CN108648573B - 一种物理学习用具 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种物理学习用具，包括斜轨、竖轨和直轨，斜轨的角度可进行调节以达到演示不同加速度的目的，竖轨和直轨的设置还可以进行自由落体和平抛运动的演示；斜轨、竖轨和直轨上设置的光电门组件的光电门本体可在使用时弹出呈使用状态即与轨道垂直的状态，使用完毕后收回呈收纳状态即与轨道平行的状态，可以更好地保护光电门本体，减少空间的占用，另外两种状态切换时的操作也极为方便。

Description

一种物理学习用具

【技术领域】

本发明涉及学习设备技术领域，尤其涉及一种物理学习用具。

【背景技术】

物理学习过程中，为了更好地理解学习内容，通常以物理实验的方式对于相关定理进行演示与验证，从而使得学习者以更直观的方式理解物理定理的本质，故此本发明提供了一种物理学习用具。

【发明内容】

有鉴于此，本发明实施例提供了物理学习用具。

一种物理学习用具，包括斜轨、竖轨和直轨，所述斜轨的前端的底部设有倾角控制机构，所述倾角控制机构包括固定座，所述固定座居中设有密封圆筒，所述密封圆筒内套设有气缸，气缸的外壁和密封圆筒的内壁形成密封结构，所述气缸内设有活塞和活塞杆，气缸的顶部设有逆止阀，所述活塞杆上套设有第一弹簧，活塞杆的底部连接有伸缩控制件，所述伸缩控制件包括支座以及和支座顶端铰接的控制板，铰接处位于控制板的中部，控制板位于气缸下部且一侧端部和活塞杆的底部连接，并且通过第二弹簧与固定座的底部相连，控制板的另一侧端部位于密封圆筒外，所述密封圆筒的左侧外壁分布有条状齿牙，所述条状齿牙从密封圆筒的顶部延伸至底部，密封圆筒的左侧外壁设有放气孔；与密封圆筒并排的位置处设有固定架，所述固定架上设有活塞圆筒，所述活塞圆筒内设有相互连接的活塞块和活塞手柄，所述活塞块的一侧设有和条状齿牙配合的啮合齿牙，活塞块的另一侧和活塞手柄固定连接，所述活塞手柄从活塞圆筒内伸出，活塞手柄在位于活塞圆筒底壁和活塞块之间的部分套设有第三弹簧，该第三弹簧处于自然状态时，啮合齿牙和条状齿牙处于啮合状态；

所述斜轨、竖轨和直轨上均设有光电门组件，所述光电门组件包括至少两组间隔设置的光电门本体、锁合组件和控制组件；所述锁合组件固定在光电门本体的底部，锁合组件包括锁片和第一复位弹性件，所述锁片居中设有销孔，并通过所述销孔与所述销轴转动配合，锁片在靠近光电门本体一端的上部设有连接孔，锁片在远离光电门本体一端设有锁头，第一复位弹性件的一端和连接孔连接，第一复位弹性件的另一端和第一固定桩连接；所述控制组件包括控制钮、安装件、驱动件和锁扣，所述控制钮的末端从斜轨外壁设置的通孔中伸出，所述控制钮的前端和安装件固定连接，驱动件分布在安装件上并与锁扣的位置相对应，驱动件的数量和光电门本体的数量相同，驱动件的末端为斜面，所述锁扣的前端设有与锁头相互配合的锁凸，所述锁扣在位于锁凸后部为锁扣与固定轴的是转动配合处，锁扣的末端为斜面与驱动件前端的斜面对接，锁扣的中部设有第二复位弹性件，所述第二复位弹性件的另一端和第二固定桩连接；

所述斜轨、竖轨和直轨上均还设置有轨道和标尺，所述标尺位于对应各轨道的侧壁上并与各轨道对应平行设置。

作为本申请的一种优选实施方式，所述斜轨还设置有角度传感器，所述角度传感器设置在斜轨前端的侧壁上。

作为本申请的一种优选实施方式，所述第一复位弹性件和第二复位弹性件均为弹簧。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下有益效果：

