產(chǎn)品概述：      
    能量穿梭機模型是一種演示勢能與動能相互轉(zhuǎn)換，兼有機械能轉(zhuǎn)換成電能與光能的運動型實驗裝置。通過球體穿梭在富有流動雕塑美感軌道間的趣味旅程，既折射出多種力學的運動形態(tài)，又呈現(xiàn)出能量轉(zhuǎn)換的多種物理現(xiàn)象，從而能喚起莘莘學子對物理科學的興趣和愛好，激發(fā)學習者探究自然奧秘的動機和欲望。  
能量穿梭機模型先期由上海市嘉定區(qū)第二中學*，并榮獲上海市中學物理學科自制教具評比一等獎。在此基礎(chǔ)上,為配合上海市二期課程改革之需，與華東師范大學科教儀器廠合作，進一步研發(fā)和批量生產(chǎn)出了全自動穿梭形態(tài)的教學模型產(chǎn)品。  
    能量穿梭機將引導學生涉足物理天地，賦予學習者以智慧與毅力，去叩開物理王國之門。  
號：200610025807.6  
技術(shù)參數(shù)：  
1、外型尺寸     底板尺寸  700x380 mm2  
2、小球規(guī)格     鍍鉻鋼球     φ20    數(shù)量3枚  
3、運行軌道     垂直圓周軌道 φ104±5    
              水平圓周軌道 φ120±5  
              模擬行星軌跡 φ120±2 (max) φ22±1 (min)     
              軌寬  14 mm  
4、多米諾骨牌   52 x 26 x 12 mm3      
              數(shù)量  4塊（首塊加配重）  
5、翻板尺寸       110 x 32 x 4 mm3  
6、直流電機       12V   200 mA    減速比 70 ：1  數(shù)量  2  
7、電機轉(zhuǎn)盤直徑   150～170 mm   
8、皮帶輪直徑     φ 48  
9、同步帶長度     860 mm  
10、牽線電磁鐵    12 V    450 mA    牽引力    2500 g  
11、工作電源      220 V  50 Hz  15 VA  
12、抗電強度      3750 V  50 Hz  一分鐘無飛弧擊穿現(xiàn)象  
使用說明：  
模型的各部件結(jié)構(gòu)嚴謹，排列有序地劃分為以下15個區(qū)段：  
1、重力勢能：軌道處于模型的左上方，在其Z高處起始位的球穴中，置有鋼體小球，該靜止的球體具有Z大的重力勢能，但當小球從Z高位沿斜軌下滑時，其勢能逐漸減小而動能逐漸加大，直至垂直圓周運動區(qū)段。  
2、垂直圓周運動：小球進入圓軌道的起始位時，便以其轉(zhuǎn)換來的Z大動能沿著圓型軌道逆時針向上迴轉(zhuǎn)，即使到達圓軌的至高點，該小球仍能以足夠大的能量和速度繼續(xù)繞圓周回旋而完成環(huán)路運轉(zhuǎn)。  
3、斜拋運動：待小球迴轉(zhuǎn)后即進入傾斜的軌道而繼續(xù)向右上方滾爬，直至軌道的末端時，即以斜拋方式飛離鋼軌。  
4、模擬行星運動：離軌后的小球以拋物線的軌跡準確地穿越模擬行星運動的組件孔，進入半透明的喇叭口容器，再沿著拋物型壁面以橢圓形軌跡作回旋運轉(zhuǎn)，根據(jù)能量守恒原理，隨著運動半徑的減小，小球徊轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速度越來越快，Z后穿過容器底部的小孔，墜落到水平圓周運動的軌道。  
5、水平圓周運動：小球進入水平圓周運動區(qū)，小球的高度隨軌道下降而進一步獲得圓周運動的動能，由于小球作圓周運動還會受到向心力和重力的雙重作用，故該圓形軌道設(shè)計成略微內(nèi)傾的形式，這樣便能使小球順利地又一次完成水平方向的環(huán)繞而進入直線運行軌道。  
6、碰撞：小球完成水平圓周盤旋后，緊接著又與軌道上靜止安放的另兩個小球相繼發(fā)生碰撞，當運轉(zhuǎn)小球通過能量傳遞，將能量轉(zhuǎn)移到外側(cè)的后一個球體時，便以接力的方式使該小球從靜止開始再作慣性運動。  
7、平板轉(zhuǎn)動：后一個小球滾移片刻后，再次撞擊前方的翹翹板式（垂向）擋板，遂使擋板發(fā)生繞軸式轉(zhuǎn)動。  
