[实用新型]一种物理教学自由落体演示设备

说明书

本实用新型涉及一种物理教学自由落体演示设备，其包括基座、悬架、环境管组、挡板，所述环境管组包括双联真空管和双联空气管，其中所述双联真空管包括两根密封玻璃管和三通连接部，所述三通连接部的自由端上设有通止阀；所述双联空气管包括两根通气玻璃管和连接颈；所述基座上设有抽气装置；所述悬架上方设有电磁铁，悬架两侧设有挡板限位轴；挡板两侧设有挡板定位耳。本物理教学自由落体演示设备能够演示在理想状态下的不同质量物体的自由落体过程，并同时提供具有空气阻力状态下的不同质量物体的自由落体过程进行平行对比，使得自由落体的理论教授与实验验证更具有说服力，实验结果更便于学生理解和接受。

技术领域

本实用新型涉及一种物理教学实验演示设备，特别涉及一种物理教学自由落体演示设备。

背景技术

自由落体运动为基础物理教学内容，其授课时需要理想状态的实验装置进行演示，所谓理想状态，即为物体以初速度为零的状态向下降落，下落过程中不受除重力之外的任何阻力状态，但由于环境中存在空气阻力影响，无法演绎 H＝1/2gt²，任意物体下落时间只与下落高度有关这一自由落体特性。

为解决上述问题，教具领域出现了真空管演示器，即将质量不同的物体放于内部抽真空的玻璃管内，演示时迅速将真空管翻转，使管内低端的物体自由下落，学生观察下落过程，从而实现理想状态下的自由落体演示与教学。

但这种教具在使用时，无论教师如何迅速的翻转真空管，管内物体的下落时间都存在或大或小的差异，且翻转过程物体本身已经因旋转而携带了一定的切向初速度，另外上述操作难以保证真空管被翻转至完全竖直，若物体与切斜状态的真空管内壁发生摩擦，会进一步影响物体自由落体的速度，除此之外由于管长的限制，物体下落的时间较短，单纯通过肉眼判断等速下落还是存在下落时间差异，难以对学生产生足够的说服力，从而降低了对自由落体特性实验演示的验证效果。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是如何克服现有技术的上述缺陷，提供一种物理教学自由落体演示设备。

为解决上述技术问题，本物理教学自由落体演示设备包括基座、固定安装在所述基座上方的两个对称设置的悬架、枢轴连接在所述悬架上的环境管组、铰接在所述基座后方的挡板，所述环境管组内设有演示落体，其中，所述环境管组包括双联真空管和双联空气管，其中所述双联真空管包括两根密封玻璃管和连通两根所述密封玻璃管的三通连接部，所述三通连接部的自由端上设有通止阀；所述双联空气管包括两根通气玻璃管和连通两根所述通气玻璃管的连接颈；所述基座上设有抽气装置；所述悬架上方设有电磁铁，悬架两侧设有挡板限位轴；挡板两侧设有挡板定位耳；所述演示落体包括两个内设小铁片的海绵球和两个实心小铁球，两根所述密封玻璃管内分别盛装一个海绵球和小铁球，所述两根通气玻璃管内分别盛装另一个海绵球和小铁球。如此设计，具体演示操作为，先利用抽气装置连接三通连接部的自由端，开启通止阀，将双联真空管内部抽为真空，关闭通止阀；将电磁铁通电使其带有磁性，翻转环境管组至底部朝上，实验落体被吸附在管顶，将挡板转立遮挡在环境管组后方并通过定位耳和挡板限位轴卡接固定，断开电磁铁电源，则环境管组中双联真空管演示理想状态下的不同质量物体的自由落体对比，双联空气管中演示具有空气阻力状态下的不同质量物体的自由落体对比，挡板用于作为背景为环境管组内自由落体演示过程提供遮挡，便于学生观察。本物理教学自由落体演示设备能够演示在理想状态下的不同质量物体的自由落体过程，并同时提供具有空气阻力状态下的不同质量物体的自由落体过程进行平行对比，使得自由落体的理论教授与实验验证更具有说服力，实验结果更便于学生理解和接收。