(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 112687161 A(43)申请公布日 2021.04.20
(21)申请号 202011600024.2(22)申请日 2020.12.29
(71)申请人 喆祥（杭州）品牌管理有限公司
地址 310000 浙江省杭州市滨江区西兴街
道江陵路88号9幢南座920室(72)发明人 徐观富
(74)专利代理机构 浙江专橙律师事务所 33313
代理人 朱孔妙(51)Int.Cl.
G09B 23/10(2006.01)H05B 45/20(2020.01)H05B 45/30(2020.01)
权利要求书2页 说明书4页 附图2页
CN 112687161 A(54)发明名称
一种可直观看到运动小球速度的实验演示用具
(57)摘要
发明涉及物理实验教学演示用具技术领域，特别是涉及一种可直观看到运动小球速度的实验演示用具，包括一金属球、第二金属球、实验平台、一对平行的水平轨道、一对平行的斜坡轨道和若干组控制电路；第一金属球与第二金属球的直径、体积、密度以及外表面的粗糙度均相等；一对平行的水平轨道是由若干第一滚动段和第二滚动段组成，一对平行的斜坡轨道是由若干第三滚动段和第四滚动段组成，第三滚动段投影在水平面上的位置与第一滚动段的位置一一对应；第一滚动段和第三滚动段均与控制电路电性连接；控制电路用于判别第一金属球和第二金属球的运动快慢。本发明结构简单，设计新颖。本发明能够将金属小球在轨道上的运动速度直观的展现出来。
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权 利 要 求 书
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1.一种可直观看到运动小球速度的实验演示用具，其特征在于：包括第一金属球(1)、第二金属球(2)、实验平台(3)、一对平行的水平轨道(S1)、一对平行的斜坡轨道(S2)和若干组控制电路(6)；
第一金属球(1)与第二金属球(2)的直径、体积、密度以及外表面的粗糙度均相等；实验平台(3)的前端开设有与一对平行的斜坡轨道(S2)匹配的凹槽(31)；一对平行的斜坡轨道(S2)固定安装在凹槽(31)的上端；一对平行的水平轨道(S1)固定安装在实验平台(3)的上端；
一对平行的水平轨道(S1)与一对平行的斜坡轨道(S2)的水平距离相等；第一金属球(1)可在一对平行的水平轨道(S1)上滚动，第二金属球(2)可在一对平行的斜坡轨道(S2)上滚动；
一对平行的水平轨道(S1)是由若干第一滚动段(41)和第二滚动段(42)组成，且第一滚动段(41)和第二滚动段(42)间隔设置，第一滚动段(41)和第二滚动段(42)之间平滑过渡连接，第一滚动段(41)是由导电材料制成，第二滚动段(42)是由非导电材料制成，第二滚动段(42)的长度小于第一金属球(1)的直径；
一对平行的斜坡轨道(S2)是由若干第三滚动段(51)和第四滚动段(52)组成，且第三滚动段(51)和第四滚动段(52)间隔设置，第三滚动段(51)和第四滚动段(52)之间平滑过渡连接，第三滚动段(51)是由导电材料制成，第四滚动段(52)是由非导电材料制成，第四滚动段(52)投影在水平面上的距离小于第一金属球(1)的直径；
第三滚动段(51)投影在水平面上的位置与第一滚动段(41)的位置一一对应；第一滚动段(41)和第三滚动段(51)均与控制电路(6)电性连接；控制电路(6)用于判别第一金属球(1)和第二金属球(2)的运动快慢。
2.根据权利要求1所述的一种可直观看到运动小球速度的实验演示用具，其特征在于：每组控制电路(6)均包括第一发光二极管(D1)、第二发光二极管(D2)、第一继电器(RL1)、第二继电器(RL2)和电源(B1)；一对第三滚动段(51)投影在水平面上的位置与一对第一滚动段(41)的位置一一对应状态下，一对第三滚动段(51)和一对第一滚动段(41)为一组导电单元(P)；
