CN109461352A - 一种高中物理自由落体实验模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高中物理自由落体实验模拟装置，包括底板，底板的上端四角设有平衡调节装置，该高中物理自由落体实验模拟装置，结构简单，使用调节方便，固定牢靠，模拟测试准确，给使用者的使用带来了极大的便利，而且能够根据需求，通过平衡调节装置对落地面与放置面的水平角度调节，通过升降装置便利调节放置高度，对不同自由落地高度的调节，便于多组测试来保证实验数据的准确性，通过释放装置便于对落球的快速释放，红外线传感器和压力传感器实时检测落球的位置信息，在计时器计时作用下，从而完成多组自由落体实验，减轻了教师的教学负担，提高了模拟测试准确度，提升了自由落体实验模拟装置的使用效率。
Description
技术领域
本发明涉及物理教学设备技术领域，具体为一种高中物理自由落体实验模拟装置。
背景技术
在中学物理的教学过程中，为了学生更好更直观的理解加速度数据，需要对学生演示模拟自由落体运动，在自由落体实验中，需要专门的设备加以支撑，但传统的自由落体实验模拟装置存在诸多问题，结构复杂，使用调节不便，固定不够牢靠，平衡度难以得到保障，致使模拟测试的准确性有待商榷，给使用者的使用带来了极大的麻烦，而且不能够根据需求对落地面与放置面的水平角度调节，落体落点高度不便于调节，实验数据的准确性难以得到保证，不便于对落球的释放，计时不够准确，接触地面时截止时间滞后，无形中增加了教师的教学负担，降低了模拟测试准确度，致使自由落体实验模拟装置的使用效率低下，因此能够解决此类问题的一种高中物理自由落体实验模拟装置的实现势在必行。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种高中物理自由落体实验模拟装置，结构简单，使用调节方便，固定牢靠，模拟测试准确，给使用者的使用带来了极大的便利，而且能够根据需求，通过平衡调节装置对落地面与放置面的水平角度调节，通过升降装置便利调节放置高度，对不同自由落地高度的调节，便于多组测试来保证实验数据的准确性，通过释放装置便于对落球的快速释放，红外线传感器和压力传感器实时检测落球的位置信息，在计时器计时作用下，从而完成多组自由落体实验，减轻了教师的教学负担，提高了模拟测试准确度，提升了自由落体实验模拟装置的使用效率，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高中物理自由落体实验模拟装置，包括底板，所述底板的上端四角设有平衡调节装置，平衡调节装置中螺杆的顶端与平板的底面四角固定连接，平板的侧面设有水平尺，平板的上端后侧螺纹孔通过螺栓与固定板的上端螺纹孔螺纹连接，固定板的上端设有凹槽立板，凹槽立板的上端设有升降装置，升降装置中支撑块的前侧螺纹孔通过螺栓与连接板的后侧螺纹孔螺纹连接，连接板的前侧设有释放装置，释放装置中固定板的底面设有红外线传感器，红外线传感器的右侧设有对准针，平板的上端设有刻度尺，对准针的针头与刻度尺的表面刻度线对应设置，平板的上端中部设有弹性支撑结构，弹性支撑结构中连接片的内侧端与落地板的四角固定连接，平板的上端中部设有压力传感器，压力传感器的上表面与落地板的底面接触连接，底板的底面四角设有固定结构，底板的前侧设有支板，支板的前侧面自上而下依次设有计时器和PLC控制器，所述PLC控制器的输入端电连接外部电源，红外线传感器和压力传感器的输出端均电连接PLC控制器的输入端，计时器的输入端电连接PLC控制器的输出端。
作为本发明的一种优选技术方案，所述平衡调节装置包括旋转轴，所述旋转轴通过轴承与底板的上端转动连接，旋转轴的上端设有内螺纹套筒，内螺纹套筒的内螺纹与螺杆的外螺纹通过螺纹连接，内螺纹套筒的表面中部设有螺母套。
作为本发明的一种优选技术方案，所述升降装置包括转轴，所述凹槽立板的槽内底面通过轴承转动连接有转轴，转轴的上端设有调节螺杆，调节螺杆的中部与支撑块的上端螺纹孔螺纹连接，支撑块的侧面滑条与凹槽立板的侧壁滑槽滑动连接，调节螺杆的上端与凹槽立板的上端螺纹孔螺纹连接，调节螺杆穿出凹槽立板的上方并在端头处设有旋钮。
