二维时空描迹仪的制作方法
专利名称：二维时空描迹仪的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种二维时空描迹仪，属于高中物理教学仪器。
本实用新型的技术方案如下一种二维时空描迹仪，包括一个具有正面板工作面的便携式箱体；一个箱体前盖板，一个电火花描迹电源，能够产生一种或多种固定频率的单向高压微小电流脉冲；一个具有电极的运动体，与上述电火花电源电连接；附着于箱体正面板工作面上的墨粉纸和白纸，当所述运动体在运动时，其上的电极会在所述箱体前盖板及正面板平行电极板之间发生放电，通过墨粉纸并在白纸上留下痕迹，其中箱体前盖板采用导电玻璃。
较优的方案中运动体加装了滚动装置。
较优的方案中运动体带有自动弹出电极。
较优的方案中便携式箱体为座种式。
较优的方案中增加自动输出白纸的卷纸机，并置于箱体底座盒体内。
较优的方案中还设有长轨道和短轨道的两个弹簧枪，所述运动体能够分别在长轨道和短轨道的两个弹簧枪的作用下，做无自转的抛体运动，并增加一个带导向装置。
较优的方案中所述运动体能在向心力作用下绕固定轴转动，其上放电针构成了电极。较优的方案中所述运动体为一种外绝缘内金属杆摆，其上的摆放电针构成了电极。
较优的方案中所述运动体为坠体，在重力作用下放电针在箱体正面板与前盖板平行电极板之间发生放电。
较优的方案中箱体前盖板采用钢化单面导电玻璃作电极，厚度L≥4mm，电阻≤30欧/cm2以内导电层周边用软、硬双层低电阻率金属箔，导电胶镶嵌，外加绝缘塑胶包边。
较优的方案中机顶上部设有气泡水平仪，在弹簧枪的活动枪杆上设有刻度尺，在斜抛装枪耳上设有角度尺，在机顶杆摆电连接接头上增加了防触电盖。
本实用新型的优点它有一个座钟式箱体，结构重心稳，还有弹簧枪，多种不同质量、构造、用途的抛体、坠体、向心力转动体，杆摆、卷纸机等部件，可做多种力学实验运动，箱体前盖板为导电玻璃，与箱体竖直工作面，水平工作面或水平放置工作面，形成精度很高的平行板电极，并利用电火花描迹电源，施加单向高压脉冲，产生电火花放电，在二维时空中描绘各种运动的轨迹，并记录在平面纸上，本仪器描迹图点与点之间，点迹大小清晰均匀，落位准确，实验精度高。本实用新型结构紧奏，操作筒便，安全，性能价格比高，节省教学时间。
(16)频率调节(21)点开开关(17)指示灯 (22)杆摆电连接接头(18)点迹调节(23)气泡水平仪(19)卷纸机上滚筒(24)高压插座(20)卷纸机电源描迹电源开关 (25)高压插头B、主机底座盒体仰视图(26)电火花描迹电源 (27)卷纸机电源(28)卷纸机下滚筒(29)卷纸机变速箱(30)操作控制板 (31)电源线入孔(32)电源总开关 (33)高电包图三 A、主机前盖板结构图B、主机后盖板图图四 弹簧发射枪A、弹簧枪结构图(34)轨道(35)紧固螺孔(36)发射枪杆(37)弹簧(38)枪膛B、长轨道弹簧枪(39)长轨道C、短轨道弹簧枪(40)螺杆(41)蝶形螺母D、活动位移枪杆(42)刻度尺 (43)枪杆挂钩(44)铁心(电磁铁)(45)线圈(46)弹簧枪电插头E、游尺图五 运动体A、铜质，作平抛用(47)滚轮(48)放电针B、铜质 作弹性碰撞用(49)弹簧C、作非弹性碰撞用
