斜抛运动演示装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种斜抛运动演示装置，包括底座、上连杆、下连杆、垂直横梁、水平指示杆、弹簧枪、表盘、数据处理模块以及图表显示模块；其中：所述下连杆的一端与底座连接，下连杆的另一端与上连杆的一端连接，上连杆的另一端设有弹簧枪；所述表盘设置在上连杆和下连杆连接之处，底座一侧固定有垂直横梁，所述垂直横梁上设有水平指示杆；所述的数据处理模块以及图表显示模块设置在垂直横梁上。本发明专利技术结构简单，使用方便，可以根据实际演示和实验的需要，通过连杆以及表盘等调节斜抛角度，可以演示最远抛射角既与初速度有关，又与初始高度有关，还能方便地调整抛射角到最佳角度，极大方便学生理解和学习斜抛运动有关的物理知识。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种教学演示设备，具体地说，涉及的是一种物理学中的斜抛运动演示装置。
技术介绍
斜抛运动是中学阶段学习曲线运动的一类重要运动模型，虽然目前很多地方的高考对其不作要求，但是其对于学习运动的分解确实是一类很好的运用实例。例如《上海市中学物理课程标准》中，斜抛运动作为拓展型课程II的共同专题出现，学习水平为B级，但是为选学内容，在标题前打“*”。 在日常生活中，有许多物体做斜抛运动。由于抛出点向对于落地点距有高度差，取得最大射程时所对应的投射角也就不同。而生活中又有很多实例就是抛出点向对于落地点距有高度差的。比如投篮时人的身高不可忽略不计，在山区部署迫击炮部队更是一个小小的角度关系一场战斗胜负。 然而，对于抛出点与落地点有高度差的情况却很少有课本叙述。虽然也有一些论文对此有一些研究，但是有的只是给出了一个代数解，并未以图表的形式给予直观的呈现；有的则是控制了变量初速度v0，单独研究初始高度h与最远抛射角的关系。其实，这个最远抛射角既与v0有关，又与初始高度h有关。但是目前能够演示这样情况的教学演示装置还很少，这不利于中学生对此类知识的学习和理解。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术中的上述不足，提供一种斜抛运动演示装置，能够演示最远抛射角和初始高度以及初速度的关系，方便学生理解和学习斜抛运动有关的物理知识。 为实现上述的目的，本专利技术所述的斜抛运动演示装置，包括底座、上连杆、下连杆、垂直横梁、水平指示杆、弹簧枪、表盘、数据处理模块以及图表显示模块。所述下连杆的一端与底座连接，下连杆的另一端与上连杆的一端连接，上连杆的另一端设有弹簧枪；所述表盘设置在上连杆和下连杆连接之处，底座一侧固定有垂直横梁，所述的数据处理模块以及图表显示模块设置在垂直横梁上。所述垂直横梁上设有水平指示杆。 进一步的，所述下连杆通过转动副连接在底座上，另一端通过转动副连接上连杆，上连杆的另一端设有两支撑脚，弹簧枪支撑在该支撑脚上。 进一步的，所述的弹簧枪前端设有一透明圆筒，该透明圆筒中设有一小球和弹簧，该小球紧靠弹簧。弹簧枪上的透明圆筒通过转动副连接所述下连杆上的支撑脚。所述的弹簧枪的后端设有柄部。 进一步的，所述的垂直横梁上通过螺丝固定有水平指示杆，水平指示杆与底座平行，以便于调整弹簧枪的高度和角度。 进一步的，上连杆与下连杆之间通过转动副进行连接，这两根连杆之间的角度可以调整，并可以通过螺丝固定，从而可以进一步调整弹簧枪的斜抛角度。 进一步的，所述的表盘设置在上连杆与下连杆的连接之处，所述表盘上设有补偿角度以及其对应的高度差值。 进一步的，所述的数据处理模块根据给定的初速度、初始高度以及重力加速度进行处理，得到最佳抛射角以及最佳抛射角与高度差值之间的关系，并将其结果输出给图表显示模块； 进一步的，所述的图表显示模块根据最佳抛射角以及给定的初速度、初始高度以及重力加速度数据，可以图表的形式直观的显示它们之间的关系。 本专利技术使用时，通过弹簧枪将小球射出，演示斜抛运动轨迹，同时，通过数据处理模块以及图表显示模块可以方便地得到最佳斜抛角，并以图表的方式直观的显示出来，便于学生观察和理解；表盘上设有补偿角度以及高度差值，在初始速度确定的情况下，可以方便地调整装置到最佳抛射角。 综上所述，本专利技术结构简单，使用方便，可以根据实际演示和实验的需要，通过连杆以及表盘等调节斜抛角度，可以演示最远抛射角既与初速度v0有关，又与初始高度h有关，还能方便地调整抛射角到最佳角度，极大方便学生理解和学习斜抛运动有关的物理知识。 附图说明 图1为本专利技术一实施例的结构示意图。 