[发明专利]一种高中物理相互作用力演示教具

说明书

本发明提出了一种高中物理相互作用力演示教具，包括一个直角平台和两个质量相同的磁体小车，直角平台包括一个水平底板和一个竖直挡板；水平底板和竖直挡板固定连接成一个直角空间；两个磁体小车磁极相反设置在所述直角空间中；水平底板和竖直挡板设置有刻度线和刻度值；所述磁体小车上设置有可指向所述刻度线的指针。本发明通过将两个磁体小车的指针定位指向相对中间刻度对称的刻度值位置，同时释放磁体小车，两个磁体小车将会朝向彼此运动，两个磁体小车最后相遇的位置正好位于中间刻度位置即可证明相互作用力大小相等方向相反作用在一条直线上，可用于直观演示中学物理课程教学过程中演示相互作用力的原理。

技术领域

本发明涉及一种教学演示教具，尤其是中学物理教学演示的教具，特别涉及一种高中物理相互作用力演示教具。

背景技术

牛顿三大定律是高中物理课程教学的重要内容，三大定律相互独立，教学中通常以不同的演示实验向学生讲解。其中牛顿第三定律揭示出是物体间的相互作用力大小相等方向相反作用在一条直线上。相互作用力的特点是：只要一个物体对另一个物体施加了力，受力物体反过来也肯定会给施力物体施加一个力，力的作用是相互的。高中物理课程教学中演示相互作用力通常用弹簧之类的测力计测量两个物体之间的作用力，或者通过气垫导轨与传感器来测量两物体之间的相互作用力，以此证明物体间的相互作用力大小相等方向相反作用在一条直线上，弹簧测力计无法解释不接触的两个物体之间的相互作用力大小，传感器昂贵且生活中不易得到、学生难于理解。

CN 101958074 A公开了一种物体间相互作用力探究仪，包含两块磁体，两块磁体均为中部开孔的圆形磁体，两块磁体通过中部的孔穿接在水平杆上，水平杆两端被支架支撑起来。将两圆形磁体穿在水平杆上，当异名磁极相邻时，两磁体都向内移动至中线处，说明作用力与反作用力同时存在且大小相等。该现有技术的演示教具原理简洁明了，实验现象简单直观，可以有效降低学生理解的难度。

然而该现有技术的演示教具的结构太过简陋，不确定因素太多，很难操作，演示时成功的概率很低。例如，该现有技术采用两个圆形磁体，不但需要两个圆形磁体的重量完全相同，而且还需要外形也完全一致，磁体中部的孔也要与水平杆的大小完美匹配，孔太大磁体就容易偏转，而且磁体圆度稍有不同就会导致摩擦力不一致，演示的磁体移动的距离就会不同。另外，该现有技术的控制装置通过手动方式将两个磁体控制在对称的位置，本身就很困难。而且要手动将控制装置移除，确保两个磁体的位置不变且同时开始运动，稍微有一点抖动或者偏移都是无法做到的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供高中物理相互作用力演示教具，以减少或避免前面所提到的问题。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种高中物理相互作用力演示教具，包括一个直角平台和两个质量相同的磁体小车，所述直角平台包括一个水平底板和一个竖直挡板；所述水平底板和竖直挡板固定连接成一个直角空间；所述两个磁体小车的内部设置有钕铁硼磁铁，所述磁体小车的磁极相反设置在所述直角空间中，并位于所述水平底板上沿着所述水平底板和竖直挡板的连接线运动；所述水平底板和竖直挡板位于所述直角空间的一侧设置有位置对应的刻度线和刻度值，所述刻度线具有一个中间刻度，所述中间刻度两侧的刻度值相对所述中间刻度对称显示；所述磁体小车上设置有可指向所述刻度线的指针。

优选地，所述竖直挡板上支撑有一根平行于所述连接线的导向杆；所述磁体小车的顶部设置有与所述导向杆配合的向上开口的导槽件；所述导向杆穿设在所述导槽件中使得所述磁体小车可沿着所述导向杆运动。

优选地，所述导向杆上相对所述刻度线的中间刻度对称设置有两个卡销，所述导槽件上等间隔设置有多个可与所述卡销配合的卡槽；所述卡销可随着所述导向杆的转动卡入所述卡槽或者从所述卡槽中脱离。

优选地，所述导向杆通过两个悬臂可转动地支撑在所述竖直挡板上，所述导向杆的两端各固定连接有一个转动轮。

优选地，所述卡销卡入任意一个卡槽中，在两个磁体小车的相互作用力的吸引下，所述磁体小车上的指针均可以对准一个刻度线。