D、作非弹性碰撞用(50)导向套E、作弹性碰撞用(51)自动弹出放电针图六 向心力转动体(52)细长横轴 (57)平面轴承(53)转动平衡滚子 (58)滚子滚珠(54)转动主轴 (59)放电针(55)转动横轴滚子(56)弹簧图七 杆摆(60)摆锤 (63)电接头螺钉(61)放电针 (64)调节平衡螺钉(62)摆杆 (65)杠杆图八 坠体(66)坠体吸头(铁质) (67)坠体主体(铜质)(68)放电针图九 主机内包装泡沫盒图十 平抛操作图图十一 斜抛操作图图十二 非弹性碰撞操作图图十三 弹性碰撞操作图图十四 向心力操作图图十五 自由落体操作图图十六 简谐振动实验操作图图十七 杆摆实验操作图图十八 冲击摆实验操作图下面结合实施例和
详细说明本实用新型
本实用新型的前盖板9采用钢化单面导电玻璃作电极前盖板，厚度L≥4mm，电阻≤30欧/cm2以内导电层周边用软、硬双层低电阻率金属箔，导电胶镶嵌，外加绝缘塑胶包边。这样就完全能使正面板10与前盖板9之间形成一个精度很高的平行板电极，运动体的放电针在其间运动时与两平行电极板距离均等，使描迹图点点之间，点迹大小清晰均匀，落位准确，实验精度高；实验操作时声，相并茂，尚心悦目，既提高了性能，又改进了外观。
本实用新型对已有技术的部分改进总体方案有两个。第一方案是增加了一支长式轨道弹簧枪，增加了两个特殊构造的抛体，增加了一个自动卷纸机，增加了一个坠体。第二方案是改造改进将所有五个抛体由原来在弹簧枪作用下的轨道“滑行”改造成轨道“滚行”，将向心力固定转轴轴套13加装了平面轴承14，将细长横轴上的“滑块”滑动，改成“滚珠”滚动。
本实用新型改进之一是研究碰撞实验。碰撞实验包括完全非弹性碰撞和弹性碰撞两种，主要是用以验证动能守恒定律。目前国内使用的二维空间一时间描迹仪对此两个实验分别作了表述，其最大弱点有二；一是在理论上没有考虑到弹簧枪所使用的弹簧作抛体运动动力时由于弹簧自身的不稳定性加上其在伸缩过程中受到枪膛(图四A)内壁，枪杆外壁的摩擦力影响，这个“抛体动力”就是一个“变量”，每一次发射，严格地说其“动力”是不同的。二是在实践上没有解决抛体自转滚动动能对平动动能的影响。
完全非弹性碰撞，按照已有技术，非弹性碰撞实验分两次动作描迹，得出碰前和碰后两张描迹图，尽管它强调了两次动作枪杆位移保持不变，但因上述所分析到的弹簧枪多次发射的“动力”是个“变量”，这必然引起此实验的两次描迹图是不科学的，其所测数据是无法用来准确验证动量守恒定律的。说具体一点，就是在不进行“碰撞”的情况下，枪杆位移在同一位置等同条件下作前后两次平抛描迹，其前后两次描迹点也不可能重合，这就是“弹簧作动力”“变量”的影响，更何况在第二次发射时，描迹图是在发生了碰撞这一状态下所产生的，因此前后两次发射所得的两张描迹图是不能相提并论的，就是没有统一性。其所得数据也就失去了可利用计算的意义。其次，从实践上看，尽管已有描迹仪强调了在被碰撞运动体上粘上橡皮泥，以防其在空间运动中自转产生滚动动能对平动动能的影响，但事实上这种做法是无法解决这一关键性问题的，实践的结果是主动体与被动体碰撞这一瞬间运动体没能成为一个系统在空间运动，而是主动体的放电针瞬即改变了与两平行电极板的垂直状态，使描迹失败。碰撞后的描迹图是得不到的。
