CN108877421A - 一种物理教学用自由落体实验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种物理教学用自由落体实验装置，包括支架机构，所述支架机构包括底座板，所述底座板下侧面板四拐角处均连接有减震弹簧，所述减震弹簧远离底座板的一端连接有支架支脚，所述底座板上侧面板的一端设置有电子秤，所述电子秤包括电子秤本体，所述电子秤本体的称重端连接有电子秤托盘，所述电子秤托盘与底座板平行，所述电子秤本体下端通过若干电子秤固定杆与底座板的上侧面板连接，所述电子秤一侧的底座板上设有托板，所述托板下端连接有压力传感器，且所述压力传感器与底座板固定连接，所述托板远离电子秤的一侧垂直连接有带槽支架，本发明结构新颖，使用方便，是一种新型且实用的物理教学用自由落体实验装置。

Description

一种物理教学用自由落体实验装置
技术领域：
本发明属于教学设备技术领域，特别涉及一种物理教学用自由落体实验装置。
背景技术：
现有技术中，物理教学时自由落体实验一般没有较为成型的教材来进行实验，所以学生无法得知其中的数据，进而无法对实验进行计算，只能依靠书面题目来进行计算，这样会影响学生对自由落体运动的理解，并且还会忽略掉一些较为隐秘信息例如空气阻力等，所以本发明提供一种物理教学用自由落体实验装置来解决上述问题。
发明内容：
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种物理教学用自由落体实验装置，解决了现有的切割机结构复杂、操作难、上手慢等缺点。
为了解决上述问题，本发明提供了一种技术方案：
一种物理教学用自由落体实验装置，包括支架机构，所述支架机构包括底座板，所述底座板下侧面板四拐角处均连接有减震弹簧，所述减震弹簧远离底座板的一端连接有支架支脚，所述底座板上侧面板的一端设置有电子秤，所述电子秤包括电子秤本体，所述电子秤本体的称重端连接有电子秤托盘，所述电子秤托盘与底座板平行，所述电子秤本体下端通过若干电子秤固定杆与底座板的上侧面板连接，所述电子秤一侧的底座板上设有托板，所述托板下端连接有压力传感器，且所述压力传感器与底座板固定连接，所述托板远离电子秤的一侧垂直连接有带槽支架，所述带槽支架上下两端均通过一号螺钉连接有滑杆固定杆，所述带槽支架下端上的滑杆固定杆通过若干一号扣板连接有蓄电池放置壳，所述蓄电池放置壳内设有蓄电池，所述带槽支架内设有滑槽，所述滑槽两侧的带槽支架内设有限位槽。
作为优选，所述限位槽内滑动连接有滑块，所述滑块通过滑块连接杆连接有主体机构，所述主体机构包括与滑块连接杆连接的主连接块，所述主连接块靠近滑杆固定杆的一端固定连接有连接板，所述连接板远离主连接块的一侧面板上固定连接有轴承连接框，所述轴承连接框内部固定连接有轴承，所述轴承内环固定连接有螺纹杆，所述螺纹杆远离轴承的一端固定连接有旋柄，且所述螺纹杆上螺纹连接有一号螺母，所述一号螺母靠近滑杆固定杆的两端均固定连接有限位块，所述限位块远离一号螺母的一端设有一号滑孔，上一号滑孔内设有滑杆，所述滑杆两端均与滑杆固定杆固定连接，所述主连接块远离连接板的一端通过连接螺纹杆连接有铁芯，所述铁芯上缠绕有线圈，且所述铁芯远离连接螺纹杆的一端固定连接有连接机构。
作为优选，所述连接机构包括与铁芯连接的定位杆，所述定位杆中心处设有二号滑孔，所述二号滑孔远离铁芯的一侧的定位杆上设有嵌槽，所述嵌槽内设有推板，所述推板远离铁芯的一侧面板中心处垂直连接有螺纹旋杆，所述螺纹旋杆螺纹连接有二号螺母，所述二号螺母与定位杆固定连接，所述二号滑孔内滑动连接有插杆，所述插杆下端垂直连接有与铁芯垂直的连接杆，所述指针远离三号螺钉的一端对应的带槽支架上设有刻度尺，所述旋柄远离螺纹杆的一侧面板上设有开关，所述带槽支架上端的滑杆固定杆上通过若干二号扣板连接有控制器固定壳，所述控制器固定壳内设有控制器，所述控制器固定壳上端外侧固定连接有计时器。
