提供一种匀速直线运动演示装置,用于演示平抛运动在水平方向做匀速直线运动。

2、本实用新型的技术方案如下:

3、匀速直线运动演示装置,其特征是,包括:平抛物体(采用实心金属球)、丝杆滑台机构、弹射机构、控制器,控制器用于控制步进电机的运行、以及控制电磁推杆的弹射与复位。

4、其中,丝杆滑台机构包括:丝杆、与丝杆螺纹连接的滑台、以及支撑丝杆的底板。所述丝杆的两端转动装配于底板,所述滑台中部设有与丝杆螺纹配合的螺纹孔;所述滑台底部设有凹槽,所述底板延其长度方向的两侧边分别设置台阶面,以与滑台底部凹槽滑动配合;步进电机驱动连接丝杆,通过步进电机驱动丝杆,带动滑台沿丝杆做匀速直线运动。

5、弹射机构包括:电磁推杆、以及位于电磁推杆上方的储物部;所述电磁推杆安装固定于滑台顶部,所述储物部设有用于存放平抛物体的内部腔室;所述电磁推杆从内部腔室的底部伸入,以向上弹射平抛物体,所述电磁推杆的推杆端面为与实心金属球匹配的弧面。

6、采用上述方案,实验开始前,将实心金属球置于储物部的内部腔室内;启动步进电机,使滑台、实心金属球同步做匀速直线运动;滑台运行一定时间后,启动电磁推杆,推杆从储物部内部腔室的底部向上伸,将位于内部腔室的实心金属球弹出;经过一定时间后,实心金属球落回到储物部的内部腔室。

7、实心金属球被弹射出去后,瞬间到达最高点,之后做平抛运动。实心金属求从弹射到达的最高点,到掉落在弹射机构中的一定时间内,由于惯性作用,实心金属球与滑台有相同水平方向的运动速度,且滑台做匀速直线运动,因此,实心金属球在水平方向的运动是匀速直线运动,验证了平抛运动在水平方向做匀速直线运动。

8、进一步的,所述底板在丝杆的两端分别设有限位开关,两个限位开关分别连接控制器,限位开关用于限制滑台运动范围,当感测到滑台位置时,通过控制器关停步进电机,使滑台不再位移。

9、进一步的,所述内部腔室贯穿整个储物部,由下而上依次包括:小直径腔、大直径腔、喇叭腔。小直径腔的内径大于电磁推杆的推杆外径,并小于实心金属球的外径,其长度小于推杆的伸出长度;大直径腔的内径略大于与实心金属球的外径,喇叭腔内径由下而上逐渐增大,喇叭腔内设有缓冲层。

10、进一步的,所述电磁推杆为分合闸电磁铁,所述电磁推杆通过座体分别连接滑台、储物部;所述座体包括两块平直板,两块平直板的底部分别固接于滑台顶部,中部夹持固定电磁推杆,上部分别与储物部固接。

11、本实用新型结构简单合理,操作便捷,通过步进电机的匀速运行,实现实心金属球在平抛运动中,在水平方向上做匀速直线运动,通过实心金属球在电磁推杆作用下从弹射机构中弹出,最终又回到弹射机构中,证明了平抛运动在水平方向,因惯性作用,与做匀速直线运动的滑台运动特征相同,其在水平方向的运动是做了匀速直线运动。



技术特征:

1.匀速直线运动演示装置,其特征是,包括:

2.根据权利要求1所述的匀速直线运动演示装置,其特征是,所述底板在丝杆的两端分别设有限位开关,两个限位开关分别连接控制器。

3.根据权利要求1所述的匀速直线运动演示装置,其特征是,所述平抛物体采用实心金属球。

4.根据权利要求3所述的匀速直线运动演示装置,其特征是,所述电磁推杆的推杆端面为与实心金属球匹配的弧面。

5.根据权利要求3所述的匀速直线运动演示装置,其特征是,所述内部腔室贯穿整个储物部,由下而上依次包括:

6.根据权利要求5所述的匀速直线运动演示装置,其特征是,所述喇叭腔内设有缓冲层。

7.根据权利要求1所述的匀速直线运动演示装置,其特征是,所述电磁推杆为分合闸电磁铁。

8.根据权利要求1所述的匀速直线运动演示装置,其特征是,所述电磁推杆通过座体分别连接滑台、储物部;所述座体包括两块平直板,两块平直板的底部分别固接于滑台顶部,中部夹持固定电磁推杆,上部分别与储物部固接。


技术总结
匀速直线运动演示装置,属于实验器材技术领域。包括:平抛物体、丝杆滑台机构、弹射机构、控制器。丝杆滑台机构包括:丝杆、滑台、底板;步进电机驱动连接丝杆,带动滑台沿丝杆做匀速直线运动。弹射机构包括电磁推杆、储物部;电磁推杆安装固定于滑台顶部,储物部设有存放平抛物体的内部腔室;电磁推杆从内部腔室的底部伸入,以向上弹射平抛物体。本技术结构简单合理,操作便捷,通过实心金属球在电磁推杆作用下从弹射机构中弹出,最终又回到弹射机构中,证明了平抛运动在水平方向,因惯性作用,与做匀速直线运动的滑台运动特征相同,其在水平方向的运动是做了匀速直线运动。

技术研发人员:陈嘉阳
受保护的技术使用者:陈嘉阳
技术研发日:20231031
技术公布日:2024/10/31
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