本实用新型采取增加一支长轨道簧枪，增加一个带导向带滚动装置的运动体见仪器布置图十二，把滚动主动体放在弹簧枪发射杆顶端，把带导向带滚动装置的运动体放在长轨道枪右端轨道右端点里10mm处，调节活动枪杆位移，使其在12mm处，并检查调整好主动体放电针与两平行电极板间的距离，约2mm，同步发射描迹见图十二右。从效果图上可知图的左边部分点稀且少，图的右边点蜜且多，很明显左边是碰前描迹，右边是碰后描迹。一张描迹图，即一次发射，记录了碰前和碰后两个运动体所组成的系统的时空信息。从根本上解决了弹簧枪两次发射“动力变量”这一关键问题，因为有导向装置，使两运动体碰撞一瞬即导向粘连成了一个系统，运动体放电针依然保持碰前与两平行电极板的垂直状态，也从根本上解决了滚动动能对平动动能的影响，使这一实验完成得科学顺利，计算精度大大提高。
弹性碰撞本实用新型是这样完成这个实验的，见仪器布置图十三。把带有弹簧的铜质主动体放在发射枪杆顶端，把装有自动弹出放电针被动体放在长轨道枪轨道39右端边缘，此时被动体放电针设置在被动体内，检查调整主动体放电针与两平行电极板间的距离，约2mm，同步发射描迹，得到了一张完整的描迹图，从效果图上可知，图的左端点稀且少，这是主动体碰前描迹，图的右端点更稀且多，这是碰后，被动体在碰撞一瞬自动弹出放电针在主动体所传递的速度下描迹，同时主动体碰撞到被动体一瞬时速度即刻减小，成一个迅速抛落体，描迹图的下方就是主动体碰撞后成抛体的描迹。这样在一张描迹图上，即一次发射，就记录了此实验两个运动体的弹性碰撞的时空运动信息，实验方便，所测数据准确。总之，整个碰撞实验，包括非完全弹性和弹性两种，从根本上克服了弹簧自身的不稳定性和其工作时所受到的摩擦力等“变量”影响。相对来说比较科学的解决了高中物理碰撞实验这一课题实验。
本实用新型改进之二是研究振动图像。以往实验当接通描迹电源后，用手迅速拉出白纸条，教材也是要求纸带运动应该是匀速的，但实践上学生一手要控制描迹电源开关，一手要匀速拉出纸条，其动作是难以协调的，特别是用手“匀速”拉出白纸条是不现实的，即使是两个学生协同操作，要达到“匀速”拉动白纸条也是不可能的，更何况描迹和出纸条也难以达到同步。
本实用新型的仪器布置图十六，采取了增加电动自动卷纸机，方法是利用儿童玩具电机从两方面去更改。一是利用电子原件拼装一个卷纸机转动电源，把儿童电机用干电池作电源改成与用交流电作电源并与电火花描迹电源同步。成为玩具卷纸机电源。二是利用机械齿轮变速，把一种高速的每分钟数千上万转的电机通过各种齿轮组成一个齿轮变速箱，把转速降到80转分钟。卷纸机的下滚筒通过变速齿轮箱与卷纸机电源连接并全部置于底座盒体1内卷纸机的上滚筒19，即从动滚筒，置于底座盒体1上，挂好杆摇，调节杆摆下端放电针与弧形电极板的距离。整个杆摆与正面板平行，见图仪器布置图十六。将350mm×130mm的白纸从主机后盖板缺口处放进去，穿过主机正面板下并从弧形电极板上摆锤放电针下过到卷纸机上滚筒处19，用上滚筒19借助小弹簧之力把纸夹到卷纸机上下滚筒之间，打开描迹、卷纸机电开关，白纸匀速移动，描迹火花出现。待白纸全部出完后再关闭开关。一张振动图象的正弦曲线图清晰可见。操作简单、方便，因卷纸机置于底座盒体内，也给整机增加了美感。
本实用新型改进之三是研究物体作圆周运动的向心力。见仪器布置图十四，是在固定转轴轴套里13和固定转轴的主轴上，增加了平面轴承57，使转动体实验时转动灵活平稳。同时又将细长横轴52上的圆柱体“滑块”改成“滚子”(图六)使实验时减少了摩擦力对向心力的影响，提高了描迹图的质量(图十四左上、右下)和计算精度。