作为优选，所述主连接块、连接板、轴承连接框和螺纹杆上均设有导线孔。
作为优选，所述指针由具有弹性的硬质塑料制成。
作为优选，所述连接杆远离插杆的一端通过三号螺钉垂直连接有指针。
作为优选，所述控制器与计时器、压力传感器和开关电性连接，所述开关通过导线分别与线圈的两端电性连接。
作为优选，所述电子秤和托板外侧的底座板上设有护框。
本发明的有益效果：
本发明设置的控制器为GA型控制器，该控制器可以精确计算以及控制本发明所用到的电器以及数据，压力传感器的型号为HX压力传感器模块，体积小并且测量精确，使用时，教师可以利用本发明来进行自由落体实验的演示操作，使用时，教师先将由铁芯和线圈组成的电磁铁开启，然后将实验用的小铁球吸附在其上，然后教师再根据实验用的小铁球的高度调整指针的高度，直至小铁球下端与指针平行为止，在此过程中，使用者可以利用螺纹旋杆旋动推板将与指针连接的插杆压紧固定或者松动调节，然后使用者再上下调节主体机构的高度，以此来调节自由落体的高度，本发明设置的开关在控制电磁铁工作状态的同时还用以开启计时器以计时，压力传感器可以在小铁球落在托板上时将其所受到的正压力传导给控制器，同时在压力传感器传导出信号时控制器时控制器控制计时器停止计时，该设计可以测试出自由落体时的下落时间、小铁球落在平面上的压力，而本发明设计的电子秤则用以称量小铁球的质量，该数据可以让学生带入自由落体相关公式中，计算出教师所要测试的数据，增加学生对于自由落体相关知识的理解，本发明结构新颖，使用方便，是一种新型且实用的物理教学用自由落体实验装置。
附图说明：
为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的主体机构结构示意图；
图3为本发明的带槽支架结构示意图；
图4为本发明的一号扣板结构示意图。
图中：1、支架机构；2、底座板；3、减震弹簧；4、支架支脚；5、电子秤；6、电子秤本体；7、电子秤托盘；8、电子秤固定杆；9、护框；10、托板；11、带槽支架；12、一号螺钉；13、滑杆固定杆；14、一号扣板；15、蓄电池放置壳；16、蓄电池；17、滑槽；18、限位槽；19、主体机构；20、滑块；21、滑块连接杆；22、主连接块；23、连接板；24、轴承连接框；25、轴承；26、螺纹杆；27、旋柄；28、一号螺母；29、限位块；30、一号滑孔；31、滑杆；32、连接螺纹杆；33、铁芯；34、线圈；35、连接机构；36、定位杆；37、二号滑孔；38、嵌槽；39、推板；40、螺纹旋杆；41、二号螺母；42、插杆；43、连接杆；44、三号螺钉；45、指针；46、刻度尺；47、开关；48、二号扣板；49、控制器固定壳；50、控制器；51、计时器；52、压力传感器；53、导线孔。
具体实施方式：
如图1-4所示，本具体实施方式采用以下技术方案：一种物理教学用自由落体实验装置，包括支架机构1，所述支架机构1包括底座板2，所述底座板2下侧面板四拐角处均连接有减震弹簧3，所述减震弹簧3远离底座板2的一端连接有支架支脚4，所述底座板2上侧面板的一端设置有电子秤5，所述电子秤5包括电子秤本体6，所述电子秤本体6的称重端连接有电子秤托盘7，所述电子秤托盘7与底座板2平行，所述电子秤本体6下端通过若干电子秤固定杆8与底座板2的上侧面板连接，所述电子秤5一侧的底座板2上设有托板10，所述托板10下端连接有压力传感器52，且所述压力传感器52与底座板2固定连接，所述托板10远离电子秤5的一侧垂直连接有带槽支架11，所述带槽支架11上下两端均通过一号螺钉12连接有滑杆固定杆13，所述带槽支架11下端上的滑杆固定杆13通过若干一号扣板14连接有蓄电池放置壳15，所述蓄电池放置壳15内设有蓄电池16，所述带槽支架11内设有滑槽17，所述滑槽17两侧的带槽支架11内设有限位槽18。
