[发明专利]动能势能转化教具

说明书

技术领域

本发明属于教具技术领域，具体地讲，特别涉及一种动能势能转化教具。

背景技术

目前，动能势能教学主要在中学阶段开展，由于中学生本身具有一定的知识储备，因此利用传统动画演示的方式，即可帮助学生理解动能势能的转化。但是，随着教育质量越来越受到重视，各种物理教具、模型层出不穷，其中动能势能转化演示器也越来越多。申请号为CN93209481.3的实用新型专利即公开了一种“动能势能演示器”，采用组合可拆式结构，具有多个质量不同的质体、两个滑块和一个螺旋弹簧，不同质量的质体能从不同的高度下落而撞击滑块，从而演示物体的动能、重力势能和弹性势能与物体的状态(质量、速度、高度、形变量等量)之间的关系。申请号为CN201420259210.8的实用新型专利也公开了一种“动能势能转换演示仪”，通过设置轨道、弹簧、挡板、画笔和画板，使演示仪的结构简单、使用方便、趣味性强，可直观地演动能势能转换的规律，并可以直接由学生动手操作，帮助学生很好地掌握其中的科学知识，提高学生的学习兴趣。

随着社会竞争的愈加激烈，家长们在注重孩子综合素质培养的同时，也愈加注重学识的积累和动手能力的培养，知识的灌输也愈加低龄化。现有动能势能转化的演示仪，还是停留在演示基础上，并没有参与度更高、趣味性更强的教具，来提供低龄学生的教学。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种参与度更高、趣味性更强、结构简单的动能势能转化教具。

本发明的技术方案如下：一种动能势能转化教具，包括轨道和木车，所述轨道包括安装板，所述安装板包括平滑相连的水平段和坡面段，在所述安装板上固定有至少两根导轨，每一所述导轨均凸出安装板上表面布置，在每一所述导轨上均架设有木车，所述木车包括木块和安装在木块上的前后两组车轮，所述木块位于导轨上方，在木块底面与导轨顶面之间留有间距，所述车轮位于导轨的左右两边，并且车轮与安装板上表面接触。

本发明通过设置轨道和木车，从而提供了一种动能势能转化教具，不仅结构简单、便于演示、便于学生更加直观地理解动能势能的转换；而且，至少两条导轨的设置，可以引导学生通过多个木车比赛的方式来理解和学习，教学的参与度更高、趣味性更强，更加适于低龄学生的学习；并且，采用木车作为运动主体，不仅安全环保，而且便于学生对木车进行自主设计和加工，给予学生充分的空间和自主决定权，有利于激发学生的想象力和创造力，有利于激发学生的科学探索精神；再则，导轨与木车的配合，有效地避免了木车运行轨迹的偏移，确保每一木车的运行轨迹一致，避免运行轨迹的偏移影响动能势能的转换。

所述木块呈高30、宽45、长180的矩形块，位于木块前部的车轮的中心轴距离木块前端的距离30≤d1≤50，位于木块后部的车轮的中心轴距离木块后端的距离10≤d2≤25。矩形块的大小合适，适于学生手持，也能给予学生充分的设计空间。前后两组车轮的位置设计，尤其是靠前的车轮距离车头距离较大，使前轮距离木车的重心更近，有效地避免了木车在坡面段下行的过程中出现翻车。

在所述木块的底面开有与前后两组车轮对应的安装槽，所述安装槽深3mm、宽2mm；如果安装槽深度太深，则木车容易与赛道发生摩擦，影响车速；如果安装槽深度太浅，则钉轴的固定不充分，极容易发生钉轴脱落的情况，严重影响车辆参赛寿命。如果安装槽宽度太宽则钉轴无法紧固车轮，容易发生车轮掉落的情况；如果安装槽宽度太小，则钉轴插入难度增大，容易发生木车劈裂的情况。所述车轮直径为30mm，所述车轮通过钉轴安装在对应的安装槽处，所述导轨凸出安装板上表面10-15mm。导轨凸出安装板上表面的尺寸与车轮安装尺寸的配合，确保木车底面与导轨顶面之间的间距大于10mm，有效地避免木车与导轨接触，避免影响车速。

在所述木车底面固定有配重块，在所述配重块的底面与导轨顶面之间留有间距。设置配重块可以对木车的重量进行调整，便于进行不同质量木车动能势能转化的对比教学；当学生对木车进行自主设计、加工后，也便于利用配重块将各个木车的质量调整一致。所述配重块为厚2mm的铅块，配重块粘贴固定在木车底面。进一步地，所述配重块的重心与木车重心的连线与木车底面垂直，这有利于确保配重块对木车重力的高效干涉。

所述安装板由至少两段板体拼接而成，所述导轨也分段固定在各个安装板板体上，各段导轨的其中一端伸出对应的安装板板体、另一端比对应的安装板板体短，并且伸出对应安装板板体的导轨搭接在对接的安装板板体上。这样设置安装板，便于教具的收纳和转运。并且导轨的搭接有利于加强轨道的强度。