第一继电器(RL1)的NO1脚与一组导电单元(P)中的其中一个第一滚动段(41)电性连接，电气节点K11与一组导电单元(P)中的另外一个第一滚动段(41)电性连接，第一继电器(RL1)的NO2脚与一组导电单元(P)中的其中一个第三滚动段(51)电性连接，电气节点K21与一组导电单元(P)中的另外一个第三滚动段(51)电性连接；
第二稳压电阻(R2)的第一脚与电源(B1)的正极电性连接，第一稳压电阻(R1)的第一脚与电源(B1)的正极电性连接，第二继电器(RL2)的COM2脚与电源(B1)的负极电性连接，第二继电器(RL2)的C2脚与电源(B1)的负极电性连接，第一继电器(RL1)的COM2脚与电源(B1)的负极电性连接，第一继电器(RL1)的C2脚与电源(B1)的负极电性连接，第二继电器(RL2)的NO2脚与第一继电器(RL1)的NO1脚电性连接，第一发光二极管(D1)的A脚与第一继电器(RL1)的NO1脚电性连接，第一发光二极管(D1)的K脚与第一继电器(RL1)的C1脚电性连接，第二发光二极管(D2)的A脚与第一继电器(RL1)的NO2脚电性连接，第二继电器(RL2)的NO1脚与第一继电器(RL1)的NO2脚电性连接，第二继电器(RL2)的C1脚与第二发光二极管(D2)的K脚电性连接，第一继电器(RL1)的COM1脚与电气节点K11电性连接，第一稳压电阻(R1)的
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第二脚与电气节点K11电性连接，第二继电器(RL2)的COM1脚与电气节点K21电性连接，第二稳压电阻(R2)的第二脚与电气节点K21电性连接。
3.根据权利要求2所述的一种可直观看到运动小球速度的实验演示用具，其特征在于：所述第一继电器(RL1)和第二继电器(RL2)的型号为G2RL‑24B‑DC12。
4.根据权利要求2所述的一种可直观看到运动小球速度的实验演示用具，其特征在于：所述第一发光二极管(D1)放置实验平台(3)上，且第一发光二极管(D1)位于一对第一滚动段(41)之间。
5.根据权利要求2所述的一种可直观看到运动小球速度的实验演示用具，其特征在于：所述第二发光二极管(D2)放置实验平台(3)上，且第二发光二极管(D2)位于一对第三滚动段(51)之间。
6.根据权利要求2所述的一种可直观看到运动小球速度的实验演示用具，其特征在于：所述第一发光二极管(D1)发出光的颜色与第二发光二极管(D2)发出光的颜色不同。
7.根据权利要求6所述的一种可直观看到运动小球速度的实验演示用具，其特征在于：所述第一发光二极管(D1)发出的光的颜色为红色，所述第二发光二极管(D2)发出的光的颜色为绿色。
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说 明 书
一种可直观看到运动小球速度的实验演示用具
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技术领域
[0001]本发明涉及物理实验教学演示用具技术领域，特别是涉及一种可直观看到运动小球速度的实验演示用具。
背景技术
[0002]在物理教学实验中，我们探讨过直线运动和曲线运动哪个速度更快一些，关于这个问题很学生的看法都不同，尤其是对力学不清楚的学生们，为了让学生有直观的感受，同时增加实验课堂的趣味性，老师用做实验的方式来验证这个课题内容，通常老师会准备两个轨道，一个是平滑的轨道，另一个是带有两个斜坡的轨道，将两个一样的小球分别放在轨道的同一端，然后用相通的速度释放小球，看看哪一个小球先到达轨道的另一端。该实验过程中，我们可以看到在斜坡轨道上的小球要比直线轨道上的小球运动速度快，但是由于运动小球在轨道上运动速度过快，学生众多，距离实验平台较远，需靠的很近才能让学生看的清楚，带来了不便，且两个小球大小和颜色一样，也存在看错的可能，实验过程学生看的不够清晰明了，存在改进空间。发明内容[0003]1．要解决的技术问题