其中，所述限位槽18内滑动连接有滑块20，所述滑块20通过滑块连接杆21连接有主体机构19，所述主体机构19包括与滑块连接杆21连接的主连接块22，所述主连接块22靠近滑杆固定杆13的一端固定连接有连接板23，所述连接板23远离主连接块22的一侧面板上固定连接有轴承连接框24，所述轴承连接框24内部固定连接有轴承25，所述轴承25内环固定连接有螺纹杆26，所述螺纹杆26远离轴承25的一端固定连接有旋柄27，且所述螺纹杆26上螺纹连接有一号螺母28，所述一号螺母28靠近滑杆固定杆13的两端均固定连接有限位块29，所述限位块29远离一号螺母28的一端设有一号滑孔30，上一号滑孔30内设有滑杆31，所述滑杆31两端均与滑杆固定杆13固定连接，所述主连接块22远离连接板23的一端通过连接螺纹杆32连接有铁芯33，所述铁芯33上缠绕有线圈34，且所述铁芯33远离连接螺纹杆32的一端固定连接有连接机构35。
其中，所述连接机构35包括与铁芯33连接的定位杆36，所述定位杆36中心处设有二号滑孔37，所述二号滑孔37远离铁芯33的一侧的定位杆36上设有嵌槽38，所述嵌槽38内设有推板39，所述推板39远离铁芯33的一侧面板中心处垂直连接有螺纹旋杆40，所述螺纹旋杆40螺纹连接有二号螺母41，所述二号螺母41与定位杆36固定连接，所述二号滑孔37内滑动连接有插杆42，所述插杆42下端垂直连接有与铁芯33垂直的连接杆43，所述指针45远离三号螺钉44的一端对应的带槽支架11上设有刻度尺46，所述旋柄27远离螺纹杆26的一侧面板上设有开关47，所述带槽支架11上端的滑杆固定杆13上通过若干二号扣板48连接有控制器固定壳49，所述控制器固定壳49内设有控制器50，所述控制器固定壳49上端外侧固定连接有计时器51。
其中，所述主连接块22、连接板23、轴承连接框24和螺纹杆26上均设有导线孔53。
其中，所述指针45由具有弹性的硬质塑料制成。
其中，所述连接杆43远离插杆42的一端通过三号螺钉44垂直连接有指针45。
其中，所述控制器50与计时器51、压力传感器52和开关47电性连接，所述开关47通过导线分别与线圈34的两端电性连接。
其中，所述电子秤5和托板10外侧的底座板2上设有护框9。
具体的：一种物理教学用自由落体实验装置，本发明设置的控制器50为G7235A，压力传感器52的型号为HX711压力传感器模块，使用时，教师可以利用本发明来进行自由落体实验的演示操作，使用时，教师先将由铁芯33和线圈34组成的电磁铁开启，然后将实验用的小铁球吸附在其上，然后教师再根据实验用的小铁球的高度调整指针45的高度，直至小铁球下端与指针45平行为止，在此过程中，使用者可以利用螺纹旋杆40旋动推板39将与指针45连接的插杆42压紧固定或者松动调节，然后使用者再上下调节主体机构19的高度，以此来调节自由落体的高度，本发明设置的开关47在控制电磁铁工作状态的同时还用以开启计时器51以计时，压力传感器52可以在小铁球落在托板10上时将其所受到的正压力传导给控制器50，同时在压力传感器52传导出信号时控制器50时控制器50控制计时器51停止计时，该设计可以测试出自由落体时的下落时间、小铁球落在平面上的压力，而本发明设计的电子秤则用以称量小铁球的质量，该数据可以让学生带入自由落体相关公式中，计算出教师所要测试的数据，增加学生对于自由落体相关知识的理解，本发明结构新颖，使用方便，是一种新型且实用的物理教学用自由落体实验装置。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种物理教学用自由落体实验装置，包括支架机构(1)，其特征在于：所述支架机构(1)包括底座板(2)，所述底座板(2)下侧面板四拐角处均连接有减震弹簧(3)，所述减震弹簧(3)远离底座板(2)的一端连接有支架支脚(4)，所述底座板(2)上侧面板的一端设置有电子秤(5)，所述电子秤(5)包括电子秤本体(6)，所述电子秤本体(6)的称重端连接有电子秤托盘(7)，所述电子秤托盘(7)与底座板(2)平行，所述电子秤本体(6)下端通过若干电子秤固定杆(8)与底座板(2)的上侧面板连接，所述电子秤(5)