本实用新型增加了一项研究自由落体运动，仪器布置图十五。将发射枪活动枪杆36拧开蝶形螺母41从弹簧枪上卸下，放在箱体顶板上，固定于后盖板立柱上电磁铁的电源插头线插于箱体左侧板的小孔插座内12，打开插座电接开关11将350mm×100mm的描迹记录纸竖平放贴于正面板上，并用两磁条将纸平整地吸压贴牢，实验时将落体坠子吸于电磁铁下方，盖上前盖板检查调整坠子上放电针与两平行电极板间距离，确定频率点迹，点开描迹电源开关20，坠子垂直落下，瞬即关闭开关描迹图同步得到。
本实用新型还在机顶上部增加了气泡水平仪23，取消了用垂线调水平的原始做法，在弹簧枪的活动枪杆36上增加了刻度尺42，在斜抛装枪耳上增加了角度尺7，在机顶杆摆电连接接头上(图一A)增加了防触电盖等，这些改进都可使实验操作时，能迅速把握水平调机，迅速把握弹簧枪的位移、角度、既方便，又安全、使整个仪器的整体质量水平有了一个较大的提高。
权利要求1.一种二维时空描迹仪，包括一个具有正面板工作面的便携式箱体；一个箱体前盖板，一个电火花描迹电源，一个具有电极的运动体，电火花电源电连接；附着于箱体正面板工作面上的墨粉纸和白纸，其特征在于箱体前盖板采用导电玻璃，运动体加装了滚动装置。
2.如权利要求1所述二维时空描迹仪，其特征在于运动体带有自动弹出电极。
3.如权利要求1或2所述二维时空描迹仪，其特征在于便携式箱体为座种式。
4.如权利要求1或2所述二维时空描迹仪，其特征在于增加自动输出白纸的卷纸机，并置于箱体底座盒体内。
5.如权利要求1或2所述二维时空描迹仪，其特征在于还设有长轨道和短轨道的两个弹簧枪，运动体增加一个带导向装置。
6.如权利要求1或2所述二维时空描迹仪，其特征在于运动体在向心力作用下绕固定轴转动，其上放电针构成了电极。
7.如权利要求1或2所述二维时空描迹仪，其特征在于运动体为一种外绝缘内金属杆摆，其上的摆放电针构成了电极。
8.如权利要求1所述二维时空描迹仪，其特征在于所述运动体为坠体。
9.如权利要求1或2所述二维时空描迹仪，其特征在于箱体前盖板采用钢化单面导电玻璃作电极，厚度L≥4mm，电阻≤30欧/cm2以内导电层周边为软、硬双层低电阻率金属箔，导电胶镶嵌，外加绝缘塑胶包边；机顶上部设有气泡水平仪，在弹簧枪的活动枪杆上设有刻度尺，在斜抛装枪耳上设有角度尺，在机顶杆摆电连接接头上增加了防触电盖。
专利摘要一种二维时空描迹仪，属于高中物理实验仪器。它有一个座钟式箱体，结构重心稳，还有弹簧枪，多种不同质量、构造、用途的抛体、坠体、向心力转动体，杆摆、卷纸机等部件，可做多种力学实验，箱体前盖板为导电玻璃，与箱体竖直工作面，水平工作面或水平放置工作面，形成精度很高的平行板电极，并利用电火花描迹电源，施加单向高压脉冲，产生电火花放电，在二维时空中描绘各种运动的轨迹，并记录在平面纸上，本仪器描迹图点与点之间，点迹大小清晰均匀，落位准确，实验精度高。本实用新型结构紧奏，操作简便，安全，性能价格比高，节省教学时间。
文档编号G09B23/00GK2593292SQ0228012
公开日2003年12月17日 申请日期2002年11月28日 优先权日2002年11月28日
发明者黎璟云, 黎凡 申请人:黎凡
