CN109365025A - 一种物理力学实验操作台及其工作方式 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种物理力学实验操作台及其工作方式，其结构包括第一实验操作机构、实验隔板、第二实验操作机构、第三实验操作机构、方格实验板、压电传感器、红外线测距传感器、放置盒、透明板、底座、第一放置抽屉、导轮、橡胶吸盘、第二放置抽屉、操作台、第一板夹、第三放置抽屉以及第二板夹，本发明是一种物理力学实验集合的装置，使用者可在其上进行部分的物理力学实验，其中包括较为经典的“平行四边形定则”实验、“弹簧”实验以及“动量守恒”实验，本发明将该三者的实验装置通过科学的分配组合为一个整体，三者之间相互独立，在做实验时互不干扰，其独特的设计可以让三个实验同时进行。

Description

一种物理力学实验操作台及其工作方式

技术领域

本发明属于物理实验设备领域，具体地，涉及一种物理力学实验操作台及其工作方式。

背景技术

物理学的形成与发展是以实验为基础的。物理学的研究方法通常是在观察和实验的基础上，对物理现象进行分析、抽象概括和总结，从而建立物理定律，进而形成物理理论，再回到实验中去经受检验。实验是物理科学的基础，也是物理知识的源泉，加强物理实验是物理教学的时代特征，又是提高物理教学质量的先决条件。

物理实验既为开拓新理论、新领域奠定基础，又是丰富和发展物理学应用的广阔天地。最近数十年来，物理学和其他学科--样发展很快，尤其是核物理、激光、电子技术和计算机等现代化科学技术的发展，更反映了物理实验技术发展的新水平。科学技术的发展越来越体现出物理实验技术的重要性，基于这方面的原因，人们逐渐感到理工科及师范院校加强对学生进行物理实验训练的重要性。理论课是进行物理实验必要的基础，在实验过程中，通过理论的运用与现象的观测分析，理论与实验相互补充，从而加深和扩大学生的物理知识。

物理实验的进行离不开物理实验器材的使用，然而市面上的物理实验器材大多数都是分开的，即做不同的实验需要拿不同的实验器材，这就导致做多个实验时其实验器材过多导致麻烦，以及在购买实验器材时为顾虑到实验的种类而需要购买多种实验器材，这就导致了购买成本的增加，同时，市面上的器材较为简陋，其大部分数据都需要人为去测量获得，这不仅加大实验人员的实验负担，导致实验效率的下降，同时有的实验人为测量较为麻烦，其使用人工测量则会导致实验误差的增大，不利于实验。因此，一种集多个实验器材为一体，装有电子测量工具的物理实验操作台的出现，迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的在于提供一种物理力学实验操作台及其工作方式。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种物理力学实验操作台，包括第一实验操作机构、实验隔板、第二实验操作机构、第三实验操作机构、方格实验板、压电传感器、红外线测距传感器、放置盒、透明板、底座、第一放置抽屉、导轮、橡胶吸盘、第二放置抽屉、操作台、第一板夹、第三放置抽屉以及第二板夹，所述实验隔板设于操作台上端，所述橡胶吸盘设于底座上，所述底座通过转动支撑轴连接于操作台下端，所述第一放置抽屉、第二放置抽屉以及第三放置抽屉皆设于操作台上，所述放置盒设于操作台一端，所述透明板安装于放置盒侧面上，所述压电传感器设于放置盒内，所述红外线测距传感器设于放置盒内侧两端上，所述第二板夹均匀设于操作台安装放置盒的一侧上，所述第一板夹设于放置盒内设有红外线测距传感器的内壁上，所述方格实验板设于第一板夹与第二板夹上，所述第一实验操作机构、第二实验操作机构以及第三实验操作机构皆设于操作台上端，且两两通过实验隔板隔开，所述导轮设于第一实验操作机构一侧的操作台边缘；

所述实验隔板呈“T”型，所述实验隔板设于操作台台面上将台面分为三个区域，所述第一实验操作机构、第二实验操作机构以及第三实验操作机构分别设于这三个区域内，所述第二实验操作机构与第三实验操作机构分别设于“T”型实验隔板“T”型两侧位置，所述第一实验操作机构设于“T”型实验隔板“T”型顶端位置；

所述第一放置抽屉设于第三实验操作机构下端的操作台上，所述第二放置抽屉设于第一实验操作机构下端的操作台上，所述第三放置抽屉设于第二实验操作机构下端的操作台上；

所述第一实验操作机构为“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验的实验台；所述第二实验操作机构为“验证平行四边形定则”实验的实验台；所述第三实验操作机构为“验证动量守恒”实验的实验台，所述第三实验操作机构在其方格实验板上贴上方格纸，即可进行“平抛运动”实验；