本发明提供了一种物理学习用具，包括斜轨、竖轨和直轨，斜轨的角度可进行调节以达到演示不同加速度的目的，竖轨和直轨的设置还可以进行自由落体和平抛运动的演示；斜轨、竖轨和直轨上设置的光电门组件的光电门本体可在使用时弹出呈使用状态即与轨道垂直的状态，使用完毕后收回呈收纳状态即与轨道平行的状态，可以更好地保护光电门本体，减少空间的占用，另外两种状态切换时的操作也极为方便。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1本发明实施例的物理学习用具的结构示意图；

图2是本发明实施例的直轨的结构示意图；

图3是本发明实施例的光电门组件的结构示意图；

图4是本发明实施例的安装件的结构示意图。

【具体实施方式】

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

图1本发明实施例的物理学习用具的结构示意图；图2是本发明实施例的直轨的结构示意图；图3是本发明实施例的光电门组件的结构示意图；图4是本发明实施例的安装件的结构示意图。

如图1-4所示，一种物理学习用具，包括斜轨100、竖轨200和直轨300，斜轨100的前端的底部设有倾角控制机构1，倾角控制机构1包括固定座11，固定座11居中设有密封圆筒12，密封圆筒12内套设有气缸13，气缸13的外壁和密封圆筒12的内壁形成密封结构，气缸13内设有活塞131和活塞杆132，气缸13的顶部设有逆止阀133，活塞杆131上套设有第一弹簧134，活塞杆131的底部连接有伸缩控制件14，伸缩控制件14包括支座141以及和支座141顶端铰接的控制板142，铰接处位于控制板142的中部，控制板142位于气缸13下部且一侧端部和活塞杆131的底部连接，并且通过第二弹簧143与固定座11的底部相连，控制板142的另一侧端部位于密封圆筒12外，密封圆筒12的左侧外壁分布有条状齿牙121，条状齿牙121从密封圆筒12的顶部延伸至底部，密封圆筒12的左侧外壁设有放气孔122；与密封圆筒12并排的位置处设有固定架15，固定架15上设有活塞圆筒151，活塞圆筒151内设有相互连接的活塞块152和活塞手柄153，活塞块152的一侧设有和条状齿牙121配合的啮合齿牙1521，活塞块152的另一侧和活塞手柄153固定连接，活塞手柄153从活塞圆筒151内伸出，活塞手柄153在位于活塞圆筒151底壁和活塞块152之间的部分套设有第三弹簧154，该第三弹簧154处于自然状态时，啮合齿牙1521和条状齿牙121处于啮合状态。

需要说明的是，斜轨、竖轨和直轨的结构是相同的，本申请实施例仅针对直轨的结构进行说明，斜轨和竖轨铰接，竖轨和直轨之间固定连接。

本发明实施例的技术方案在使用时，若需将斜轨与水平面的角度调大，保证放气孔处于关闭状态，将活塞手柄向外拉并维持直至调节过程结束，第三弹簧在拉力的作用下会收缩，活塞块也会发生相应地位移，此时啮合齿牙和条状齿牙解除啮合状态，此时下压控制板，第一弹簧和第二弹簧拉伸，逆止阀开启，活塞杆和活塞向上运动压缩空气，松开脚踏板，在第二弹簧的作用下，控制板恢复至原来的状态，同时逆止阀关闭，控制板如此往复运动，压缩空气流入密封圆筒中，并随着气体的不断进入，密封圆筒往上运动，从而将斜轨一端向上顶，当调节至合适的角度，松开活塞手柄使啮合齿牙和条状齿牙处于啮合状态，从而维持斜轨稳定的状态。若需将斜轨与水平面的角度调小，保证放气孔处于开启状态，将活塞手柄向外拉并维持直至调节过程结束，第三弹簧在拉力的作用下会收缩，活塞块也会发生相应地位移，此时啮合齿牙和条状齿牙解除啮合状态，密封圆筒内的气体被缓缓放出，密封圆筒在重力的作用下会缓缓下落，当到达合适的高度时，关闭放气孔，同时松开活塞手柄使啮合齿牙和条状齿牙处于啮合状态，从而维持斜轨稳定的状态。因为斜轨还设置有角度传感器9，角度传感器设置在斜轨前端的侧壁上，通过角度传感器可以实时读取斜轨与水平面的角度。所以本发明可以实现对不同加速度进行演示的目的，竖轨可以演示自由落体，附带直轨可以演示平抛运动。

