[发明专利]一种作用力与反作用力的演示装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种作用力与反作用力的演示装置，主要用于科普教育和教 学实践活动。

背景技术

力是物体对物体的作用，所以力都是成对出现的。有力就有施力物体和 受力物体。两物体间通过不同的形式发生相互作用如吸引、相对运动、形变 等而产生的力，叫做作用力。由于两个物体间的作用总是相互的，那么我们 把物体间相互作用的一对力，叫做作用力和反作用力。

有作用力就有反作用力。我们可以把其中任何一个力叫做作用力，另一 个力叫做反作用力。分子的整齐排列，正是依靠这种强大的作用力。

在理想情况下，物体碰撞后，形变能够恢复，不发热、发声，没有动能 损失，这种碰撞称为弹性碰撞，又称完全弹性碰撞。真正的弹性碰撞只在分 子、原子以及更小的微粒之间才会出现。

碰撞过程中物体往往会发生形变，还会发热、发声。因此在一般情况下， 碰撞过程中会有动能损失，即动能、机械能都不守恒，这类碰撞称为非弹性 碰撞。碰撞后物体结合在一起，或者速度相等，看做一个整体时动能损失最 大，这种碰撞叫做完全非弹性碰撞，完全非弹性碰撞的过程机械能也不守恒。

在教学过程中，通常教师都要在黑板上绘制解说图，尽力地描述作用力 与反作用力的状态，以及弹性碰撞与非弹性碰撞的状态。学生只能凭借着想 象力来抽象的理解。同样的，在科普场馆如何直观的展示这些内容，也困扰 着展品设计者。

发明内容

针对上述现有技术中的不足之处，本发明要解决的技术问题是提供一种 作用力与反作用力的演示装置，能让参观者或学习者更加直观地感受到由于 作用力与反作用力和弹性碰撞与非弹性碰撞的缘故产生的直观展示效果，并 且适合长期在教学和科普场馆中使用。

为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种作用力与反作用力的演示装置，包括设置在展台台面上的支架，所 述支架与展台固定连接；所述支架与展台台面之间固设有垂直于展台台面的 杆状导向部件；所述导向部件上设有至少两个可上下自由滑动的小球。

优选的，所述小球的材质为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物或聚甲醛。

优选的，本演示装置在杆状导向部件的旁侧设置有带有刻度的标尺，所 述标尺的长度方向与导向部件的杆长方向平行。

优选的，穿设于同一导向部件上的小球的直径大小相异。

进一步的，所述导向部件与穿设于其上的小球构成一个演示单元，所述 演示单元设置为两组，且两组演示单元中的小球的材质相异。

更进一步的，同一演示单元中的小球的直径相同，不同演示单元中的小 球的直径相异。

优选的，所述导向部件为表面光滑的金属杆或钢丝绳。

优选的，所述导向部件的截面直径为1～6mm，小球的直径为8～50mm。

本发明的有益效果在于：

1)、本发明利用可以在支架上端和展台台面之间且垂直于展台台面的导 向部件上上下自由滑动的小球，进行作用力与反作用力的演示。使用本演示 装置的时候，参观者或学习者首先沿着导向部件的限定方向将小球移动到支 架上端后释放，当小球下落到展台台面后，小球之间就会发生碰撞，由于小 球材质的不同，因此处于上端的小球重新弹起的高度将等于或低于所释放时 的高度，从而直观地展示了作用力与反作用力和弹性碰撞与非弹性碰撞的物 理现象。参观者或学习者通过本演示装置可以清晰地观察到碰撞现象的整个 过程，从而大大促进了参观者或学习者对力学原理的认知。

2)、当采用材料相同而直径不同的小球进行演示的时候，参观者或学习 者可以清晰地观察到所发生的现象与材料相同且直径相同的小球所发生的 演示现象是一样的，从而展示了作用力与反作用力与物体的大小是无关的。

3)、当采用材料不同而直径相同的小球分别进行演示的时候，即某次演 示时小球所用的材料是相同的，而在下一次演示时小球所用的材料则发生了 改变，参观者或学习者可以清晰地观察到所发生的现象是不一样的，从而展 示了弹性碰撞与非弹性碰撞与物体的材料是相关的。

4)、本发明在导向部件的旁侧设置有标尺，由于标尺上设有刻度，因此 极大地方便了观众的观察和学习。

5)、本发明由人力驱动而无需连接电源，并可根据实际需要在各种场所 进行演示，符合节能减排的社会需要。本发明结构简单，操作方便，降低了 维护费用，适合于长期的教学和科普场馆使用。

附图说明