一侧的底座板(2)上设有托板(10)，所述托板(10)下端连接有压力传感器(52)，且所述压力传感器(52)与底座板(2)固定连接，所述托板(10)远离电子秤(5)的一侧垂直连接有带槽支架(11)，所述带槽支架(11)上下两端均通过一号螺钉(12)连接有滑杆固定杆(13)，所述带槽支架(11)下端上的滑杆固定杆(13)通过若干一号扣板(14)连接有蓄电池放置壳(15)，所述蓄电池放置壳(15)内设有蓄电池(16)，所述带槽支架(11)内设有滑槽(17)，所述滑槽(17)两侧的带槽支架(11)内设有限位槽(18)。
2.根据权利要求1所述的一种物理教学用自由落体实验装置，其特征在于：所述限位槽(18)内滑动连接有滑块(20)，所述滑块(20)通过滑块连接杆(21)连接有主体机构(19)，所述主体机构(19)包括与滑块连接杆(21)连接的主连接块(22)，所述主连接块(22)靠近滑杆固定杆(13)的一端固定连接有连接板(23)，所述连接板(23)远离主连接块(22)的一侧面板上固定连接有轴承连接框(24)，所述轴承连接框(24)内部固定连接有轴承(25)，所述轴承(25)内环固定连接有螺纹杆(26)，所述螺纹杆(26)远离轴承(25)的一端固定连接有旋柄(27)，且所述螺纹杆(26)上螺纹连接有一号螺母(28)，所述一号螺母(28)靠近滑杆固定杆(13)的两端均固定连接有限位块(29)，所述限位块(29)远离一号螺母(28)的一端设有一号滑孔(30)，上一号滑孔(30)内设有滑杆(31)，所述滑杆(31)两端均与滑杆固定杆(13)固定连接，所述主连接块(22)远离连接板(23)的一端通过连接螺纹杆(32)连接有铁芯(33)，所述铁芯(33)上缠绕有线圈(34)，且所述铁芯(33)远离连接螺纹杆(32)的一端固定连接有连接机构(35)。
3.根据权利要求2所述的一种物理教学用自由落体实验装置，其特征在于：所述连接机构(35)包括与铁芯(33)连接的定位杆(36)，所述定位杆(36)中心处设有二号滑孔(37)，所述二号滑孔(37)远离铁芯(33)的一侧的定位杆(36)上设有嵌槽(38)，所述嵌槽(38)内设有推板(39)，所述推板(39)远离铁芯(33)的一侧面板中心处垂直连接有螺纹旋杆(40)，所述螺纹旋杆(40)螺纹连接有二号螺母(41)，所述二号螺母(41)与定位杆(36)固定连接，所述二号滑孔(37)内滑动连接有插杆(42)，所述插杆(42)下端垂直连接有与铁芯(33)垂直的连接杆(43)，所述指针(45)远离三号螺钉(44)的一端对应的带槽支架(11)上设有刻度尺(46)，所述旋柄(27)远离螺纹杆(26)的一侧面板上设有开关(47)，所述带槽支架(11)上端的滑杆固定杆(13)上通过若干二号扣板(48)连接有控制器固定壳(49)，所述控制器固定壳(49)内设有控制器(50)，所述控制器固定壳(49)上端外侧固定连接有计时器(51)。
4.根据权利要求2所述的一种物理教学用自由落体实验装置，其特征在于：所述主连接块(22)、连接板(23)、轴承连接框(24)和螺纹杆(26)上均设有导线孔(53)。
5.根据权利要求3所述的一种物理教学用自由落体实验装置，其特征在于：所述指针(45)由具有弹性的硬质塑料制成。
6.根据权利要求3所述的一种物理教学用自由落体实验装置，其特征在于：所述连接杆(43)远离插杆(42)的一端通过三号螺钉(44)垂直连接有指针(45)。
7.根据权利要求3所述的一种物理教学用自由落体实验装置，其特征在于：所述控制器(50)与计时器(51)、压力传感器(52)和开关(47)电性连接，所述开关(47)通过导线分别与线圈(34)的两端电性连接。
8.根据权利要求1所述的一种物理教学用自由落体实验装置，其特征在于：所述电子秤(5)和托板(10)外侧的底座板(2)上设有护框(9)。
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