技术领域：
本实用新型是一种二维时空描迹仪，属于高中物理教学仪器。
本实用新型的技术方案如下一种二维时空描迹仪，包括一个具有正面板工作面的便携式箱体；一个箱体前盖板，一个电火花描迹电源，能够产生一种或多种固定频率的单向高压微小电流脉冲；一个具有电极的运动体，与上述电火花电源电连接；附着于箱体正面板工作面上的墨粉纸和白纸，当所述运动体在运动时，其上的电极会在所述箱体前盖板及正面板平行电极板之间发生放电，通过墨粉纸并在白纸上留下痕迹，其中箱体前盖板采用导电玻璃。
较优的方案中运动体加装了滚动装置。
较优的方案中运动体带有自动弹出电极。
较优的方案中便携式箱体为座种式。
较优的方案中增加自动输出白纸的卷纸机，并置于箱体底座盒体内。
较优的方案中还设有长轨道和短轨道的两个弹簧枪，所述运动体能够分别在长轨道和短轨道的两个弹簧枪的作用下，做无自转的抛体运动，并增加一个带导向装置。
较优的方案中所述运动体能在向心力作用下绕固定轴转动，其上放电针构成了电极。较优的方案中所述运动体为一种外绝缘内金属杆摆，其上的摆放电针构成了电极。
较优的方案中所述运动体为坠体，在重力作用下放电针在箱体正面板与前盖板平行电极板之间发生放电。
较优的方案中箱体前盖板采用钢化单面导电玻璃作电极，厚度L≥4mm，电阻≤30欧/cm2以内导电层周边用软、硬双层低电阻率金属箔，导电胶镶嵌，外加绝缘塑胶包边。
较优的方案中机顶上部设有气泡水平仪，在弹簧枪的活动枪杆上设有刻度尺，在斜抛装枪耳上设有角度尺，在机顶杆摆电连接接头上增加了防触电盖。
本实用新型的优点它有一个座钟式箱体，结构重心稳，还有弹簧枪，多种不同质量、构造、用途的抛体、坠体、向心力转动体，杆摆、卷纸机等部件，可做多种力学实验运动，箱体前盖板为导电玻璃，与箱体竖直工作面，水平工作面或水平放置工作面，形成精度很高的平行板电极，并利用电火花描迹电源，施加单向高压脉冲，产生电火花放电，在二维时空中描绘各种运动的轨迹，并记录在平面纸上，本仪器描迹图点与点之间，点迹大小清晰均匀，落位准确，实验精度高。本实用新型结构紧奏，操作筒便，安全，性能价格比高，节省教学时间。
(16)频率调节(21)点开开关(17)指示灯 (22)杆摆电连接接头(18)点迹调节(23)气泡水平仪(19)卷纸机上滚筒(24)高压插座(20)卷纸机电源描迹电源开关 (25)高压插头B、主机底座盒体仰视图(26)电火花描迹电源 (27)卷纸机电源(28)卷纸机下滚筒(29)卷纸机变速箱(30)操作控制板 (31)电源线入孔(32)电源总开关 (33)高电包图三 A、主机前盖板结构图B、主机后盖板图图四 弹簧发射枪A、弹簧枪结构图(34)轨道(35)紧固螺孔(36)发射枪杆(37)弹簧(38)枪膛B、长轨道弹簧枪(39)长轨道C、短轨道弹簧枪(40)螺杆(41)蝶形螺母D、活动位移枪杆(42)刻度尺 (43)枪杆挂钩(44)铁心(电磁铁)(45)线圈(46)弹簧枪电插头E、游尺图五 运动体A、铜质，作平抛用(47)滚轮(48)放电针B、铜质 作弹性碰撞用(49)弹簧C、作非弹性碰撞用