斜轨100、竖轨200和直轨300上均设有光电门组件2，光电门组件2包括至少两组间隔设置的光电门本体21、锁合组件22和控制组件23；锁合组件22固定在光电门本体21的底部，锁合组件22包括锁片221和第一复位弹性件222，锁片221居中设有销孔，并通过销孔与销轴转动配合，锁片221在靠近光电门本体21一端的上部设有连接孔223，锁片221在远离光电门本体21一端设有锁头224，第一复位弹性件222的一端和连接孔223连接，第一复位弹性件222的另一端和第一固定桩3连接；控制组件23包括控制钮231、安装件232、驱动件233和锁扣234，控制钮231的末端从斜轨100外壁设置的通孔4中伸出，控制钮231的前端和安装件232固定连接，驱动件233分布在安装件232上并与锁扣234的位置相对应，驱动件233的数量和光电门本体21的数量相同，驱动件233的末端为斜面，锁扣234的前端设有与锁头224相互配合的锁凸2341，锁扣234在位于锁凸2341后部为锁扣234与固定轴的是转动配合处，锁扣234的末端为斜面与驱动件233前端的斜面对接，锁扣234的中部设有第二复位弹性件2342，第二复位弹性件2342的另一端和第二固定桩5连接，第一复位弹性件222和第二复位弹性件2342均为弹簧。

需要说明的是，光电门组件作为一种高精度测速仪器，一般与轨道垂直固定设置且高于轨道所在平面，实验完成后不易收纳，同时又由于光电门较为脆弱，故很容易遭受外力破坏造成断裂等情况。本申请技术方案中，在实验时可通过控制将光电门弹至与轨道垂直的使用状态，在实验结束时可通过控制将光电门返回至与轨道平行的收纳状态，由于轨道的保护作用，也使得光电门不易遭受外力破坏。

具体地，光电门本体通过锁合组件可绕销轴进行旋转，旋转的动力由第一复位弹性件提供，当光电门组件处于收纳状态时，控制钮处于非下压状态，与控制钮连接的连接件，以及连接件上的驱动件均同时处于非下压状态，则锁头和锁扣上的锁凸处于锁合状态，此时第一复位弹性件处于压缩状态；当需要使用该实验系统时，下压控制钮使其处于下压状态，则连接件和连接件上的驱动件均同时处于下压状态，驱动件随着下压方向向锁扣的末端施力，由于锁扣可以绕固定轴进行转动，锁扣会在第二复位弹性件和驱动件的共同作用下旋转，第二复位弹性件设置在锁扣靠近末端的位置上，所以锁扣末端会随着拉力方向向上旋转，相对应的，锁扣的锁凸向下旋转解除锁合状态，锁头脱锁后，锁片可在第一复位弹性件的作用下旋转，由于旋转限位块6和第一复位弹性件长度的限制，光电门旋转至与轨道垂直的使用状态即停止旋转，锁片的旋转方向和锁扣的旋转方向是相反的，可使得光电门组件维持使用状态，其中旋转限位块6设置在子导轨的内壁上且同时块位于锁扣的旋转方向上。同样的，若想将光电门从使用状态恢复至收纳状态，控制钮处于下压状态，手动将光电门本体旋转至与轨道平行的位置，然后将控制钮恢复至非下压状态，则锁头和锁扣上的锁凸处于锁合状态，可使得光电门组件维持收纳状态。

控制钮的末端设有防脱件，子导轨外壁的通孔同时具有限位的作用，通孔的形状为两端为圆形且中间为矩形的“哑铃状”，圆形的直径大于矩形的宽度，控制钮的防脱件为圆形且直径大于当圆形的直径，当控制钮可以从矩形内通过，控制钮处于两个圆形内时，分别处于下压状态和非下压状态，矩形可以起到限位作用，需要手动将控制钮从圆形内移出，经过矩形后进入另一个圆形内，从而实现下压状态和非下压状态的切换。