图中底座1、上连杆2、下连杆3、垂直横梁4、水平指示杆5、弹簧枪6、表盘7、透明圆筒8、支撑脚9、弹簧10、小球11。 图2为抛出点与落地点不在同一高度的斜抛运动轨迹示意图。 图3a-图3d分别为 以及其他数值时，水平射程与抛射角对应关系示意图。 图4为 与最远抛角的关系示意图。 具体实施例方式 以下结合附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步的解释，但是以下的内容不用于限定本专利技术的保护范围。 如图1所示，本实施例提供一种斜抛运动演示装置，包括底座1、上连杆2、下连杆3、垂直横梁4、水平指示杆5、弹簧枪6、表盘7、数据处理模块以及图表显示模块。所述下连杆3的一端与底座1连接，下连杆3的另一端与上连杆2的一端连接，上连杆2的另一端设有弹簧枪6；所述表盘7设置在上连杆2和下连杆3连接之处，底座1一侧固定有垂直横梁4，所述的数据处理模块以及图表显示模块设置在垂直横梁4上。所述垂直横梁4上设有一水平指示杆5。 本实施例中，所述下连杆3通过转动副连接在底座1上，另一端通过转动副连接上连杆2，上连杆2的另一端设有两支撑脚，弹簧枪6支撑在该支撑脚上。 本实施例中，所述的弹簧枪6前端设有一透明圆筒，该透明圆筒中设有一小球和弹簧，该小球紧靠弹簧。弹簧枪6上的透明圆筒通过转动副连接所述下连杆3上的支撑脚。所述的弹簧枪6的后端设有柄部。 本实施例中，所述的垂直横梁4上通过螺丝固定有水平指示杆5，水平指示杆5与底座1平行，以便于调整弹簧枪6的高度和角度。 本实施例中，上连杆2与下连杆3之间通过转动副进行连接，这两根连杆之间的角度可以调整，并可以通过螺丝固定，从而可以进一步调整弹簧枪6的斜抛角度。 本实施例中，所述的表盘7设置在上连杆2与下连杆3的连接之处，所述表盘7上设有补偿角度以及其对应的高度差值。 本实施例中，所述的数据处理模块根据给定的初速度、初始高度以及重力加速度进行处理，得到最佳抛射角以及最佳抛射角与高度差值之间的关系，并将其结果输出给图表显示模块； 本实施例中，所述的图表显示模块根据最佳抛射角以及给定的初速度、初始高度以及重力加速度数据，可以图表的形式直观的显示它们之间的关系。 一般的教科书对于斜抛运动描述都是在讲解其基本分析方法的基础上给出了理想状态下最大射程对应的抛射角，即45度的求解过程。 求解过程如下 将速度分解为水平速度vx和vy，水平方向为匀速运动，竖直方向为上抛运动。 分别按匀速运动和匀变速运动的公式，有 不难看出，当θ＝45度时，水平位移x取得最大值。 但是在日常生活中，有许多物体做斜抛运动。由于抛出点向对于落地点距有高度差，取得最大射程时所对应的投射角也就不同。而生活中又有很多实例就是抛出点向对于落地点距有高度差的。比如投篮时人的身高不可忽略不计，在山区部署迫击炮部队更是一个小小的角度关系一场战斗胜负。那么究竟在诸如此类的情况下，要取得最大射程，必须设置适当的投射角。本实施例中，是通过数据处理模块以及图表显示模块来进行设置的。具体原理和过程为 1.抛出点与落地点不在同一高度的斜抛运动射程X表达式的推导 如图2所示，质点被以初速度v0抛出，其初速度与水平方向夹角为θ，则抛体运动方程为 当y＝0时，质点正好落到地面，此时的水平位移就为射程。 算出这个过程所用的时间t，代入x＝v0tcosθ就可以得到x、θ、h、vo这4个变量之间的关系式，也就是x关于θ、h、vo的表达式。 用求根公式求解得 时间是正值故将负值舍去得后 将t代入x＝v0tcosθ本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种斜抛运动演示装置，其特征在于包括底座、上连杆、下连杆、垂直横梁、水平指示杆、弹簧枪、表盘、数据处理模块以及图表显示模块；其中：所述下连杆的一端与底座连接，下连杆的另一端与上连杆的一端连接，上连杆的另一端设有弹簧枪；所述表盘设置在上连杆和下连杆连接之处，底座一侧固定有垂直横梁，所述垂直横梁上设有水平指示杆；所述数据处理模块以及图表显示模块设置在垂直横梁上；所述的数据处理模块根据给定的初速度、初始高度以及重力加速度进行处理，得到最佳抛射角以及最佳抛射角与高度差值之间的关系，并将其结果输出给图表显示模块；所述图表显示模块根据最佳抛射角以及给定的初速度、初始高度以及重力加速度数据，以图表的形式直观的显示它们之间的关系。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：喻承，
申请(专利权)人：上海市莘格高级中学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]