8、脈動波（多米諾骨牌）：擋板翻轉(zhuǎn)瞬間推倒豎立在多米諾骨牌平臺上的*張骨牌，然后隨能量的逐級傳遞，又依次將所有骨牌推倒形成脈動波，或稱“多米諾骨牌效應(yīng)”。  
9、水平直線運動與機電轉(zhuǎn)換:當小球撞擊擋板后將繼續(xù)進入水平直線運動區(qū)，Z后再撞擊杠桿推桿的末端，由于杠桿作用使推桿從裝在電機平臺上的大轉(zhuǎn)盤卡口中分離開來，轉(zhuǎn)盤隨之使重錘釋放，重錘便通過由動滑輪和定滑輪組成的滑輪組件下墜，隨之帶動轉(zhuǎn)盤順時針運轉(zhuǎn)使發(fā)電機由機械能轉(zhuǎn)換成電能。  
10、電光轉(zhuǎn)換：發(fā)電機的電能輸出連接到燈盒內(nèi)的發(fā)光兩極管列陣之中，使其將電能轉(zhuǎn)換成發(fā)光管的光能量。  
11、球體回收：小球運行到終點落入球體回收區(qū)被恒磁鐵吸附并在其前端面上定位。至此鋼球已完成了一次能量穿梭的全過程。（鋼球的整個穿梭過程可參見第7節(jié)穿梭流程圖）  
12、重錘提升與骨牌復(fù)位：接通電源，通過邏輯控制電路將電機平臺上的原發(fā)電機模式轉(zhuǎn)換成電動機模式。使電機傳動系統(tǒng)將以在外加電能作用下，與發(fā)電機相反的逆時針轉(zhuǎn)向開始運轉(zhuǎn)，從而帶動重錘向上提升回復(fù)到Z高位時由推桿卡住。與此同時，控制電路又同時接通多米諾骨牌平臺內(nèi)的牽引電磁鐵，將傾伏的骨牌全部拉回到豎直的位置（復(fù)位）  
13、鋼球提升：鋼球提升機構(gòu)由裝在控制電路立柱內(nèi)的電動機連同盒外的主動輪，以及由同步傳動帶驅(qū)動的從動輪組成，通過控制電路的延時作用，在一次行程結(jié)束后，稍延時片刻后，自動開啟鋼球提升機，當傳送帶上的抓斗一旦與已歸位的鋼球相遇時，抓斗即抓起鋼球并被傳送帶提升直至帶進拋球槽。  
14、拋球槽：鋼球帶入拋球槽后，即與抓斗分離而沿著球槽前進，到達出口處時將下落到起始位的球穴中，并開始下一次的循環(huán)。  
15、電源與邏輯控制：為鋼球循環(huán)運轉(zhuǎn)所需要的外加電源、控制電路與提升機用電動機，全部裝置在儀器左上角的立柱盒內(nèi)，以完成各種復(fù)位所需要的運行功能。  
實驗指導：  
1、實驗前的準備  
（1）校準水平位；調(diào)節(jié)底腳螺絲高度使底盤上的水準儀處在中心位。  
（2）取兩鋼球并置于預(yù)定的“碰撞”區(qū)內(nèi)。  
（3）將電機轉(zhuǎn)盤上的拉繩相繼正確穿入由定滑輪和動滑輪組成的滑輪組件中，末端系住在定滑輪的右方支架上，再將重錘鉤入動滑輪的吊鉤之中（參見附圖二）。  
（4）逆時針搖動電機轉(zhuǎn)盤使重錘逐漸上升至Z高位，直至推桿將轉(zhuǎn)輪卡住為止。  
（5）如多米諾骨牌平臺上的骨牌其軸針有脫離槽口的情況時，應(yīng)先將軸針嵌入槽內(nèi)，然后拉動骨牌平臺末端的拉手柄將處在傾伏狀態(tài)的骨牌復(fù)位。  
（6）如重錘下垂處于Z低位時，可按上述（4）的操作方式搖動電機轉(zhuǎn)盤至Z高位。  
（7）將電源線插入電源立柱盒上的插座中，電源線另一端插入交流市電電源。  
2、實驗過程演繹  
（1）手動（無源）啟動：  取第三枚小球由拋球槽頂上的小孔投入，使其進入傾斜軌道自由滑落而下。當小球完成垂直圓周運動后，以斜拋方式飛出準確穿越小孔進入模擬行星運動的透明容器內(nèi)。  
    小球完成模擬行星運動后，進入圓周運動軌道，速度應(yīng)逐漸加快，在直線運動區(qū)與靜止小球發(fā)生碰撞時，應(yīng)使外側(cè)小球再沿水平方向飛出推動翻板產(chǎn)生轉(zhuǎn)動形成脈動波，在推倒多米諾骨牌后，接著小球又撞擊推桿，使發(fā)電機運轉(zhuǎn)將機械能轉(zhuǎn)換成電能和光能，至此已完成了一次能量穿梭實驗演示。  
（2）自動（有源）啟動；  指小球置于回收區(qū)內(nèi)由永磁鐵吸附定位后再啟動的一種方式。此時應(yīng)檢查重錘是否釋放處在下垂的Z低位，（當重錘在高位時，提升機不會啟動?。┤缓蠼油娫词剐∏蜃詣犹嵘翏伹虿酆髵伋?，開始運轉(zhuǎn)。  
3、實驗后的操作  
    關(guān)斷電源，取出三枚鋼球，釋放重錘，使其下降至Z低位（重錘也可脫鉤后取出），拔去電源線，妥善收藏。