所述压电传感器上端设有柔软橡胶垫；

所述第三实验操作机构的操作台上设有显示器，其内部设有控制单元；

所述压电传感器与控制单元连接，所述控制单元分别与计时器以及显示器连接；

所述第一板夹与第二板夹对向安装，所述第二板夹成竖状均匀安装于操作台与放置盒连接的侧壁上；

所述红外线测距传感器设于放置盒内侧两端上，所述设有红外线测距传感器的其中一端与操作台合为一体，即该侧壁亦是操作台侧壁；

所述底座通过转动支撑轴连接于操作台下端，所述转动支撑轴上端固定于操作台下端上，其下端呈圆盘状，所述圆盘设于底座内部。

进一步地，所述第一实验操作机构包括第一弹簧固定销、第一拉伸弹簧、第一尺条、第二弹簧固定销、第二拉伸弹簧、第二尺条以及拉伸弹簧指针，所述第一弹簧固定销设于实验隔板靠近上端位置，所述第一拉伸弹簧一端固定于第一弹簧固定销上，所述第一拉伸弹簧另一端设有拉伸弹簧指针，所述第一拉伸弹簧通过第一弹簧固定销竖直安装于实验隔板上，所述第一尺条设于第一拉伸弹簧侧边并位于拉伸弹簧指针与实验隔板之间，所述第一尺条固定于实验隔板上，所述第二弹簧固定销设于实验隔板靠近操作台一端位置，所述第二拉伸弹簧一端设于第二弹簧固定销上，另一端设有拉伸弹簧指针，所述第二拉伸弹簧通过第二弹簧固定销横向安装于实验隔板上，所述第二尺条设于第二拉伸弹簧侧边并位于拉伸弹簧指针与实验隔板之间，所述第二尺条固定于实验隔板上；

所述第一尺条与第二尺条上皆设有刻度，所述拉伸弹簧指针对应刻度。

进一步地，所述第二实验操作机构包括拉绳、皮筋、皮筋固定销、弹簧称挂销、重物放置槽、第一固定扣、实验重物、第二固定扣、拉绳挂环、第二实验尺条、皮筋指针、量角器以及皮筋挂环，所述皮筋固定销固定于实验隔板上，所述皮筋一端固定于皮筋固定销上，另一端安装有皮筋挂环，所述皮筋指针设于皮筋挂环侧面，所述量角器设于皮筋挂环后端，所述皮筋挂环下端连接两条拉绳一端，所述两条拉绳另一端皆设有拉绳挂环，所述第二实验尺条设于皮筋指针与实验隔板之间，所述第二实验尺条固定于实验隔板上，所述弹簧称挂销呈一字型设于实验隔板上，所述重物放置槽设于操作台上，所述实验重物设于重物放置槽内，所述第一固定扣设于实验隔板上，所述第二固定扣设于实验隔板另一面上；

所述实验重物为上下两等质量物体通过连杆连接组成，所述连杆可用来同时挂载至少三个弹簧测力计的挂钩；

所述第二实验尺条设有刻度，所述皮筋指针与刻度对应，所述量角器为半圆形，其上设有角度数，其度数由量角器中间向两侧分开，中间为0度，两侧皆为90度，所述拉绳与度数对应。

进一步地，所述第三实验操作机构包括高度指示尺、高度指针、小球挡板、高度调节支撑板、固紧螺母、平抛轨道、高度尺条、铰链、斜坡轨道以及挡板旋转开启开关，所述高度调节支撑板设于操作台上，所述斜坡轨道一端通过铰链与平抛轨道连接，所述平抛轨道固定于操作台边缘，所述斜坡轨道一端另一端通过高度指针设于高度指示尺上，所述斜坡轨道侧边通过固紧螺母设于高度调节支撑板上，所述斜坡轨道远离铰链一端设有小球挡板，所述小球挡板通过挡板旋转开启开关固定于斜坡轨道上，所述高度尺条设于平抛轨道侧面；

所述高度指示尺通过量角器改进而来，其上角度刻度上各自对应一个高度刻度，其高度刻度为放在斜坡轨道被小球挡板挡住小球的高度，其高度指示尺上的高度由来为：

所述斜坡轨道上被小球挡板挡住小球球心距离铰链的长度为固定值a，所述斜坡轨道的倾斜角度为变量x，小球高度为未知数h,通过正弦定理h＝a*sinx,求得量角器上任意角度x所对应的高度h，其各个角度的h值标注在高度指示尺上；

所述斜坡轨道以及平抛轨道侧面皆设有轨道挡板。

进一步地，当需要进行实验时，将物理力学实验操作台放置于地面上，并轻轻向下按压操作台，便于橡胶吸盘紧紧吸住地面：

1)当需要做力学实验中的“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验时，转动操作台至第一实验操作机构面向使用者，首先不在第一拉伸弹簧挂载重物，观察第一拉伸弹簧上拉伸弹簧指针，将拉伸弹簧指针所对应的第一尺条上的长度数值并记录，接着将砝码挂在第一拉伸弹簧上有拉伸弹簧指针一端的挂钩上，等砝码拉伸第一拉伸弹簧后进入静止状态，观察拉伸弹簧指针所对应的第一尺条上的长度数值并记录，然后在不超过第一拉伸弹簧的抗拉伸强度的前提下继续向第一拉伸弹簧加载砝码，以完成实验，当第一拉伸弹簧实验做完，为验证结论，通过第二拉伸弹簧进行验证，首先将第二拉伸弹簧放平，接着将绳子一端挂在第二拉伸弹簧上有拉伸弹簧指针一端的挂钩上，另一端穿过导轮，然后观察拉伸弹簧指针所对应的第二尺条上的长度数值并记录，接着在绳子穿过导轮的那一端上挂在砝码，等砝码拉伸第二拉伸弹簧后进入静止状态，观察拉伸弹簧指针所对应的第二尺条上的长度数值并记录，以此类推完成验证，最后完成实验；

