[实用新型]一种自由落体演示器

说明书

技术领域：本实用新型涉及一种教学仪器，即一种自由落体演示器。

背景技术：在已有技术中，物理教材里自由落体运动演示是用牛顿管演示的，但缺点是实验时必须把管上下到来到去，学生看不清实验现象。

实用新型内容：本实用新型的目的是针对上述不足而提供一种演示清楚、使用方便的自由落体演示器。

本实用新型的技术解决方案是：自由落体演示器包括玻璃管，玻璃管竖直固定在支架上，玻璃管的上下端各扣一个上盖和下盖，玻璃管的上端管里安装有爪极永磁同步电机，爪极永磁同步电机输出轴上安装了一个滑轮，滑轮上拴了一个吊线，吊线的下端拴了电磁铁，玻璃管的下端管里放了较重的几个小软铁块和几个由磁带上剪下来的小磁带片，玻璃管的下端处还安装有气阀。玻璃管是长为1米左右，外直径为5厘米左右，管臂厚2厘米～3厘米。玻璃管的两端横截面应整齐、光滑。爪极永磁同步电机的特点是转速稍为慢，力矩较大，受到较大阻力时和重新开动时能反转。玻璃管的下端管里放了较重的几个小软铁块(如小螺帽等)和几个小较轻物。小轻物是由磁带上剪下来的小磁带片。爪极永磁同步电机可以用220伏交流电源供电，电磁铁可以用10伏左右的直流电源供电，并各有开关控制爪极永磁同步电机和电磁铁。

本实用新型的优点是：在物理教学中演示自由落体运动时，实现把实验管竖直放置，能把实验管理的小重物、轻小物同时自动吊到上端，然后又自动放开，使它们在同一高度，同一时刻落下，学生能非常清楚地看到小重物、轻小物的自由落体运动的现象，并能重复实验，使用方便。

下面将结合附图对本实用新型作进一步详细描述：

附图说明：图1是本实用新型的结构简图。

具体实施方式：参见图1，自由落体演示器的玻璃管2竖直固定在支架1上。玻璃管2的上、下端分别扣上上盖4和下盖3，爪极永磁同步电机6放在玻璃管2的上端里，并用固定金属片8固定在上盖4上。爪极永磁同步电机6的电源线通过上盖4，并用胶密封盖和线之间的缝隙。穿过的两个导线13中，一个与开关17串联后接到电源16的一个极上，另一个与电源16的另一个极连接。爪极永磁同步电机6的轴上安装了滑轮7，滑轮7的轴与玻璃管2垂直，并在玻璃管2的中心轴位置上。滑轮7上拴一个1米左右长的细吊线11，吊线11下端吊电磁铁9。电磁铁9上的电源线分别与套在吊线11上的螺旋形导线10连接。螺旋形导线10具有伸缩性，所以它不影响电磁铁的上下运动。螺旋形导线10的另两端穿过上盖4，并用胶密封盖和线之间的缝隙，穿出的两个导线12中，一个与开关19串联后连接在电源的18的一个极上，另一个导线连接在电源18的另一个极上。玻璃管2下端里放有几个小软铁14和几个小磁带片15。玻璃管2下端安装有气阀5。用玻璃胶密封玻璃管2上下端与盖之间的缝隙。

演示实验操作是这样的：用真空泵从气阀5中抽出玻璃管2里的空气。抽完空气后，关闭气阀5。闭合开关19一下，试看爪极永磁同步电机6的转动方向，  因为爪极永磁同步电机6的转动方向是不定向的。如果爪极永磁同步电机6的转动方向使被滑轮7吊着的电磁铁9向下运动，就继续给爪极永磁同步电机6供电。当电磁铁9落到玻璃管2的下端与小软铁14、小磁带片15接触时，就断开开关17，使电磁铁9停止运动。闭合开关19给电磁铁9供电，使电磁铁9带磁性，电磁铁9吸住小软铁14和小磁带片15。闭合开关17给爪极永磁同步电机6供电，使滑轮7转动，卷吊线11，电磁铁9吸着小软铁14和小磁带片15被吊上去。电磁铁9吊到玻璃管2的上端之后，断开开关17，使电磁铁9停在玻璃管2的上端上。要演示自由落体运动时，断开开关19，电磁铁9没有供电而失去磁性，原被电磁铁9吸住的小软铁14和小磁带片15在同一高度同一时刻脱离电磁铁而落下。如果玻璃管2里的真空度高，将看到较重物小软铁14和较轻物小磁带片15同时落到玻璃管2的底部，这样一次自由落体运动演示实验结束。如果，再想看上述实验现象，重复上述实验操作就行了。如果打开气阀5，往玻璃管2里放进一些空气，再做上述实验，可以看到较重物小软铁14先落下，较轻物小磁带片15后落下。