D、作非弹性碰撞用(50)导向套E、作弹性碰撞用(51)自动弹出放电针图六 向心力转动体(52)细长横轴 (57)平面轴承(53)转动平衡滚子 (58)滚子滚珠(54)转动主轴 (59)放电针(55)转动横轴滚子(56)弹簧图七 杆摆(60)摆锤 (63)电接头螺钉(61)放电针 (64)调节平衡螺钉(62)摆杆 (65)杠杆图八 坠体(66)坠体吸头(铁质) (67)坠体主体(铜质)(68)放电针图九 主机内包装泡沫盒图十 平抛操作图图十一 斜抛操作图图十二 非弹性碰撞操作图图十三 弹性碰撞操作图图十四 向心力操作图图十五 自由落体操作图图十六 简谐振动实验操作图图十七 杆摆实验操作图图十八 冲击摆实验操作图下面结合实施例和
详细说明本实用新型
本实用新型的前盖板9采用钢化单面导电玻璃作电极前盖板，厚度L≥4mm，电阻≤30欧/cm2以内导电层周边用软、硬双层低电阻率金属箔，导电胶镶嵌，外加绝缘塑胶包边。这样就完全能使正面板10与前盖板9之间形成一个精度很高的平行板电极，运动体的放电针在其间运动时与两平行电极板距离均等，使描迹图点点之间，点迹大小清晰均匀，落位准确，实验精度高；实验操作时声，相并茂，尚心悦目，既提高了性能，又改进了外观。
本实用新型对已有技术的部分改进总体方案有两个。第一方案是增加了一支长式轨道弹簧枪，增加了两个特殊构造的抛体，增加了一个自动卷纸机，增加了一个坠体。第二方案是改造改进将所有五个抛体由原来在弹簧枪作用下的轨道“滑行”改造成轨道“滚行”，将向心力固定转轴轴套13加装了平面轴承14，将细长横轴上的“滑块”滑动，改成“滚珠”滚动。
本实用新型改进之一是研究碰撞实验。碰撞实验包括完全非弹性碰撞和弹性碰撞两种，主要是用以验证动能守恒定律。目前国内使用的二维空间一时间描迹仪对此两个实验分别作了表述，其最大弱点有二；一是在理论上没有考虑到弹簧枪所使用的弹簧作抛体运动动力时由于弹簧自身的不稳定性加上其在伸缩过程中受到枪膛(图四A)内壁，枪杆外壁的摩擦力影响，这个“抛体动力”就是一个“变量”，每一次发射，严格地说其“动力”是不同的。二是在实践上没有解决抛体自转滚动动能对平动动能的影响。
完全非弹性碰撞，按照已有技术，非弹性碰撞实验分两次动作描迹，得出碰前和碰后两张描迹图，尽管它强调了两次动作枪杆位移保持不变，但因上述所分析到的弹簧枪多次发射的“动力”是个“变量”，这必然引起此实验的两次描迹图是不科学的，其所测数据是无法用来准确验证动量守恒定律的。说具体一点，就是在不进行“碰撞”的情况下，枪杆位移在同一位置等同条件下作前后两次平抛描迹，其前后两次描迹点也不可能重合，这就是“弹簧作动力”“变量”的影响，更何况在第二次发射时，描迹图是在发生了碰撞这一状态下所产生的，因此前后两次发射所得的两张描迹图是不能相提并论的，就是没有统一性。其所得数据也就失去了可利用计算的意义。其次，从实践上看，尽管已有描迹仪强调了在被碰撞运动体上粘上橡皮泥，以防其在空间运动中自转产生滚动动能对平动动能的影响，但事实上这种做法是无法解决这一关键性问题的，实践的结果是主动体与被动体碰撞这一瞬间运动体没能成为一个系统在空间运动，而是主动体的放电针瞬即改变了与两平行电极板的垂直状态，使描迹失败。碰撞后的描迹图是得不到的。