2)当需要力学实验中的“验证平行四边形定则”实验时，转动操作台至第二实验操作机构面向使用者，首先拿一个弹簧测力计，将其挂在皮筋挂环，然后向下沿着量角器中0度刻度线拉动弹簧测力计，直至皮筋伸长，此时，静止并观察皮筋指针以及弹簧测力计，记下皮筋指针所对应第二实验尺条上的刻度以及弹簧测力计上的度数，接着复原皮筋，再取出一个弹簧测力计，分别将弹簧测力计挂在拉绳挂环，使两条拉绳成一定角度拉动皮筋直至皮筋指针对应第二实验尺条上的相同的刻度位置，此时观察弹簧测力计以及量角器，将两个弹簧测力计的度数以及两条拉绳对应量角器刻度上的度数记下，以推导平行四边形定则，需要验证平行四边形定则时，则再取出一个弹簧测力计，并将实验重物由重物放置槽取出，将三个弹簧测力计的挂钩均挂在实验重物的连杆上，并将其中两个弹簧测力计的另一端分别挂在第一固定扣以及第二固定扣上，此时拉动剩下的弹簧测力计使固定的两个弹簧测力计拉伸直至实验重物成静止状态，此时记下三个弹簧测力计的读数，来进行验证；

3)当需要力学实验中的“验证动量守恒”实验时，转动操作台至第三实验操作机构面向使用者，先调节固紧螺母，使斜坡轨道倾斜成一定的角度，观察高度指针，并记下高度数值，将一号小球放入斜坡轨道上，并用小球挡板挡住，将二号小球放入平抛轨道上，启动压电传感器以及红外线测距传感器开关，之后扭动挡板旋转开启开关使小球挡板转动，使一号小球由高处滚下，当一号小球与二号小球碰撞后，计时器开始计时，当二号小球落入压电传感器时，压电传感器会产生信号，并传输至控制单元，控制单元控制计时器记下二号小球落地时间t₁，当一号小球落入压电传感器时，压电传感器会再次产生信号，并传输至控制单元，控制单元控制计时器记下一号小球落地时间t₂，此时前后两个红外线测距传感器分别对一号小球和二号小球进行距离测量，并将一号小球位移记做x₂，二号小球位移记做x₁，通过速度公式v＝x/t，求得一号小球速度V₂，二号小球速度V₁，其中一号小球质量为定值m₁，二号小球质量m₂，通过动量公式求得：总动量₁＝m₁V₂+m₂V₁，之后取走二号小球，将一号小球由原来位置释放，当小球到达平抛轨道时，计时器开始计时，当一号小球落入压电传感器时，压电传感器会产生信号，并传输至控制单元，控制单元控制计时器记下一号小球落地时间t₃，此时前后两个红外线测距传感器分别对一号小球进行距离测量，并将一号小球位移记做x₂，根据速度公式v＝x/t，求得一号小球速度V₃，通过动量公式求得：总动量₂＝m₁V₃，比较总动量₁与总动量₂，得出动量守恒定律，之后调节固紧螺母，使斜坡轨道倾斜不同角度，在做实验，通过多次实验得以验证动量守恒定律；

4)当需要做“研究平抛运动”实验时，只需将方格实验板上张贴方格纸，即可使用第三实验操作机构来做“研究平抛运动”实验时。

本发明的有益效果：

(1)本发明是一种物理力学实验集合的装置，使用者可在其上进行部分的物理力学实验，其中包括较为经典的“平行四边形定则”实验、“弹簧”实验以及“动量守恒”实验，本发明将该三者的实验装置通过科学的分配组合为一个整体，三者之间相互独立，在做实验时互不干扰，其独特的设计可以让三个实验同时进行；

(2)斜坡轨道与平抛轨道之间通过铰链连接，实现了斜坡轨道自由转动改变角度的能力，进而可以通过调节斜坡轨道来进行不同高度的实验，以此来验证实验，提高实验的可信度；

(3)使用圆弧型的高度指示尺，使得斜坡轨道在转动至各个角度都可以直观的了解到做实验的一号小球的高度，方便计算；采用压电传感器来控制计时器，不仅无需人为掐表减少实验人员的实验负担，同时避免了人为掐表所导致的误差，使得实验时间控制的更加精确；采用红外线测距传感器使得小球水平移动距离的测量不需人为去测，不仅减少了测量的时间提高了实验效率，同时避免人工测量所带来的麻烦以及人工测量所带来的误差，进而提高了测量的精确度，有利于实验；

(4)本发明在第三实验操作机构中增加了板夹以及方格板，使得第三实验操作机构不仅能够进行“动量守恒”实验同时能够进行“平抛运动的研究”实验，拓展了第三实验操作机构的实验范围，增强了实用性；

(5)本发明在弹簧拉伸实验中增加了拉伸弹簧的拉伸弹簧指针，使其更加容易测量弹簧的拉伸长度，提高实验的精确度；

(6)在第二实验操作机构中增加了第一固定扣以及第二固定扣使得在进行三力平衡验证平行四边形定则时，一个人也可进行，避免了多人配合的麻烦；其实验重物采用特殊的形状，使多个弹簧测力计能够同时作用于物体的同一个点上，提高实验精度，增加的皮筋指针方便记录皮筋的伸长量，相比较传统等效法中的在白纸上点出橡皮筋拉长的节点位置来说，具有更加精确，使实验更加的方便容易；