斜轨100、竖轨200和直轨300上均还设置有轨道7和标尺8，标尺8位于对应各轨道7的侧壁上并与各轨道7对应平行设置。

本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：

本发明提供了一种物理学习用具，包括斜轨、竖轨和直轨，斜轨的角度可进行调节以达到演示不同加速度的目的，竖轨和直轨的设置还可以进行自由落体和平抛运动的演示；斜轨、竖轨和直轨上设置的光电门组件的光电门本体可在使用时弹出呈使用状态即与轨道垂直的状态，使用完毕后收回呈收纳状态即与轨道平行的状态，可以更好地保护光电门本体，减少空间的占用，另外两种状态切换时的操作也极为方便。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (3)

1.一种物理学习用具，其特征在于，包括斜轨、竖轨和直轨，所述斜轨的前端的底部设有倾角控制机构，所述倾角控制机构包括固定座，所述固定座居中设有密封圆筒，所述密封圆筒内套设有气缸，气缸的外壁和密封圆筒的内壁形成密封结构，所述气缸内设有活塞和活塞杆，气缸的顶部设有逆止阀，所述活塞杆上套设有第一弹簧，活塞杆的底部连接有伸缩控制件，所述伸缩控制件包括支座以及和支座顶端铰接的控制板，铰接处位于控制板的中部，控制板位于气缸下部且一侧端部和活塞杆的底部连接，并且通过第二弹簧与固定座的底部相连，控制板的另一侧端部位于密封圆筒外，所述密封圆筒的左侧外壁分布有条状齿牙，所述条状齿牙从密封圆筒的顶部延伸至底部，密封圆筒的左侧外壁设有放气孔；与密封圆筒并排的位置处设有固定架，所述固定架上设有活塞圆筒，所述活塞圆筒内设有相互连接的活塞块和活塞手柄，所述活塞块的一侧设有和条状齿牙配合的啮合齿牙，活塞块的另一侧和活塞手柄固定连接，所述活塞手柄从活塞圆筒内伸出，活塞手柄在位于活塞圆筒底壁和活塞块之间的部分套设有第三弹簧，该第三弹簧处于自然状态时，啮合齿牙和条状齿牙处于啮合状态；

所述斜轨、竖轨和直轨上均设有光电门组件，所述光电门组件包括至少两组间隔设置的光电门本体、锁合组件和控制组件；所述锁合组件固定在光电门本体的底部，锁合组件包括锁片和第一复位弹性件，所述锁片居中设有销孔，并通过所述销孔与销轴转动配合，锁片在靠近光电门本体一端的上部设有连接孔，锁片在远离光电门本体一端设有锁头，第一复位弹性件的一端和连接孔连接，第一复位弹性件的另一端和第一固定桩连接；所述控制组件包括控制钮、安装件、驱动件和锁扣，所述控制钮的末端从斜轨外壁设置的通孔中伸出，所述控制钮的前端和安装件固定连接，驱动件分布在安装件上并与锁扣的位置相对应，驱动件的数量和光电门本体的数量相同，驱动件的末端为斜面，所述锁扣的前端设有与锁头相互配合的锁凸，所述锁扣在位于锁凸后部为锁扣与固定轴的是转动配合处，锁扣的末端为斜面与驱动件前端的斜面对接，锁扣的中部设有第二复位弹性件，所述第二复位弹性件的另一端和第二固定桩连接；

所述斜轨、竖轨和直轨上均还设置有轨道和标尺，所述标尺位于对应各轨道的侧壁上并与各轨道对应平行设置。

2.根据权利要求1所述的物理学习用具，其特征在于，所述斜轨还设置有角度传感器，所述角度传感器设置在斜轨前端的侧壁上。

3.根据权利要求2所述的物理学习用具，其特征在于，所述第一复位弹性件和第二复位弹性件均为弹簧。

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