[实用新型]一种惠更斯等时摆教学演示工具

说明书

本实用新型提供一种惠更斯等时摆教学演示工具，属于教学工具技术领域。该演示工具包括透明上层盖板、抓手空隙、固定螺栓组、摆绳、摆锤、摆动空腔、蓝色摆线限制板、红色下层盖板、中层垫板，其中透明上层盖板、红色下层盖板外形相同并分别位于演示工具的表层和底层，中层垫板和左右对称的蓝色摆线限制板分别位于演示工具的夹层上部和中部，夹层的其余空间形成摆动空腔，抓手空隙位于演示工具的上部并贯穿表层至底层，摆绳的两端分别连接两块蓝色摆线限制板的交点和摆锤，透明上层盖板、中层垫板、蓝色摆线限制板、红色下层盖板之间通过固定螺栓组连接。该演示工具具有体积小、重量轻、操作方便、加工组装容易、节省材料、适合讲台演示等优点。

技术领域

本实用新型涉及教学工具技术领域，特别是指一种惠更斯等时摆教学演示工具。

背景技术

伽利略最先发现单摆运动的等时性。后来，惠更斯发现单摆运动并不具有真正的等时性，只有在小幅度摆动的情况下才具有近似等时性。进而，他通过理论推导发现了具有等时性的摆线，给出曲线渐屈线和渐伸线的概念，并制作出惠更斯等时摆。

文献[1]([1]王殿鑫.一种模拟惠更斯摆的科普装置,CN204066531U[P].2014.)公开了一种模拟惠更斯摆的科普装置，表现惠更斯摆的等时性；文献[2]([2]孙明珠,候全英,杜艳梅.等时摆动仪,CN201402544Y[P].2010.)公开了等时摆动仪，展示摆线的等时性；文献[3]([3]魏星,张欢.一种摆线教具,CN206331683U[P].2017.)公开了一种摆线教具；文献[4]([4]卓春英,刘呈军,吴松,刘云龙,孙文鑫.数学摆线教具,CN203950468U[P].2014.)公开了数学摆线教具，文献[3-4]只展示了摆线的生成过程。上述文献均没有展示摆线的渐屈线和渐伸线。

为了更好地进行高等教学活动，需要研制一款体积小、重量轻、操作方便，能够很方便进行加工、组装而且节省材料，适合在讲台上演示，直观地展示惠更斯等式摆工作原理的教学演示工具。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种惠更斯等时摆教学演示工具，可作为教学演示仪器，直观展示摆线的渐屈线渐伸线的关系和惠更斯等时摆的工作原理。

该演示工具包括透明上层盖板、抓手空隙、固定螺栓组、摆绳、摆锤、摆动空腔、蓝色摆线限制板、红色下层盖板和中层垫板，其中透明上层盖板、红色下层盖板外形相同并分别位于演示工具的表层和底层，中层垫板和左右对称的两块蓝色摆线限制板分别位于演示工具的夹层上部和中部，夹层的其余空间形成摆动空腔，抓手空隙位于演示工具的上部并贯穿表层至底层，摆绳的两端分别连接两块蓝色摆线限制板的交点和摆锤，透明上层盖板、中层垫板、蓝色摆线限制板、红色下层盖板之间通过固定螺栓组连接。

其中，透明上层盖板和红色下层盖板的下方边缘为一条摆线；摆线方程为：

其中，a为摆线生成圆的半径；

透明上层盖板的材质为高透明性亚克力板；红色下层盖板的材质为红色亚克力板。

蓝色摆线限制板分为左右两块，左右两块蓝色摆线限制板的两侧边缘分别与透明上层盖板和红色下层盖板的左右边缘重合，左右两块蓝色摆线限制板的上部边缘与抓手空隙的下部边缘在同一条直线上，蓝色摆线限制板的上部长度为透明上层盖板和红色下层盖板上部长度的1/2，蓝色摆线限制板的下方边缘为摆线，摆线生成圆的半径与透明上层盖板和红色下层盖板的下方边缘摆线生成圆的半径相同，蓝色摆线限制板的下方边缘摆线形状为透明上层盖板和红色下层盖板下方边缘摆线的一半。

摆绳的长度与抓手空隙下方边缘至透明上层盖板下方边缘最低点的距离一致，摆绳的材质为无弹性柔软细绳。

抓手空隙位于演示工具的上部中间位置，抓手空隙的外形为顶部两侧做倒角的矩形。

本实用新型的上述技术方案的有益效果如下：