(7)增加的皮筋挂环以及拉绳挂环，方便弹簧测力计对皮筋以及拉绳的拉伸；增加的量角器，方便在拉伸皮筋的实验过程中观察到两分力之间的夹角，不仅方便快捷，同时避免人为去测量而导致误差的情况。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明一种物理力学实验操作台的总体结构示意图；

图2为本发明一种物理力学实验操作台的第一实验操作机构的结构示意图；

图3为图2中A的放大图；

图4为本发明一种物理力学实验操作台的第二实验操作机构结构示意图；

图5为图4中B的放大图；

图6为本发明一种物理力学实验操作台的第三实验操作机构结构示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。

如图1-6所示，一种物理力学实验操作台，包括第一实验操作机构1、实验隔板2、第二实验操作机构3、第三实验操作机构4、方格实验板5、压电传感器6、红外线测距传感器7、放置盒8、透明板9、底座10、第一放置抽屉11、导轮12、橡胶吸盘13、第二放置抽屉14、操作台15、第一板夹16、第三放置抽屉17以及第二板夹18，实验隔板2设于操作台15上端，橡胶吸盘13设于底座10上，底座10通过转动支撑轴连接于操作台15下端，第一放置抽屉11、第二放置抽屉14以及第三放置抽屉17皆设于操作台15上，放置盒8设于操作台15一端，透明板9安装于放置盒8侧面上，压电传感器6设于放置盒8内，红外线测距传感器7设于放置盒8内侧两端上，第二板夹18均匀设于操作台15安装放置盒8的一侧上，第一板夹16设于放置盒8内设有红外线测距传感器7的内壁上，方格实验板5设于第一板夹16与第二板夹18上，第一实验操作机构1、第二实验操作机构3以及第三实验操作机构4皆设于操作台15上端，且两两通过实验隔板2隔开，导轮12设于第一实验操作机构1一侧的操作台15边缘。

实验隔板2呈“T”型，实验隔板2设于操作台15台面上将台面分为三个区域，第一实验操作机构1、第二实验操作机构3以及第三实验操作机构4分别设于这三个区域内，第二实验操作机构3与第三实验操作机构4分别设于“T”型实验隔板2“T”型两侧位置，第一实验操作机构1设于“T”型实验隔板2“T”型顶端位置。

第一放置抽屉11设于第三实验操作机构4下端的操作台15上，第二放置抽屉14设于第一实验操作机构1下端的操作台15上，第三放置抽屉17设于第二实验操作机构3下端的操作台15上。

第一实验操作机构1为“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验的实验台；第二实验操作机构3为“验证平行四边形定则”实验的实验台；第三实验操作机构4为“验证动量守恒”实验的实验台，第三实验操作机构4在其方格实验板5上贴上方格纸，即可进行“平抛运动”实验。

压电传感器6上端设有柔软橡胶垫。

第三实验操作机构4的操作台15上设有显示器，其内部设有控制单元。

压电传感器6与控制单元连接，控制单元分别与计时器以及显示器连接。

第一板夹16与第二板夹18对向安装，第二板夹18成竖状均匀安装于操作台15与放置盒8连接的侧壁上。

红外线测距传感器7设于放置盒8内侧两端上，设有红外线测距传感器7的其中一端与操作台15合为一体，即该侧壁亦是操作台15侧壁。

底座10通过转动支撑轴连接于操作台15下端，转动支撑轴上端固定于操作台15下端上，其下端呈圆盘状，圆盘设于底座10内部。

如图2-3所示，第一实验操作机构1包括第一弹簧固定销11、第一拉伸弹簧12、第一尺条13、第二弹簧固定销14、第二拉伸弹簧15、第二尺条16以及拉伸弹簧指针17，第一弹簧固定销11设于实验隔板2靠近上端位置，第一拉伸弹簧12一端固定于第一弹簧固定销11上，第一拉伸弹簧12另一端设有拉伸弹簧指针17，第一拉伸弹簧12通过第一弹簧固定销11竖直安装于实验隔板2上，第一尺条13设于第一拉伸弹簧12侧边并位于拉伸弹簧指针17与实验隔板2之间，第一尺条13固定于实验隔板2上，第二弹簧固定销14设于实验隔板2靠近操作台15一端位置，第二拉伸弹簧15一端设于第二弹簧固定销14上，另一端设有拉伸弹簧指针17，第二拉伸弹簧15通过第二弹簧固定销14横向安装于实验隔板2上，第二尺条16设于第二拉伸弹簧15侧边并位于拉伸弹簧指针17与实验隔板2之间，第二尺条16固定于实验隔板2上。

