[发明专利]验证保守力做功与路径无关的实验装置

说明书

一种验证保守力做功与路径无关的实验装置，底板设置于两个支架之间的下部，底板两端分别与两支架的相对内侧固接；底板上表面上设置有至少两个内凹槽；两支架相对内侧的上部分别设置有相对应的限位块；横梁设置于两个支架之间的上部，横梁为可拆卸结构，它的两端搭设于限位块上；横梁上设置有至少两个通孔；通孔和内凹槽上下对应；通孔和内凹槽之间设置透明管道；透明管道包括直线管和曲线管；透明管道内部底面上设置有做功状态显示件，小球与做功状态显示件触接。这种实验装置结构简单，验证过程直观、精准，操作方便，能给阩提供直接的感性认识，成本低、效果好。

技术领域

本发明涉及一种教学工具，特别是涉及一种教学中验证保守力做功与路径无关的实验装置。

背景技术

日常生活中，公知的三大保守力为重力、电场力和弹力。在现实的物理教学过程中，通常验证上述的公知保守力做功与路径无关时，只用相关的公式进行推导，没有具体的实验装置能够进行直观且全面的验证。

经检索，中国专利“重力做功与路径无关演示装置(ZL2010205345829)”公开了一种验证重力做功与路径无关的演示装置，该装置虽然具体给出了物体在不同路径中的重力做功相同，但是，也只是展示了重力这一种保守力，对于其他的两种公知保守力的重力做功情况无法进行验证，功能比较单一。另外，该装置中，用于显示重力做功的是填装在通道底部盒体内的缓冲料，物料凹陷的程度很难用肉眼精准的看出来，虽然能够看出重力做功的大体情况，但是不能掌握其准确的做功情况，精准性较低，不能准确判断出不同路径与重力做功之间的精准关系。

发明内容

本发明是针对背景技术中提及的技术缺陷，提供一种能够精准、直观的验证出公知保守力做功与路径无关的装置。

为了实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种验证保守力做功与路径无关的实验装置，包括小球、支架、用于表示路径且竖直高度相同的透明管道，还包括底板、横梁、做功状态显示件；

所述底板设置于两个支架之间的下部，底板两端分别与两支架的相对内侧固接；底板上表面上设置有至少两个内凹槽；

两支架相对内侧的上部分别设置有相对应的限位块；

所述横梁设置于两个支架之间的上部，横梁为可拆卸结构，它的两端搭设于所述限位块上；横梁上设置有至少两个通孔；

所述通孔和所述内凹槽上下对应；通孔和内凹槽之间设置透明管道；所述透明管道包括直线管和曲线管；

所述透明管道内部底面上设置有做功状态显示件，小球与做功状态显示件触接。

作为优选方案：所述做功状态显示件为弹簧，弹簧与所述透明通道内壁间有间隙。

作为优选方案：所述透明管道为两端开口的中空管，其上端插装于所述横梁上的通孔内，其下端插装于所述底板上的内凹槽内；所述弹簧安装于所述透明管道的下部，弹簧下端与底板的内凹槽底面固接。

作为优选方案：所述曲线管，其上部和下部均为直管，其中部为曲面过渡的斜管。

作为优选方案：两个支架的侧面上分别设置有刻度尺。

作为优选方案：支架内侧的上部，由上至下依次设置有多个限位块；两个支架上的限位块相互对应。

作为优选方案：所述的弹簧的长度根据所验证的保守力而定；验证重力和电场力时，弹簧的自然长度为透明通道的三分之一。

作为优选方案：验证电场力时，所述实验装置还包括电源，电源通过导线分别与金属材质的横梁和底板连接。

作为优选方案：验证弹性力时，弹簧为轻质弹簧，轻质弹簧的自然长度与透明通道的竖直长度相同。

作为优选方案：验证弹性力时，小球是带电量均为q但质量忽略不计的轻质小球。