本发明的目的是：在于提供一种可直观看到运动小球速度的实验演示用具，它可
以将小球的实时运动速度展示并标记出来，可以直观的比较两个金属小球的运动速度，同时金属小球在轨道上运动结束之后还可以通过被点亮的发光二极管的状态回顾金属小球之前在轨道上的运动速度。[0004]2．技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
[0005]一种可直观看到运动小球速度的实验演示用具，包括第一金属球1、第二金属球2、实验平台3、一对平行的水平轨道S1、一对平行的斜坡轨道S2和若干组控制电路6；第一金属球1与第二金属球2的直径、体积、密度以及外表面的粗糙度均相等；实验平台3的前端开设有与一对平行的斜坡轨道S2匹配的凹槽31；一对平行的斜坡轨道S2固定安装在凹槽31的上端；一对平行的水平轨道S1固定安装在实验平台3的上端；一对平行的水平轨道S1与一对平行的斜坡轨道S2的水平距离相等；第一金属球1可在一对平行的水平轨道S1上滚动，第二金属球2可在一对平行的斜坡轨道S2上滚动；一对平行的水平轨道S1是由若干第一滚动段41和第二滚动段42组成，且第一滚动段41和第二滚动段42间隔设置，第一滚动段41和第二滚动段42之间平滑过渡连接，第一滚动段41是由导电材料制成，第二滚动段42是由非导电材料制成，第二滚动段42的长度小于第一金属球1的直径；
一对平行的斜坡轨道S2是由若干第三滚动段51和第四滚动段52组成，且第三滚动
段51和第四滚动段52间隔设置，第三滚动段51和第四滚动段52之间平滑过渡连接，第三滚动段51是由导电材料制成，第四滚动段52是由非导电材料制成，第四滚动段52投影在水平
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面上的距离小于第一金属球1的直径；
第三滚动段51投影在水平面上的位置与第一滚动段41的位置一一对应；第一滚动
段41和第三滚动段51均与控制电路6电性连接；控制电路6用于判别第一金属球1和第二金属球2的运动快慢。[0006]进一步的，每组控制电路6均包括第一发光二极管D1、第二发光二极管D2、第一继电器RL1、第二继电器RL2和电源B1；一对第三滚动段51投影在水平面上的位置与一对第一滚动段41的位置一一对应状态下，一对第三滚动段51和一对第一滚动段41为一组导电单元P；
第一继电器RL1的NO1脚与一组导电单元P中的其中一个第一滚动段41电性连接，
电气节点K11与一组导电单元P中的另外一个第一滚动段41电性连接，第一继电器RL1的NO2脚与一组导电单元P中的其中一个第三滚动段51电性连接，电气节点K21与一组导电单元P中的另外一个第三滚动段51电性连接；
第二稳压电阻R2的第一脚与电源B1的正极电性连接，第一稳压电阻R1的第一脚与
电源B1的正极电性连接，第二继电器RL2的COM2脚与电源B1的负极电性连接，第二继电器RL2的C2脚与电源B1的负极电性连接，第一继电器RL1的COM2脚与电源B1的负极电性连接，第一继电器RL1的C2脚与电源B1的负极电性连接，第二继电器RL2的NO2脚与第一继电器RL1的NO1脚电性连接，第一发光二极管D1的A脚与第一继电器RL1的NO1脚电性连接，第一发光二极管D1的K脚与第一继电器RL1的C1脚电性连接，第二发光二极管D2的A脚与第一继电器RL1的NO2脚电性连接，第二继电器RL2的NO1脚与第一继电器RL1的NO2脚电性连接，第二继电器RL2的C1脚与第二发光二极管D2的K脚电性连接，第一继电器RL1的COM1脚与电气节点K11电性连接，第一稳压电阻R1的第二脚与电气节点K11电性连接，第二继电器RL2的COM1脚与电气节点K21电性连接，第二稳压电阻R2的第二脚与电气节点K21电性连接。[0007]进一步的，所述第一继电器RL1和第二继电器RL2的型号为G2RL‑24B‑DC12。[0008]进一步的，所述第一发光二极管D1放置实验平台3上，且第一发光二极管D1位于一对第一滚动段41之间。[0009]进一步的，所述第二发光二极管D2放置实验平台3上，且第二发光二极管D2位于一对第三滚动段51之间。[0010]进一步的，所述第一发光二极管D1发出光的颜色与第二发光二极管D2发出光的颜色不同。