第一尺条13与第二尺条16上皆设有刻度，拉伸弹簧指针17对应刻度。

如图4-5所示，第二实验操作机构3包括拉绳31、皮筋32、皮筋固定销33、弹簧称挂销34、重物放置槽35、第一固定扣36、实验重物37、第二固定扣38、拉绳挂环39、第二实验尺条310、皮筋指针311、量角器312以及皮筋挂环313，皮筋固定销33固定于实验隔板2上，皮筋32一端固定于皮筋固定销33上，另一端安装有皮筋挂环313，皮筋指针311设于皮筋挂环313侧面，量角器312设于皮筋挂环313后端，皮筋挂环313下端连接两条拉绳31一端，两条拉绳31另一端皆设有拉绳挂环39，第二实验尺条310设于皮筋指针311与实验隔板2之间，第二实验尺条310固定于实验隔板2上，弹簧称挂销34呈一字型设于实验隔板2上，重物放置槽35设于操作台15上，实验重物37设于重物放置槽35内，第一固定扣36设于实验隔板2上，第二固定扣38设于实验隔板2另一面上。

实验重物37为上下两等质量物体通过连杆连接组成，连杆可用来同时挂载至少三个弹簧测力计的挂钩。

第二实验尺条310设有刻度，皮筋指针311与刻度对应，量角器312为半圆形，其上设有角度数，其度数由量角器312中间向两侧分开，中间为0度，两侧皆为90度，拉绳31与度数对应。

如图6所示，第三实验操作机构4包括高度指示尺41、高度指针42、小球挡板43、高度调节支撑板44、固紧螺母45、平抛轨道46、高度尺条47、铰链48、斜坡轨道49以及挡板旋转开启开关410，高度调节支撑板44设于操作台15上，斜坡轨道49一端通过铰链48与平抛轨道46连接，平抛轨道46固定于操作台15边缘，斜坡轨道49一端另一端通过高度指针42设于高度指示尺41上，斜坡轨道49侧边通过固紧螺母45设于高度调节支撑板44上，斜坡轨道49远离铰链48一端设有小球挡板43，小球挡板43通过挡板旋转开启开关410固定于斜坡轨道49上，高度尺条47设于平抛轨道46侧面。

高度指示尺41通过量角器改进而来，其上角度刻度上各自对应一个高度刻度，其高度刻度为放在斜坡轨道49被小球挡板43挡住小球的高度，其高度指示尺41上的高度由来为。

斜坡轨道49上被小球挡板43挡住小球球心距离铰链48的长度为固定值a，斜坡轨道49的倾斜角度为变量x，小球高度为未知数h,通过正弦定理h＝a*sinx,求得量角器上任意角度x所对应的高度h，其各个角度的h值标注在高度指示尺41上。

斜坡轨道49以及平抛轨道46侧面皆设有轨道挡板。

4、一种物理力学实验操作台的工作方式，其特征在于：当需要进行实验时，将物理力学实验操作台放置于地面上，并轻轻向下按压操作台15，便于橡胶吸盘13紧紧吸住地面：

1)当需要做力学实验中的“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验时，转动操作台15至第一实验操作机构1面向使用者，首先不在第一拉伸弹簧12挂载重物，观察第一拉伸弹簧12上拉伸弹簧指针17，将拉伸弹簧指针17所对应的第一尺条13上的长度数值并记录，接着将砝码挂在第一拉伸弹簧12上有拉伸弹簧指针17一端的挂钩上，等砝码拉伸第一拉伸弹簧12后进入静止状态，观察拉伸弹簧指针17所对应的第一尺条13上的长度数值并记录，然后在不超过第一拉伸弹簧12的抗拉伸强度的前提下继续向第一拉伸弹簧12加载砝码，以完成实验，当第一拉伸弹簧12实验做完，为验证结论，通过第二拉伸弹簧15进行验证，首先将第二拉伸弹簧15放平，接着将绳子一端挂在第二拉伸弹簧15上有拉伸弹簧指针17一端的挂钩上，另一端穿过导轮12，然后观察拉伸弹簧指针17所对应的第二尺条16上的长度数值并记录，接着在绳子穿过导轮12的那一端上挂在砝码，等砝码拉伸第二拉伸弹簧15后进入静止状态，观察拉伸弹簧指针17所对应的第二尺条16上的长度数值并记录，以此类推完成验证，最后完成实验；

2)当需要力学实验中的“验证平行四边形定则”实验时，转动操作台15至第二实验操作机构3面向使用者，首先拿一个弹簧测力计，将其挂在皮筋挂环313，然后向下沿着量角器312中0度刻度线拉动弹簧测力计，直至皮筋32伸长，此时，静止并观察皮筋指针311以及弹簧测力计，记下皮筋指针311所对应第二实验尺条310上的刻度以及弹簧测力计上的度数，接着复原皮筋32，再取出一个弹簧测力计，分别将弹簧测力计挂在拉绳挂环39，使两条拉绳31成一定角度拉动皮筋32直至皮筋指针311对应第二实验尺条310上的相同的刻度位置，此时观察弹簧测力计以及量角器312，将两个弹簧测力计的度数以及两条拉绳31对应量角器312刻度上的度数记下，以推导平行四边形定则，需要验证平行四边形定则时，则再取出一个弹簧测力计，并将实验重物37由重物放置槽35取出，将三个弹簧测力计的挂钩均挂在实验重物37的连杆上，并将其中两个弹簧测力计的另一端分别挂在第一固定扣36以及第二固定扣38上，此时拉动剩下的弹簧测力计使固定的两个弹簧测力计拉伸直至实验重物37成静止状态，此时记下三个弹簧测力计的读数，来进行验证；