作为本发明的一种优选技术方案，所述释放装置包括固定板，所述固定板的后侧与连接板的前端固定连接，固定板的侧面开槽侧壁滑槽与抽合板的两侧滑块滑动连接，抽合板和固定板的相对一侧设有半圆漏口，固定板开槽侧壁滑槽内设有回力弹簧，回力弹簧的端头与抽合板两侧滑块的侧面固定连接，抽合板的外侧面设有把手。
作为本发明的一种优选技术方案，所述弹性支撑结构包括套筒，所述平板的上端中部设有四个均匀分布的套筒，套筒的筒内底端设有弹簧，弹簧的上端与圆柱的底面固定连接，圆柱在套筒的内部，圆柱的表面设有连接片，连接片在套筒的弧面开槽内滑动连接。
作为本发明的一种优选技术方案，所述固定结构包括U形板，所述底板的底面四角设有对称分布的U形板，U形板的底端螺纹孔内设有锁紧螺杆，锁紧螺杆的上端穿进U形板的内部并在端头处设有压片，锁紧螺杆的底端设有调节旋钮。
作为本发明的一种优选技术方案，所述平板的上端边缘处设有防护框板，防护框板为透明防爆防护框板。
作为本发明的一种优选技术方案，所述压片的上表面布满摩擦纹，U形板的上端底面布满防滑纹。
作为本发明的一种优选技术方案，所述平板的上表面与水平尺的上表面平衡设置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本高中物理自由落体实验模拟装置，旋动螺母套，由于旋转轴通过轴承与底板的上端转动连接，内螺纹套筒与螺杆通过螺纹连接，实现平板四角的倾斜角度调节，通过观察水平尺水准泡的角位移信息，实现对落地面与放置面的水平角度调节，保证实验数据的准确性。
2、本高中物理自由落体实验模拟装置，旋动旋钮，由于转轴通过轴承与凹槽立板的槽内底端转动连接，调节螺杆与支撑块的上端螺纹孔螺纹连接，调节螺杆与凹槽立板的上端螺纹孔螺纹连接，支撑块的侧面滑条与凹槽立板的槽内侧壁滑槽滑动连接，根据落体高度需求，观察对准针与刻度尺的对准数据，调节支撑块及上方装置的高度，实现落体高度的准确调节。
3、本高中物理自由落体实验模拟装置，手拉把手，由于抽合板的两侧滑块与固定板的开槽侧壁滑槽滑动连接，抽合板的半圆漏孔与固定板的半圆漏孔分离，从而快速将落球落入，红外线传感器检测落球落下，通过PLC控制器的调控，计时器计时，当落球落在落地板上，由于圆柱弧面上的连接片在套筒的弧面开槽内滑动连接，在弹簧的弹性支撑下，压力传感器检测出压力信息，计时器计时结束，从而根据高度及时间计算出加速度，实现教师直观高效率教学。
4、本高中物理自由落体实验模拟装置，旋动调节旋钮，由于锁紧螺杆与U形板的底端螺纹孔螺纹连接，实现压板与安装部位的接触连接，在摩擦纹与U形板上端底面的防滑纹辅助作用下，将装置快速稳定安装，保证装置的稳固性，从而提高测试的精准度，避免松动脱落情况的发生。
附图说明
图1为本发明结构正面示意图；
图2为本发明结构平衡调节装置内部剖视示意图；
图3为本发明结构升降装置内部剖视示意图；
图4为本发明结构释放装置内部剖视示意图；
图5为本发明结构弹性支撑结构内部剖视示意图；
图6为本发明结构固定结构内部剖视示意图。
图中：1底板、2平衡调节装置、21旋转轴、22内螺纹套筒、23螺杆、24螺母套、3平板、4水平尺、5固定板、6凹槽立板、7升降装置、71转轴、72调节螺杆、73旋钮、74支撑块、8连接板、9释放装置、91固定板、92抽合板、93回力弹簧、94把手、10红外线传感器、11对准针、12刻度尺、13弹性支撑结构、131套筒、132弹簧、133圆柱、134连接片、14压力传感器、15落地板、16防护框板、17固定结构、171U形板、172锁紧螺杆、173压片、174调节旋钮、18支板、19计时器、20PLC控制器、30摩擦纹、31防滑纹。