本实用新型采取增加一支长轨道簧枪，增加一个带导向带滚动装置的运动体见仪器布置图十二，把滚动主动体放在弹簧枪发射杆顶端，把带导向带滚动装置的运动体放在长轨道枪右端轨道右端点里10mm处，调节活动枪杆位移，使其在12mm处，并检查调整好主动体放电针与两平行电极板间的距离，约2mm，同步发射描迹见图十二右。从效果图上可知图的左边部分点稀且少，图的右边点蜜且多，很明显左边是碰前描迹，右边是碰后描迹。一张描迹图，即一次发射，记录了碰前和碰后两个运动体所组成的系统的时空信息。从根本上解决了弹簧枪两次发射“动力变量”这一关键问题，因为有导向装置，使两运动体碰撞一瞬即导向粘连成了一个系统，运动体放电针依然保持碰前与两平行电极板的垂直状态，也从根本上解决了滚动动能对平动动能的影响，使这一实验完成得科学顺利，计算精度大大提高。
弹性碰撞本实用新型是这样完成这个实验的，见仪器布置图十三。把带有弹簧的铜质主动体放在发射枪杆顶端，把装有自动弹出放电针被动体放在长轨道枪轨道39右端边缘，此时被动体放电针设置在被动体内，检查调整主动体放电针与两平行电极板间的距离，约2mm，同步发射描迹，得到了一张完整的描迹图，从效果图上可知，图的左端点稀且少，这是主动体碰前描迹，图的右端点更稀且多，这是碰后，被动体在碰撞一瞬自动弹出放电针在主动体所传递的速度下描迹，同时主动体碰撞到被动体一瞬时速度即刻减小，成一个迅速抛落体，描迹图的下方就是主动体碰撞后成抛体的描迹。这样在一张描迹图上，即一次发射，就记录了此实验两个运动体的弹性碰撞的时空运动信息，实验方便，所测数据准确。总之，整个碰撞实验，包括非完全弹性和弹性两种，从根本上克服了弹簧自身的不稳定性和其工作时所受到的摩擦力等“变量”影响。相对来说比较科学的解决了高中物理碰撞实验这一课题实验。
本实用新型改进之二是研究振动图像。以往实验当接通描迹电源后，用手迅速拉出白纸条，教材也是要求纸带运动应该是匀速的，但实践上学生一手要控制描迹电源开关，一手要匀速拉出纸条，其动作是难以协调的，特别是用手“匀速”拉出白纸条是不现实的，即使是两个学生协同操作，要达到“匀速”拉动白纸条也是不可能的，更何况描迹和出纸条也难以达到同步。
本实用新型的仪器布置图十六，采取了增加电动自动卷纸机，方法是利用儿童玩具电机从两方面去更改。一是利用电子原件拼装一个卷纸机转动电源，把儿童电机用干电池作电源改成与用交流电作电源并与电火花描迹电源同步。成为玩具卷纸机电源。二是利用机械齿轮变速，把一种高速的每分钟数千上万转的电机通过各种齿轮组成一个齿轮变速箱，把转速降到80转分钟。卷纸机的下滚筒通过变速齿轮箱与卷纸机电源连接并全部置于底座盒体1内卷纸机的上滚筒19，即从动滚筒，置于底座盒体1上，挂好杆摇，调节杆摆下端放电针与弧形电极板的距离。整个杆摆与正面板平行，见图仪器布置图十六。将350mm×130mm的白纸从主机后盖板缺口处放进去，穿过主机正面板下并从弧形电极板上摆锤放电针下过到卷纸机上滚筒处19，用上滚筒19借助小弹簧之力把纸夹到卷纸机上下滚筒之间，打开描迹、卷纸机电开关，白纸匀速移动，描迹火花出现。待白纸全部出完后再关闭开关。一张振动图象的正弦曲线图清晰可见。操作简单、方便，因卷纸机置于底座盒体内，也给整机增加了美感。
本实用新型改进之三是研究物体作圆周运动的向心力。见仪器布置图十四，是在固定转轴轴套里13和固定转轴的主轴上，增加了平面轴承57，使转动体实验时转动灵活平稳。同时又将细长横轴52上的圆柱体“滑块”改成“滚子”(图六)使实验时减少了摩擦力对向心力的影响，提高了描迹图的质量(图十四左上、右下)和计算精度。