3)当需要力学实验中的“验证动量守恒”实验时，转动操作台15至第三实验操作机构3面向使用者，先调节固紧螺母45，使斜坡轨道49倾斜成一定的角度，观察高度指针42，并记下高度数值，将一号小球放入斜坡轨道49上，并用小球挡板43挡住，将二号小球放入平抛轨道46上，启动压电传感器6以及红外线测距传感器7开关，之后扭动挡板旋转开启开关410使小球挡板43转动，使一号小球由高处滚下，当一号小球与二号小球碰撞后，计时器开始计时，当二号小球落入压电传感器6时，压电传感器6会产生信号，并传输至控制单元，控制单元控制计时器记下二号小球落地时间t₁，当一号小球落入压电传感器6时，压电传感器6会再次产生信号，并传输至控制单元，控制单元控制计时器记下一号小球落地时间t₂，此时前后两个红外线测距传感器分别对一号小球和二号小球进行距离测量，并将一号小球位移记做x₂，二号小球位移记做x₁，通过速度公式v＝x/t，求得一号小球速度V₂，二号小球速度V₁，其中一号小球质量为定值m₁，二号小球质量m₂，通过动量公式求得：总动量₁＝m₁V₂+m₂V₁，之后取走二号小球，将一号小球由原来位置释放，当小球到达平抛轨道46时，计时器开始计时，当一号小球落入压电传感器6时，压电传感器6会产生信号，并传输至控制单元，控制单元控制计时器记下一号小球落地时间t₃，此时前后两个红外线测距传感器分别对一号小球进行距离测量，并将一号小球位移记做x₂，根据速度公式v＝x/t，求得一号小球速度V₃，通过动量公式求得：总动量₂＝m₁V₃，比较总动量₁与总动量₂，得出动量守恒定律，之后调节固紧螺母45，使斜坡轨道49倾斜不同角度，在做实验，通过多次实验得以验证动量守恒定律；

4)当需要做“研究平抛运动”实验时，只需将方格实验板5上张贴方格纸，即可使用第三实验操作机构3来做“研究平抛运动”实验时。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (5)

1.一种物理力学实验操作台，包括第一实验操作机构(1)、实验隔板(2)、第二实验操作机构(3)、第三实验操作机构(4)、方格实验板(5)、压电传感器(6)、红外线测距传感器(7)、放置盒(8)、透明板(9)、底座(10)、第一放置抽屉(11)、导轮(12)、橡胶吸盘(13)、第二放置抽屉(14)、操作台(15)、第一板夹(16)、第三放置抽屉(17)以及第二板夹(18)，其特征在于，所述实验隔板(2)设于操作台(15)上端，所述橡胶吸盘(13)设于底座(10)上，所述底座(10)通过转动支撑轴连接于操作台(15)下端，所述第一放置抽屉(11)、第二放置抽屉(14)以及第三放置抽屉(17)皆设于操作台(15)上，所述放置盒(8)设于操作台(15)一端，所述透明板(9)安装于放置盒(8)侧面上，所述压电传感器(6)设于放置盒(8)内，所述红外线测距传感器(7)设于放置盒(8)内侧两端上，所述第二板夹(18)均匀设于操作台(15)安装放置盒(8)的一侧上，所述第一板夹(16)设于放置盒(8)内设有红外线测距传感器(7)的内壁上，所述方格实验板(5)设于第一板夹(16)与第二板夹(18)上，所述第一实验操作机构(1)、第二实验操作机构(3)以及第三实验操作机构(4)皆设于操作台(15)上端，且两两通过实验隔板(2)隔开，所述导轮(12)设于第一实验操作机构(1)一侧的操作台(15)边缘；

所述实验隔板(2)呈T型，所述实验隔板(2)设于操作台(15)台面上将台面分为三个区域，所述第一实验操作机构(1)、第二实验操作机构(3)以及第三实验操作机构(4)分别设于这三个区域内，所述第二实验操作机构(3)与第三实验操作机构(4)分别设于T型实验隔板(2)T型两侧位置，所述第一实验操作机构(1)设于T型实验隔板(2)T型顶端位置；

所述第一放置抽屉(11)设于第三实验操作机构(4)下端的操作台(15)上，所述第二放置抽屉(14)设于第一实验操作机构(1)下端的操作台(15)上，所述第三放置抽屉(17)设于第二实验操作机构(3)下端的操作台(15)上；

所述第一实验操作机构(1)用于做探究弹力和弹簧伸长的关系实验；所述第二实验操作机构(3)用于验证平行四边形定则实验；所述第三实验操作机构(4)用于验证动量守恒实验，所述第三实验操作机构(4)在其方格实验板(5)上贴上方格纸，即可进行平抛运动实验；