[0011]进一步的，所述第一发光二极管D1发出的光的颜色为红色，所述第二发光二极管D2发出的光的颜色为绿色。[0012]3．有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：一、提供了一种可直观看到运动小球速度的实验演示用具的新的技术思路。
[0013]二、本发明能够将金属小球在轨道上的运动速度通过点亮发光二极管的形式展现出来，使得金属小球在轨道上的运动速度更加直观，让实验人员在做实验时看的更加清晰，同时金属小球在轨道上运动结束后，发光二极管的灯还处于被点亮的状态，还能让实验人员清楚的回顾之前的运动状态。[0014]三、本发明结构简单，设计新颖，成本低廉，适用推广应用。
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四、本发明可通过发光二极管发光展示小球的运动速度，同时，老师可以将实验过
程中展示出的运动小球的速度与发光二极管被点亮之间的联系作为引子，提高了学生对实验课的兴趣，丰富了学生的基础知识，开阔了学生的视野，为学生以后探究二者之间的关系埋下伏笔。[0016]五、本发明中控制电路模块化处理，清晰明了。附图说明
[0017]图1本发明的立体结构示意图；
图2本发明的俯视结构示意图；图3本发明的前视结构示意图；图4本发明的其中一组控制电路图。
[0018]图中标号说明：
1、第一金属球；2、第二金属球；3、实验平台；31、凹槽；S1、一对水平轨道；41、第一
滚动段；S2、一对平行的斜坡轨道；51、第三滚动段；52、第四滚动段；6、控制电路。具体实施方式
[0019]如图1‑4所示，一种可直观看到运动小球速度的实验演示用具，包括第一金属球1、第二金属球2、实验平台3、一对平行的水平轨道S1、一对平行的斜坡轨道S2和若干组控制电路6；第一金属球1与第二金属球2的直径、体积、密度以及外表面的粗糙度均相等；实验平台3的前端开设有与一对平行的斜坡轨道S2匹配的凹槽31；一对平行的斜坡轨道S2固定安装在凹槽31的上端；一对平行的水平轨道S1固定安装在实验平台3的上端；一对平行的水平轨道S1与一对平行的斜坡轨道S2的水平距离相等；第一金属球1可在一对平行的水平轨道S1上滚动，第二金属球2可在一对平行的斜坡轨道S2上滚动；一对平行的水平轨道S1是由若干第一滚动段41和第二滚动段42组成，且第一滚动段41和第二滚动段42间隔设置，第一滚动段41和第二滚动段42之间平滑过渡连接，第一滚动段41是由导电材料制成，第二滚动段42是由非导电材料制成，第二滚动段42的长度小于第一金属球1的直径；
一对平行的斜坡轨道S2是由若干第三滚动段51和第四滚动段52组成，且第三滚动
段51和第四滚动段52间隔设置，第三滚动段51和第四滚动段52之间平滑过渡连接，第三滚动段51是由导电材料制成，第四滚动段52是由非导电材料制成，第四滚动段52投影在水平面上的距离小于第一金属球1的直径；
第三滚动段51投影在水平面上的位置与第一滚动段41的位置一一对应；第一滚动
段41和第三滚动段51均与控制电路6电性连接；控制电路6用于判别第一金属球1和第二金属球2的运动快慢。
[0020]每组控制电路6均包括第一发光二极管D1、第二发光二极管D2、第一继电器RL1、第二继电器RL2和电源B1；一对第三滚动段51投影在水平面上的位置与一对第一滚动段41的位置一一对应状态下，一对第三滚动段51和一对第一滚动段41为一组导电单元P；
