自制教具“小车时速测量装置”
实用新型专利：ZL201120073979.7
杭州市萧山区朝晖小学 金亚军
2011年11期发表于《科学课》杂志
教科版小学科学五下年级《运动和力》单元，有关于小车在重力拉线作用下的时速测量。为了解决小车测速时操作粗糙、不准确的问题，使探究实验更具操作性、便捷性、准确性，而设计和制作了《小车时速测量装置》。该教具能够实现自动化、精确化的小车时速测量，且操作方便，可以很好的解决小车的时速测量难题，使用效果极佳！
一、基本结构效果图：如（图1）
二、主要设计原理：
如（图2）计时系统的电路原理是该教具 的核心原理，主要是围绕秒表计时开关进行设计，将秒表开关的两个电极用导线接出秒表，然后在接出的开关线上并联设计两个开关，即起始开关和终点开关，这样就实现秒表开关多元化，以实现秒表外的多个开关控制，为小车时速测量装置的设计制作提供原理保障。
三、材料准备：小型秒表一只、一块木料板材（长约90厘米、宽约35厘米、高约4厘米，中间横向开设一个长约70厘米、宽约3厘米的槽口）、设有弹簧片的按键开关一个（图3）、塑料米尺两把、2块L形不锈钢滑道片（长约70厘米、长边L形下端伸出0.5厘米、高约4厘米）、一块小型合叶（单面合页展开高度和小车车轴高度相当）、2块条形小铜片、强力磁铁一小块、小铁片一块、螺丝和导线若干。
四、制作方法：
如（图3）起始开关的制作
起始开关的设计除了实现起始秒表开关作用外，还能同时实现释放小车的作用。起始开关主要主要采用弹簧片式按压开关，开关的弹簧片适当位置上设置一个钩片（图3白色箭头处），用来钩住小车两个车轮间的车轴，以实现套住固定小车的作用。当起始开关快速按下时，能在短时间内释放小车并接通计时秒表进行计时。
如（图4）可移动终点开关的制作
终点开关系统的设计除了小车触碰开关作用和命令秒表停止计时外，整个终点开关还能根据小车的不同行程，可以卡在L形金属滑道内根据需要进行位置的灵活移动。终点开关采用合页功能的叶片，叶片转动部分可以向上翻起，叶片翻起高度与小车的车轴相当。与叶片转动部分配套的另一开关簧片固定在转动叶片下方，它们分别成为终点开关的两个开关片。为了使开关开闭快速有效，在两个开关上还设有磁铁吸合装置（叶片转动部分固定有小铁片，开关簧片旁固定有强力磁铁），同时撞击片下方有开关接触头（图4白色箭头处）能与下方弹簧接触片实现短距离瞬间开关接触。终点开关采用长方体结构，两个开关片分别与长方体开关模块左右的两块条形小铜片用导线连接。左右两块固定的条形小铜片能卡在内金属滑道中滑动连接。
如（图5）小车时速测量装置的组装
1、将小型秒表的计时按键两个电极接出两根导线，并将秒表安装到用开有槽口的木料板材（教具底座）左上侧。
2、将2块L形不锈钢滑道片分别粘合到教具底座的槽口内，注意：两块L形不锈钢的L形的底片朝下并向槽口中央对应。
3、将起始开关固定在教具底座的槽口左侧中央一端，秒表接出的导线与起始开关并联连接，同时与两块L形不锈钢滑道片并联连接，这样金属滑道就有滑道和导线两个功能。
4、导向轨道的制作：将2块塑料米尺的进行长条切割（木工加工法），宽度约为1厘米、长度约85厘米。并将加工好的塑料长条固定在教具底座的槽口上表面的两侧，两长条塑料固定后的外宽度略小于小车车轮内宽。
5、将可移动终点开关沿小车行驶方向安装到金属滑道内，金属滑道正好与终点开关的两个弹簧片相接且有一定弹性，这样金属滑道中的终点开关能较为顺畅地移动。
6、如（图1）为了使小车能减少碰撞损坏，在轨道的末端还设计有一段软泡沫缓冲带。为了使小车拉线较为顺畅，在小车时速测量装置的右端还设有一个绕线转动定滑轮。另外，为了便于终点开关的距离移动，跑道内侧还刻有0-70厘米的刻度标志。
五、使用方法：如（图5）
准备工作：1、小车固定在起始开关上；2、可移动终点开关翻页片翻起；3、秒表计时归零。
计时工作：将起始开关按键快速按到底，接着快速释放按键（秒表开始计时）；小车行至终点开关时，撞击终点触碰开关片（秒表停止计时），完成一个循环的计时后，最后进行秒表读数。
六、优点简析：从实际的使用效果来看，已较完美的解决平时教学的主要问题，计时工作变得方便、有效而准确，计时精度较高！
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