[实用新型]运动物体时空轨迹显示记录仪

说明书

本实用新型涉及一种教学实验仪器，特别是一种运动物体时空轨迹显示记录仪。

目前，在中学物理和解析几何教学中，采用幻灯、电影、电脑等来显示物体在两维空间运动状态虽简便易行，但由于此种方式是予先人为设定，故说服力不强，同时，也无法直观地将时-空轨迹真实地同时显现出。曾有一种电晕潜影式运动轨迹仪，其结构包括实验箱体以及可在实验箱体内运动的运动物体，实验箱体是由基座以及相互平行设置在基座上的铝板及铜丝网、附着在铜丝网内壁上的蜡纸构成，而运动物体采用的为一钢球，使用时，它需在铝板和铜丝网间施加2500V以上的高电压，当钢球在铝板和铜丝网组成的放电腔中运动时，钢球所在处将造成极小空隙，从而形成强电场，产生高压放电。而放电产生的局部高温可使该处蜡纸上的蜡融化并极化，蜡凝固后极化电荷保存，形成静电潜影。此后，再通过显影粉对静电潜影进行显影，最终来显现出物体的运动轨迹。该运动轨迹仪由于每次实验均需要换新的蜡纸并进行显影操作，故既造成了浪费，操作也较为麻烦，而2500V的高电压，操作时也极不安全。同时，演示时也无法同步直观地将运动物体的时-空轨迹直接进行显现，并且，演示后通过显影显现出的轨迹较为细小，也不便于学生观察。

本实用新型的目的在于提供一种运动物体时空轨迹显示记录仪，它使用安全、操作简便，它既可形象直观同步真实地显现出物体运动过程中的时空轨迹，又可将整个运动物体的时空轨迹进行记录。

其具体解决方案是：实验箱体中构成运动物体运动空腔的其中一挡板的内壁上设置有一其上均布有含有磁性材料小腔体的磁性显示板，而运动物体内设置有一周期交变磁场发生器，在其作用下运动物体在运动过程中可将所经之处磁性显示板小腔体中的磁性材料随磁场强弱的变化不同程度地吸附在显示板内壁显示面上，从而构成一条随时间周期变化的两维空间时-空轨迹线。

另则，所述的周期交变磁场发生器由振荡信号发生器、与振荡信号发生器输出端连接的励磁线圈及铁芯构成或由与外部交变电源连接的励磁线圈及铁芯构成。

再则，实验箱体中构成运动物体运动空腔的其中一挡板为透明体，以利于学生进行直观地观察。

本实用新型利用运动物体内设置的周期交变磁场发生器使磁性显示板上显现出运动物体随时间呈同期变化的磁轨迹线，使其使用安全、操作简便，并可生动、形象、同步直观真实地显示和记录竖直下落、平抛、斜抛运动物体的直线运动、曲线运动的运动状态和轨迹，通过该实验以较强的说服力及较短的时间使学生获得正确而巩固的物理知识，本实用新型实为一种理想的可供在教学实验和研究中推广使用的运动物体时空轨迹显示记录仪。

下面通过实施例结合附图对本实用新型进行详细描述：

图1为本实用新型实施例1实验箱体的结构主视图。

图2为图1的结构侧视图。

图3为本实用新型实施例1运动物体的结构主视图。

图4为图3的侧视图。

图5为实施例2运动物体的结构主视图。

实施例1：

图1、图2中，框架2固定连接在基座5上，挡板7采用的为一其上设置有拉手8的透明玻璃挡板，它与挡板3分别对应插接在框架上、下部位的插接槽内，从而由框架2及两档板7、3构成运动物体的运动腔体，挡板3的内壁上粘接有一磁性显示板9，而该磁性显示板9上密布有蜂巢状腔体，腔体内设置有粉状磁性材料。另则，构成运动腔体侧壁的框架上设置有用于插接发射运动物体施动机构发射杆的插孔6、10，而框架的顶部安装有水平仪1。

图3、图4运动物体中的壳体11为一圆柱型壳体，其内设置的周期交变磁场发生器的励磁线圈12位于壳体的中部，并且，设置在励磁线圈内的铁芯13的两端置于壳体的外部，而振荡信号发生器14也设置在壳体11内。

使用时，应首先通过基座5上的调整螺钉4调整其水平度，打开交变磁场发生器工作开关15，根据所做实验平抛、竖直下落、斜抛所需位置的不同，可将夹持有运动物体的施动机构设置在腔体的上部或下部，利用插入插孔6中或插孔10中的发射杆进行发射，同时，也应将挡板7、3插接好。运动物体在腔体中运动时，由于振荡信号发生器输出的电信号在励磁线圈的作用下可使铁芯13两端处的磁场发生周期变化，将所经之处磁性显示板9处腔体中的磁性材料随磁场的强弱变化不同程度地吸附在磁板的显示面上，从而构成一条随时间规律交替变化的两维空间时-空轨迹线。待实验观察记录结束后可利用磁性抹迹擦消去显示面上的运动轨迹线。

实施例2：

本实施例运动物体中的周期交变磁场发生器仅由励磁线圈16及铁芯17构成。工作时，励磁线圈16通过导线18与220V、50HZ的市电连接，而其余结构及工作过程与实施例1相同。