產品概述：      
    能量穿梭機模型是一種演示勢能與動能相互轉換，兼有機械能轉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，又呈現出能量轉換的多種物理現象，從而能喚起莘莘學子對物理科學的興趣和愛好，激發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，進一步研發和批量生產出了全自動穿梭形態的教學模型產品。  
    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  
技術參數：  
1、外型尺寸     底板尺寸  700x380 mm2  
2、小球規格     鍍鉻鋼球     φ20    數量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  數量  2  
7、電機轉盤直徑   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象  
使用說明：  
模型的各部件結構嚴謹，排列有序地劃分為以下15個區段：  
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段。  
2、垂直圓周運動：小球進入圓軌道的起始位時，便以其轉換來的Z大動能沿著圓型軌道逆時針向上迴轉，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繞圓周回旋而完成環路運轉。  
3、斜拋運動：待小球迴轉后即進入傾斜的軌道而繼續向右上方滾爬，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，根據能量守恒原理，隨著運動半徑的減小，小球徊轉轉速度越來越快，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，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，故該圓形軌道設計成略微內傾的形式，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生碰撞，當運轉小球通過能量傳遞，將能量轉移到外側的后一個球體時，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，遂使擋板發生繞軸式轉動。  
8、脈動波（多米諾骨牌）：擋板翻轉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"。  
9、水平直線運動與機電轉換:當小球撞擊擋板后將繼續進入水平直線運動區，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盤卡口中分離開來，轉盤隨之使重錘釋放，重錘便通過由動滑輪和定滑輪組成的滑輪組件下墜，隨之帶動轉盤順時針運轉使發電機由機械能轉換成電能。  
10、電光轉換：發電機的電能輸出連接到燈盒內的發光兩極管列陣之中，使其將電能轉換成發光管的光能量。  
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節穿梭流程圖）  
12、重錘提升與骨牌復位：接通電源，通過邏輯控制電路將電機平臺上的原發電機模式轉換成電動機模式。使電機傳動系統將以在外加電能作用下，與發電機相反的逆時針轉向開始運轉，從而帶動重錘向上提升回復到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的牽引電磁鐵，將傾伏的骨牌全部拉回到豎直的位置（復位）  
13、鋼球提升：鋼球提升機構由裝在控制電路立柱內的電動機連同盒外的主動輪，以及由同步傳動帶驅動的從動輪組成，通過控制電路的延時作用，在一次行程結束后，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。  
15、電源與邏輯控制：為鋼球循環運轉所需要的外加電源、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，以完成各種復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；調節底腳螺絲高度使底盤上的水準儀處在中心位。  
（2）取兩鋼球并置于預定的“碰撞"區內。  
（3）將電機轉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）逆時針搖動電機轉盤使重錘逐漸上升至Z高位，直至推桿將轉輪卡住為止。  
（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，應先將軸針嵌入槽內，然后拉動骨牌平臺末端的拉手柄將處在傾伏狀態的骨牌復位。  
（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。  
    小球完成模擬行星運動后，進入圓周運動軌道，速度應逐漸加快，在直線運動區與靜止小球發生碰撞時，應使外側小球再沿水平方向飛出推動翻板產生轉動形成脈動波，在推倒多米諾骨牌后，接著小球又撞擊推桿，使發電機運轉將機械能轉換成電能和光能，至此已完成了一次能量穿梭實驗演示。  
（2）自動（有源）啟動；  指小球置于回收區內由永磁鐵吸附定位后再啟動的一種方式。此時應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！）然后接通電源使小球自動提升至拋球槽后拋出，開始運轉。  
3、實驗后的操作  
    關斷電源，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。