所述压电传感器(6)上端设有柔软橡胶垫；

所述第三实验操作机构(4)的操作台(15)上设有显示器，其内部设有控制单元；

所述压电传感器(6)与控制单元连接，所述控制单元分别与计时器以及显示器连接；

所述第一板夹(16)与第二板夹(18)对向安装，所述第二板夹(18)成竖状均匀安装于操作台(15)与放置盒(8)连接的侧壁上；

所述红外线测距传感器(7)设于放置盒(8)内侧两端上，所述设有红外线测距传感器(7)的其中一端与操作台(15)合为一体，即该侧壁亦是操作台(15)侧壁；

所述底座(10)通过转动支撑轴连接于操作台(15)下端，所述转动支撑轴上端固定于操作台(15)下端上，其下端呈圆盘状，所述圆盘设于底座(10)内部。

2.根据权利要求1所述的一种物理力学实验操作台，其特征在于，所述第一实验操作机构(1)包括第一弹簧固定销(11)、第一拉伸弹簧(12)、第一尺条(13)、第二弹簧固定销(14)、第二拉伸弹簧(15)、第二尺条(16)以及拉伸弹簧指针(17)，所述第一弹簧固定销(11)设于实验隔板(2)靠近上端位置，所述第一拉伸弹簧(12)一端固定于第一弹簧固定销(11)上，所述第一拉伸弹簧(12)另一端设有拉伸弹簧指针(17)，所述第一拉伸弹簧(12)通过第一弹簧固定销(11)竖直安装于实验隔板(2)上，所述第一尺条(13)设于第一拉伸弹簧(12)侧边并位于拉伸弹簧指针(17)与实验隔板(2)之间，所述第一尺条(13)固定于实验隔板(2)上，所述第二弹簧固定销(14)设于实验隔板(2)靠近操作台(15)一端位置，所述第二拉伸弹簧(15)一端设于第二弹簧固定销(14)上，另一端设有拉伸弹簧指针(17)，所述第二拉伸弹簧(15)通过第二弹簧固定销(14)横向安装于实验隔板(2)上，所述第二尺条(16)设于第二拉伸弹簧(15)侧边并位于拉伸弹簧指针(17)与实验隔板(2)之间，所述第二尺条(16)固定于实验隔板(2)上；

所述第一尺条(13)与第二尺条(16)上皆设有刻度，所述拉伸弹簧指针(17)对应刻度。

3.根据权利要求1所述的一种物理力学实验操作台，其特征在于，所述第二实验操作机构(3)包括拉绳(31)、皮筋(32)、皮筋固定销(33)、弹簧称挂销(34)、重物放置槽(35)、第一固定扣(36)、实验重物(37)、第二固定扣(38)、拉绳挂环(39)、第二实验尺条(310)、皮筋指针(311)、量角器(312)以及皮筋挂环(313)，所述皮筋固定销(33)固定于实验隔板(2)上，所述皮筋(32)一端固定于皮筋固定销(33)上，另一端安装有皮筋挂环(313)，所述皮筋指针(311)设于皮筋挂环(313)侧面，所述量角器(312)设于皮筋挂环(313)后端，所述皮筋挂环(313)下端连接两条拉绳(31)一端，所述两条拉绳(31)另一端皆设有拉绳挂环(39)，所述第二实验尺条(310)设于皮筋指针(311)与实验隔板(2)之间，所述第二实验尺条(310)固定于实验隔板(2)上，所述弹簧称挂销(34)呈一字型设于实验隔板(2)上，所述重物放置槽(35)设于操作台(15)上，所述实验重物(37)设于重物放置槽(35)内，所述第一固定扣(36)设于实验隔板(2)上，所述第二固定扣(38)设于实验隔板(2)另一面上；

所述实验重物(37)为上下两等质量物体通过连杆连接组成，所述连杆可用来同时挂载至少三个弹簧测力计的挂钩；

所述第二实验尺条(310)设有刻度，所述皮筋指针(311)与刻度对应，所述量角器(312)为半圆形，其上设有角度数，其度数由量角器(312)中间向两侧分开，中间为0度，两侧皆为90度，所述拉绳(31)与度数对应。

4.根据权利要求1所述的一种物理力学实验操作台，其特征在于，所述第三实验操作机构(4)包括高度指示尺(41)、高度指针(42)、小球挡板(43)、高度调节支撑板(44)、固紧螺母(45)、平抛轨道(46)、高度尺条(47)、铰链(48)、斜坡轨道(49)以及挡板旋转开启开关(410)，所述高度调节支撑板(44)设于操作台(15)上，所述斜坡轨道(49)一端通过铰链(48)与平抛轨道(46)连接，所述平抛轨道(46)固定于操作台(15)边缘，所述斜坡轨道(49)一端另一端通过高度指针(42)设于高度指示尺(41)上，所述斜坡轨道(49)侧边通过固紧螺母(45)设于高度调节支撑板(44)上，所述斜坡轨道(49)远离铰链(48)一端设有小球挡板(43)，所述小球挡板(43)通过挡板旋转开启开关(410)固定于斜坡轨道(49)上，所述高度尺条(47)设于平抛轨道(46)侧面；

所述高度指示尺(41)通过量角器改进而来，其上角度刻度上各自对应一个高度刻度，其高度刻度为放在斜坡轨道(49)被小球挡板(43)挡住小球的高度，其高度指示尺(41)上的高度由来为：

所述斜坡轨道(49)上被小球挡板(43)挡住小球球心距离铰链(48)的长度为固定值a，所述斜坡轨道(49)的倾斜角度为变量x，小球高度为未知数h,通过正弦定理h＝a*sinx,求得量角器上任意角度x所对应的高度h，其各个角度的h值标注在高度指示尺(41)上；