第一继电器RL1的NO1脚与一组导电单元P中的其中一个第一滚动段41电性连接，
电气节点K11与一组导电单元P中的另外一个第一滚动段41电性连接，第一继电器RL1的NO2脚与一组导电单元P中的其中一个第三滚动段51电性连接，电气节点K21与一组导电单元P
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中的另外一个第三滚动段51电性连接；
第二稳压电阻R2的第一脚与电源B1的正极电性连接，第一稳压电阻R1的第一脚与
电源B1的正极电性连接，第二继电器RL2的COM2脚与电源B1的负极电性连接，第二继电器RL2的C2脚与电源B1的负极电性连接，第一继电器RL1的COM2脚与电源B1的负极电性连接，第一继电器RL1的C2脚与电源B1的负极电性连接，第二继电器RL2的NO2脚与第一继电器RL1的NO1脚电性连接，第一发光二极管D1的A脚与第一继电器RL1的NO1脚电性连接，第一发光二极管D1的K脚与第一继电器RL1的C1脚电性连接，第二发光二极管D2的A脚与第一继电器RL1的NO2脚电性连接，第二继电器RL2的NO1脚与第一继电器RL1的NO2脚电性连接，第二继电器RL2的C1脚与第二发光二极管D2的K脚电性连接，第一继电器RL1的COM1脚与电气节点K11电性连接，第一稳压电阻R1的第二脚与电气节点K11电性连接，第二继电器RL2的COM1脚与电气节点K21电性连接，第二稳压电阻R2的第二脚与电气节点K21电性连接。[0021]第一继电器RL1和第二继电器RL2的型号为G2RL‑24B‑DC12。[0022]第一发光二极管D1放置实验平台3上，且第一发光二极管D1位于一对第一滚动段41之间。
[0023]第二发光二极管D2放置实验平台3上，且第二发光二极管D2位于一对第三滚动段51之间。
[0024]第一发光二极管D1发出光的颜色与第二发光二极管D2发出光的颜色不同。[0025]第一发光二极管D1发出的光的颜色为红色，第二发光二极管D2发出的光的颜色为绿色。
[0026]将第一金属球1放置在一对平行的水平轨道S1的起始位置上，将第二金属球2放置在一对平行的斜坡轨道S2的起始位置上，以相同的初始速度同时释放第一金属球1和第二金属球2；当第一金属球1在一对平行的水平轨道S1上滚动靠前时，第一金属球1在一对第一滚动段41处将控制电路接通，第一发光二极管D1被点亮，如图4所示，第一继电器RL1的型号为G2RL‑24B‑DC12，型号为G2RL‑24B‑DC12的继电器具有两对常开触点，与此同时，第一继电器RL1的常开触点闭合，同时将第二继电器RL2与第二发光二极管D2之间形成的通路短路掉，第二继电器RL2的常开触点不会被吸合，第二发光二极管D2不会被点亮；同理，当第二金属球2在一对平行的斜坡轨道S2上滚动靠前时，第二金属球2在一对第三滚动段51处将控制电路接通，第二发光二极管D2被点亮，与此同时，第二继电器RL2的常开触点闭合，同时将第一继电器RL1与第一发光二极管D1之间形成的通路短路掉，第一继电器RL1常开触点不会被吸合，第一发光二极管D1不会被点亮。[0027]综上，即使金属小球在轨道上的运动速度过快，试验人员在小球的运动过程中，可通过被点亮的发光二极管清晰的看到小球的运动速度，且金属小球在轨道上运动结束后，发光二极管的灯依旧处于被点亮的状态，还能清楚回顾之前小球在轨道上的运动状态。[0028]实施例2：与实施例1不同的是，第一发光二极管D1发出的光的颜色为绿色，第二发光二极管D2发出的光的颜色为黄色。[0029]以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。
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