本实用新型增加了一项研究自由落体运动，仪器布置图十五。将发射枪活动枪杆36拧开蝶形螺母41从弹簧枪上卸下，放在箱体顶板上，固定于后盖板立柱上电磁铁的电源插头线插于箱体左侧板的小孔插座内12，打开插座电接开关11将350mm×100mm的描迹记录纸竖平放贴于正面板上，并用两磁条将纸平整地吸压贴牢，实验时将落体坠子吸于电磁铁下方，盖上前盖板检查调整坠子上放电针与两平行电极板间距离，确定频率点迹，点开描迹电源开关20，坠子垂直落下，瞬即关闭开关描迹图同步得到。
本实用新型还在机顶上部增加了气泡水平仪23，取消了用垂线调水平的原始做法，在弹簧枪的活动枪杆36上增加了刻度尺42，在斜抛装枪耳上增加了角度尺7，在机顶杆摆电连接接头上(图一A)增加了防触电盖等，这些改进都可使实验操作时，能迅速把握水平调机，迅速把握弹簧枪的位移、角度、既方便，又安全、使整个仪器的整体质量水平有了一个较大的提高。
权利要求1.一种二维时空描迹仪，包括一个具有正面板工作面的便携式箱体；一个箱体前盖板，一个电火花描迹电源，一个具有电极的运动体，电火花电源电连接；附着于箱体正面板工作面上的墨粉纸和白纸，其特征在于箱体前盖板采用导电玻璃，运动体加装了滚动装置。
2.如权利要求1所述二维时空描迹仪，其特征在于运动体带有自动弹出电极。
3.如权利要求1或2所述二维时空描迹仪，其特征在于便携式箱体为座种式。
4.如权利要求1或2所述二维时空描迹仪，其特征在于增加自动输出白纸的卷纸机，并置于箱体底座盒体内。
5.如权利要求1或2所述二维时空描迹仪，其特征在于还设有长轨道和短轨道的两个弹簧枪，运动体增加一个带导向装置。
6.如权利要求1或2所述二维时空描迹仪，其特征在于运动体在向心力作用下绕固定轴转动，其上放电针构成了电极。
7.如权利要求1或2所述二维时空描迹仪，其特征在于运动体为一种外绝缘内金属杆摆，其上的摆放电针构成了电极。
8.如权利要求1所述二维时空描迹仪，其特征在于所述运动体为坠体。
9.如权利要求1或2所述二维时空描迹仪，其特征在于箱体前盖板采用钢化单面导电玻璃作电极，厚度L≥4mm，电阻≤30欧/cm2以内导电层周边为软、硬双层低电阻率金属箔，导电胶镶嵌，外加绝缘塑胶包边；机顶上部设有气泡水平仪，在弹簧枪的活动枪杆上设有刻度尺，在斜抛装枪耳上设有角度尺，在机顶杆摆电连接接头上增加了防触电盖。
专利摘要一种二维时空描迹仪，属于高中物理实验仪器。它有一个座钟式箱体，结构重心稳，还有弹簧枪，多种不同质量、构造、用途的抛体、坠体、向心力转动体，杆摆、卷纸机等部件，可做多种力学实验，箱体前盖板为导电玻璃，与箱体竖直工作面，水平工作面或水平放置工作面，形成精度很高的平行板电极，并利用电火花描迹电源，施加单向高压脉冲，产生电火花放电，在二维时空中描绘各种运动的轨迹，并记录在平面纸上，本仪器描迹图点与点之间，点迹大小清晰均匀，落位准确，实验精度高。本实用新型结构紧奏，操作简便，安全，性能价格比高，节省教学时间。
文档编号G09B23/00GK2593292SQ0228012
公开日2003年12月17日 申请日期2002年11月28日 优先权日2002年11月28日
发明者黎璟云, 黎凡 申请人:黎凡
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