所述斜坡轨道(49)以及平抛轨道(46)侧面皆设有轨道挡板。

5.一种物理力学实验操作台的工作方式，其特征在于，包括以下步骤：

当需要进行实验时，将物理力学实验操作台放置于地面上，并轻轻向下按压操作台(15)，便于橡胶吸盘(13)紧紧吸住地面：

1)当需要做力学实验中的探究弹力和弹簧伸长的关系实验时，转动操作台(15)至第一实验操作机构(1)面向使用者，首先不在第一拉伸弹簧(12)挂载重物，观察第一拉伸弹簧(12)上拉伸弹簧指针(17)，将拉伸弹簧指针(17)所对应的第一尺条(13)上的长度数值并记录，接着将砝码挂在第一拉伸弹簧(12)上有拉伸弹簧指针(17)一端的挂钩上，等砝码拉伸第一拉伸弹簧(12)后进入静止状态，观察拉伸弹簧指针(17)所对应的第一尺条(13)上的长度数值并记录，然后在不超过第一拉伸弹簧(12)的抗拉伸强度的前提下继续向第一拉伸弹簧(12)加载砝码，以完成实验，当第一拉伸弹簧(12)实验做完，为验证结论，通过第二拉伸弹簧(15)进行验证，首先将第二拉伸弹簧(15)放平，接着将绳子一端挂在第二拉伸弹簧(15)上有拉伸弹簧指针(17)一端的挂钩上，另一端穿过导轮(12)，然后观察拉伸弹簧指针(17)所对应的第二尺条(16)上的长度数值并记录，接着在绳子穿过导轮(12)的那一端上挂在砝码，等砝码拉伸第二拉伸弹簧(15)后进入静止状态，观察拉伸弹簧指针(17)所对应的第二尺条(16)上的长度数值并记录，以此类推完成验证，最后完成实验；

2)当需要力学实验中的验证平行四边形定则实验时，转动操作台(15)至第二实验操作机构(3)面向使用者，首先拿一个弹簧测力计，将其挂在皮筋挂环(313)，然后向下沿着量角器(312)中0度刻度线拉动弹簧测力计，直至皮筋(32)伸长，此时，静止并观察皮筋指针(311)以及弹簧测力计，记下皮筋指针(311)所对应第二实验尺条(310)上的刻度以及弹簧测力计上的度数，接着复原皮筋(32)，再取出一个弹簧测力计，分别将弹簧测力计挂在拉绳挂环(39)，使两条拉绳(31)成一定角度拉动皮筋(32)直至皮筋指针(311)对应第二实验尺条(310)上的相同的刻度位置，此时观察弹簧测力计以及量角器(312)，将两个弹簧测力计的度数以及两条拉绳(31)对应量角器(312)刻度上的度数记下，以推导平行四边形定则，需要验证平行四边形定则时，则再取出一个弹簧测力计，并将实验重物(37)由重物放置槽(35)取出，将三个弹簧测力计的挂钩均挂在实验重物(37)的连杆上，并将其中两个弹簧测力计的另一端分别挂在第一固定扣(36)以及第二固定扣(38)上，此时拉动剩下的弹簧测力计使固定的两个弹簧测力计拉伸直至实验重物(37)成静止状态，此时记下三个弹簧测力计的读数，来进行验证；

3)当需要力学实验中的验证动量守恒实验时，转动操作台(15)至第三实验操作机构(3)面向使用者，先调节固紧螺母(45)，使斜坡轨道(49)倾斜成一定的角度，观察高度指针(42)，并记下高度数值，将一号小球放入斜坡轨道(49)上，并用小球挡板(43)挡住，将二号小球放入平抛轨道(46)上，启动压电传感器(6)以及红外线测距传感器(7)开关，之后扭动挡板旋转开启开关(410)使小球挡板(43)转动，使一号小球由高处滚下，当一号小球与二号小球碰撞后，计时器开始计时，当二号小球落入压电传感器(6)时，压电传感器(6)会产生信号，并传输至控制单元，控制单元控制计时器记下二号小球落地时间t₁，当一号小球落入压电传感器(6)时，压电传感器(6)会再次产生信号，并传输至控制单元，控制单元控制计时器记下一号小球落地时间t₂，此时前后两个红外线测距传感器分别对一号小球和二号小球进行距离测量，并将一号小球位移记做x₂，二号小球位移记做x₁，通过速度公式v＝x/t，求得一号小球速度V₂，二号小球速度V₁，其中一号小球质量为定值m₁，二号小球质量m₂，通过动量公式求得：总动量₁＝m₁V₂+m₂V₁，之后取走二号小球，将一号小球由原来位置释放，当小球到达平抛轨道(46)时，计时器开始计时，当一号小球落入压电传感器(6)时，压电传感器(6)会产生信号，并传输至控制单元，控制单元控制计时器记下一号小球落地时间t₃，此时前后两个红外线测距传感器分别对一号小球进行距离测量，并将一号小球位移记做x₂，根据速度公式v＝x/t，求得一号小球速度V₃，通过动量公式求得：总动量₂＝m₁V₃，比较总动量₁与总动量₂，得出动量守恒定律，之后调节固紧螺母(45)，使斜坡轨道(49)倾斜不同角度，在做实验，通过多次实验得以验证动量守恒定律；

4)当需要做研究平抛运动实验时，只需将方格实验板(5)上张贴方格纸，即可使用第三实验操作机构(3)来做研究平抛运动实验时。