[实用新型]用于展示平抛线的教具

说明书

本实用新型公开了一种用于展示平抛线的教具，它包括一个高度可调的竖向支架、安装在竖向支架上的用于发射小球的发射平台和水平的落物跑道；竖向支架固定在落物跑道的起点；发射平台上设有用于检测水平初速度v的测速装置，落物跑道上铺设有落点标记装置，竖向支架上设有用于标示发射平台高度的标尺。该教具能直观明确的展示平抛线模型。

技术领域

本实用新型涉及中学物理教学用具领域，具体讲是一种用于展示平抛线的教具。

背景技术

平抛线是物体做平抛运动的轨迹线，它是物理学中表达叠加运动的经典案列。与平抛线相关的几个重要参数分别是初速度v、重力加速度g、下落高度h、下落过程中的横向的前进距离s，上述几个参数之间的关系为：s＝vt，h＝1/2gt²。

然而，现有技术中，缺乏能够直观明确的将上述各个参数一一展现，以便于学生接受和理解的平抛线模型及各个参数相对关系的展示教具，只能是粗略地通过手抛球，去大致模拟平抛运动的过程和轨迹，其展示的效果不理想，各个参数的数值也均表达得不精确。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种能直观的表达出水平初速度、高度、前进距离三个参数，展示效果好，便于学生理解和掌握的用于展示平抛线的教具。

本实用新型的技术解决方案是，提供一种用于展示平抛线的教具，它包括一个高度可调的竖向支架、安装在竖向支架上的用于发射小球的发射平台和水平的落物跑道；竖向支架固定在落物跑道的起点；发射平台上设有用于检测水平初速度v的测速装置，落物跑道上铺设有落点标记装置，竖向支架上设有用于标示发射平台高度的标尺。

采用以上结构的用于展示平抛线的教具与现有技术相比，具有以下优点：

该教具的动作过程为，小球从发射平台水平发出，最后以平抛线落到落物跑道上，而小球从平台出发的初速度、发射平台的高度以及小球横向前进的距离均是可以测得的；这样，通过该教具，可以清晰模拟出平抛线的运动过程，展示效果好，而且能直观的表达出水平初速度、高度、前进距离等三个参数，展示效果好，便于学生理解和掌握。

作为优选，发射平台设有发射跑道，发射跑道的底面和两个内侧面均铺设有光滑的气垫层；发射跑道上设有卡位板，卡位板上设有半圆缺口，小球在发射前就倚靠在半圆缺口上；发射跑道还设有固定板，固定板经压簧连接有一个用于撞击以发射小球的撞球；这样，小球在发射前，可以卡在卡位板的缺口处，这就限定了小球的初始位置，然后，手动压缩压簧，松手后，撞球撞击小球，使得小球沿着发射跑道前进，最后从发射跑道尽头下落，开始平抛运动；而且，对压簧施加不同的力，使其具备不同的压缩量，就能相对应的获得不同的水平初速度，进而模拟出不同轨迹的平抛线；况且，跑道底面和两内侧面均光滑，这就尽可能降低了摩擦造成的能量损失，使得轨迹的各个参数更加精确。

用于检测水平初速度v的测速装置优选为，发射跑道的中点和末端各设一个红外线感应器，红外线感应器与控制芯片电连接，当小球经过时红外感应器对控制芯片发射信号；这样，控制芯片可以计算出两次收到信号的时间间隔t，然后用发射跑道长度的一半除以t，就精确获得了水平初速度v。

落点标记装置优选为，落物跑道上铺设一层复写纸，复写纸上铺设有一层白纸，这样，小球降落到落物跑道后，会在白纸上砸出一个复写纸的小圆点，测量圆点到落伍跑道起点的距离，就精确获得了小球横向前进的距离。

作为进一步优选，该教具还包括一块轨迹参照板和一个高速摄像机，轨迹参照板上标有由经纬线构成的坐标系，轨迹参照板与小球平抛运动所在的平面平行，高速摄像机正对轨迹参照板，高速摄像机与控制芯片电连接，这样，高速摄像机可以精确的采集平抛轨迹上的几个点的纵横坐标，然后由控制芯片拟合出一条完整的平抛曲线，并显示出来，上述装置对平抛线的展示更直观、更明确、更清晰。