[发明专利]一种多功能弹射演示装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种演示装置，特别是涉及一种多功能弹射演示装置。

背景技术

目前中学生的课外实验和小制作是今年来教学研究和教学出现的一种新的实验形式。课外实验和小制作能够使学生很清晰的验证多个规律，能把课内学习的知识和日常生活中丰富多彩的物理世界联系起来，提供观察自然、探索世界奥妙的契机。着力点在于培养学生的创新意识，自我设计实验和动手制作器材的能力，了解物理学与其它学科的联系，加强理论联系实际，有利于中学教育从应试教育向素质教育转化。在课外实验中，关于验证平抛运动中竖直方向上的分量为自由落体运动这个定律时缺少相应的演示装置。现有的装置反映迟钝，碰撞发生的轨迹模糊，没法很好的让学生捕捉到，实验效果差。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种用激光指示棒作瞄准器，光路清晰；实验反应灵敏、迅速；碰撞发声清脆且运动轨迹直观明了的多功能弹射演示装置。

为解决上述技术问题，本发明多功能弹射演示装置，包括做平抛运动的玻璃小球5、弹射该玻璃小球5的弹射装置、托载该玻璃小球5的玻璃管4和做自由落体的铁球8，其特征在于：在所述的玻璃管4的右端端口处设有一个沟型开关6，在所述的铁球8的上端设有一个电路通断使铁球8降落的电磁铁7，所述沟型开关6与电磁铁7电连接；所述的弹射装置包括玻璃管4、弹簧3、拉线2和激光指示棒1，在所述的玻璃管4的左端中心钻有一直径为0.2cm的小孔，拉线2从孔穿入并与弹簧3的右端连接，所述的激光指示棒1、玻璃小球5和铁球8，呈现三点一线；所述的沟型开关6包括发光器与受光器，该发光器与受光器都装在检测头内，检测端开有一个槽，发光器和受光器分别装在槽的上面和下面；所述的沟型开关6的发光器所用的光源为红外线；所述的沟型开关6有光学系统、发光器、受光器、放大器、光电调制和开光输出电路。

与现有技术相比，本发明的优点是：光路清晰；实验反应灵敏、迅速；碰撞发声清脆且运动轨迹直观明了。学生可亲手操作，实验效果较好。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细说明：

图1为本发明多功能弹射演示装置的结构示意图；

图2为本发明多功能弹射演示装置的沟型开关的电路图；

图3为本发明多功能弹射演示装置的沟型开关的结构示意图；

图4为本发明多功能弹射演示装置的演示实验图。

图中：1、激光指示棒，2、拉线，3、弹簧，4、玻璃管，5、玻璃小球，6、沟型开关，7、电磁铁，8、铁球。

具体实施方式

如图1所示，在玻璃管4的左端中心钻一直径约为0.2cm的小孔，拉线2从孔穿入并与弹簧3的右端连接，在玻璃管4的右端安装沟型开关6控制电磁铁。使用时让激光通过激光指示棒1、玻璃小球5瞄准铁球8，呈现三点一线。用力拉拉线2，弹簧3被压缩，释放拉线2，弹簧3迅速伸长，小球5被弹出。当小球5冲到玻璃管4的右端端口处时，挡住沟型开关6槽口内的红外线，闭合电路中断，铁球8随即自由下落，实现了平抛玻璃小球5和自由落体铁球8同时下落。

如图2、图3所示，沟型光电开关6内部结构如下：发光器与受光器都装在检测头内，检测端开有一个槽，发光器和受光器就分别装在槽的上面和下面。所用的光源有红外线和可见光两种，本装置应用红外线。被测物体从槽内通过阻挡光线时，光电开关动作。光电开关内有光学系统、发光器、受光器、放大器、光电调制和开光输出电路。输出为4线式。亮通或暗通、常开或常闭由设计者根据说明自选，可供负载电流为100mA，开光频率为100HZ，灵敏度可调且工作稳定可靠，使用方便。按图2所示连接外电路，电源接棕蓝两线，电磁铁接棕黑之间，此时应为亮通，电磁铁工作将铁球吸住。安装好后应在现场进行灵敏度调节，使玻璃球挡住红外线时开关在最佳动作阀指下工作，保证开关工作稳定可靠。

演示在同一高度作自由落体和平抛运动的物体同时落体。实验时使电磁铁支架紧靠弹簧枪出口旁，调节两球位置，使球心距地面高度相同。弹射后听到两球同时落地的碰撞声。改变弹簧压缩量，使射出的玻璃球初速度增大，多次实验结果相同；这表明平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，水平方向速度大小并不影响平抛物体在竖直方向上的运动。

演示平抛射击物体，在子弹出枪口的同时让靶从静止开始下落；这仍是一个物体做平抛运动，一个物体同时在相同高度处自由下落。只要子弹瞄准靶，两小球落地以前在空中某点相碰，根据运动的合成与分解可得它们必定同时到达两条轨迹的交点，碰撞在这交点处发生。这说明在相等时间内它们下降的距离相同，小球下落高度并不因为水平方向上的运动而又任何改变。

如图4所示：演示射击物体与水平面成一夹角，瞄准铁球射击，在第一象限实验很容易证明它们也必定碰撞，且百发百中，可激发学生寻求碰撞的理论根据——力的独立作用原理(验证力的独立作用原理)。