[实用新型]一种自由落体演示仪

说明书

技术领域

本新型属于物理教学实验设备技术领域，具体涉及一种自由落体演示仪。

背景技术

不受任何阻力，只在重力作用下而降落的物体，叫“自由落体”。如不考虑大气阻力，在该区域内的自由落体运动是匀加速直线运动，其加速度恒等于重力加速度g。是初速为零的匀加速直线运动。即羽毛和铅球自由落体时下落的速度是相同，这与人们的常识性认识存在较大差异，原因是，现实生活中在空气的阻力作用下，质量较小的物体下落较慢。在普通的物理实验中，自由落体运动是重要的实验，试图通过实验来验证自由落体的物体的运动规律，改变常识性的认识错误。

对于自由落体的理解，其中一个难点在于其结论与我们生活的常识相违背，例如：生活中，羽毛比兵乓球下落的速度要慢。这是因为在空气阻力的介入因素的影响下，空气阻力对于体积大质量小的物体的影响较大。因为自由落体的运动规律需要在完全真空的条件下，现有的实验仪以及演示教具无法达到，无法通过实际的演示来纠正我们观念中的常识性错误。只能通过口述讲解的方式解释生活中在空气环境下违反自由落体规律的原因，学生对于自由落体的认识不够直观、深刻。

实用新型内容

针对现有的实验教具无法演示羽毛和重物在自由落体时能以相同的速度时间落地的问题，提供了一种自由落体演示仪。

一种自由落体演示仪，其特征在于，包括支架、真空管、电磁铁、电源、开关和演示物体，所述真空管为透明材料制成，内部具有真空腔，通过固定架设置在支架上，所述真空管设置有两个以上，所述电磁铁与真空管数量相同，所述电磁铁设置于支架上并与真空管的上端外壁贴合，所述电磁铁、电源和开关依次串联，所述真空管的真空腔中放置演示物体，所述演示物体上固定设置一块铁片。

所述真空管为玻璃材料制成。

所述真空管真空腔的下部设置有缓冲垫。

本实用新型的有益效果：学生可以亲自动手演示羽毛与重物在自由落体时的运动状态，观察到羽毛与重物同时下落的运动过程，打破常识性认识错误，对自由落体运动规律有更直观更深刻的认识。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例的左视图；

图3为本实用新型一实施例的空心球的结构示意图；

图4为本实用新型一实施例的羽毛的结构示意图。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型的技术方案做进一步说明。

一种自由落体演示仪，包括支架1、真空管2、电磁铁、电源4、开关5和演示物体，所述真空管2为透明材料制成，内部具有真空腔，所述真空管2通过固定架11设置在支架1上，所述真空管2设置有两个以上，所述电磁铁与真空管2数量相同，所述电磁铁设置于支架1上并与真空管2的上端外壁贴合，所述电磁铁、电源4和开关5依次串联，所述真空管2的真空腔中放置演示物体，演示物体上固定设置一块铁片。

本实用新型一实施例，如图1所示，真空管2设置有两个，第一电磁铁31和第二电磁铁32分别设置在真空管2的上侧，并与电源4和开关5串联。演示物体一个是羽毛61，如图4所示，其端部设置有第一铁片611。另一个演示物体是空心球62，如图3所示，其为塑料制成的空心球，表面通过胶粘接第二铁片621。在演示自由落体的时候，首先闭合开关5，第一电磁铁31和第二电磁铁32均处于得电的状态，将支架1倾斜放置，使底板较高，在重力的作用下羽毛61和空心球62在真空管2内部滑到设置有第一电磁铁31和第二电磁铁32的一侧，第一铁片611被第二电磁铁32隔着真空管2壁吸附住，第二铁片621被第一电磁铁31各镇真空管2壁吸附住。此时，将支架1竖直放置，如图2所示，羽毛61和空心球62通过电磁铁固定在真空管2的真空腔上部，做好了演示实验的准备工作，断开开关5，第一电磁铁31和第二电磁铁32失去磁力，同时释放羽毛61和空心球62，观察其同时下落到真空管2的下部的过程。通过真空管2为自由落体提供了一个真空的环境，使得物体实际的下落过程符合理论上的推导，并且结构简单，成本较低，通过实际演示实验纠正学生的常识性的认识错误，更直观的深刻的理解自由落体的运动规律。通过电磁铁与电源4和开关5串联的方式，来通过一个开关5同时控制两个或多个电磁铁同时释放演示物体，其同步性非常好，相比于通过人手来保证释放的时机相同更加的准确、容易，演示物体释放的时机高度的同步，为准确的实验提供了基础条件。

可以理解的是，真空管2可设置更多个来做对比实验，同时，对于演示物体的选择也不仅限于羽毛和空心球。

所述真空管2为玻璃材料制成。