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：一种高中物理自由落体实验模拟装置，包括底板1，底板1的上端四角设有平衡调节装置2，平衡调节装置2包括旋转轴21，旋转轴21通过轴承与底板1的上端转动连接，旋转轴21的上端设有内螺纹套筒22，内螺纹套筒22的内螺纹与螺杆23的外螺纹通过螺纹连接，内螺纹套筒22的表面中部设有螺母套24，旋动螺母套24，由于旋转轴21通过轴承与底板1的上端转动连接，内螺纹套筒22与螺杆23通过螺纹连接，实现平板3四角的倾斜角度调节，平衡调节装置2中螺杆23的顶端与平板3的底面四角固定连接，平板3的侧面设有水平尺4，通过观察水平尺4水准泡的角位移信息，实现对落地面与放置面的水平角度调节，保证实验数据的准确性，平板3的上表面与水平尺4的上表面平衡设置，平板3的上端后侧螺纹孔通过螺栓与固定板5的上端螺纹孔螺纹连接，固定板5的上端设有凹槽立板6，凹槽立板6的上端设有升降装置7，升降装置7包括转轴71，凹槽立板6的槽内底面通过轴承转动连接有转轴71，转轴71的上端设有调节螺杆72，调节螺杆72的中部与支撑块74的上端螺纹孔螺纹连接，支撑块74的侧面滑条与凹槽立板6的侧壁滑槽滑动连接，调节螺杆72的上端与凹槽立板6的上端螺纹孔螺纹连接，调节螺杆72穿出凹槽立板6的上方并在端头处设有旋钮73，升降装置7中支撑块74的前侧螺纹孔通过螺栓与连接板8的后侧螺纹孔螺纹连接，连接板8实现连接支撑的作用，便于安装拆卸，旋动旋钮73，由于转轴71通过轴承与凹槽立板6的槽内底端转动连接，调节螺杆72与支撑块74的上端螺纹孔螺纹连接，调节螺杆72与凹槽立板6的上端螺纹孔螺纹连接，支撑块74的侧面滑条与凹槽立板6的槽内侧壁滑槽滑动连接，观察对准针11与刻度尺12的对准数据，调节支撑块74及上方装置的高度，实现落体高度的准确合理调节，连接板8的前侧设有释放装置9，释放装置9包括固定板91，固定板91的后侧与连接板8的前端固定连接，固定板91的侧面开槽侧壁滑槽与抽合板92的两侧滑块滑动连接，抽合板92和固定板91的相对一侧设有半圆漏口，固定板91开槽侧壁滑槽内设有回力弹簧93，回力弹簧93的端头与抽合板92两侧滑块的侧面固定连接，抽合板92的外侧面设有把手94，手拉把手94，由于抽合板92的两侧滑块与固定板91的开槽侧壁滑槽滑动连接，抽合板92的半圆漏孔与固定板91的半圆漏孔分离，从而快速将落球落入，释放装置9中固定板91的底面设有红外线传感器10，红外线传感器10的右侧设有对准针11，保证红外线传感器10检测落球时与落地高度信息匹配，平板3的上端设有刻度尺12，将对准针11对准刻度尺12上相应的高度线上，红外线传感器10检测落球落下，通过PLC控制器20的调控，计时器19计时，对准针11的针头与刻度尺12的表面刻度线对应设置，平板3的上端中部设有弹性支撑结构13，弹性支撑结构13包括套筒131，平板3的上端中部设有四个均匀分布的套筒131，套筒131的筒内底端设有弹簧132，弹簧132的上端与圆柱133的底面固定连接，圆柱133在套筒131的内部，圆柱133的表面设有连接片134，连接片134在套筒131的弧面开槽内滑动连接，弹性支撑结构13中连接片134的内侧端与落地板15的四角固定连接，平板3的上端中部设有压力传感器14，当落球落在落地板15上，由于圆柱133弧面上的连接片134在套筒131的弧面开槽内滑动连接，在弹簧132的弹性支撑下，压力传感器14检测出压力信息，计时器19计时结束，压力传感器14的上表面与落地板15的底面接触连接，平板3的上端边缘处设有防护框板16，防护框板16为透明防爆防护框板，保证落球掉落时不乱掉砸伤人员，底板1的底面四角设有固定结构17，固定结构17包括U形板171，底板1的底面四角设有对称分布的U形板171，U形板171的底端螺纹孔内设有锁紧螺杆172，锁紧螺杆172的上端穿进U形板171的内部并在端头处设有压片173，压片173的上表面布满摩擦纹30，U形板171的上端底面布满防滑纹31，锁紧螺杆172的底端设有调节旋钮174，旋动调节旋钮174，由于锁紧螺杆172与U形板171的底端螺纹孔螺纹连接，实现压板173与安装部位的接触连接，在摩擦纹30与U形板171上端底面的防滑纹31辅助作用下，将装置快速稳定安装，保证装置的稳固性，底板1的前侧设有支板18，支板18的前侧面自上而下依次设有计时器19和PLC控制器20，计时器19实现自由落体的计数，PLC控制器20调控各装置的正常运转，PLC控制器20的输入端电连接外部电源，红外线传感器10和压力传感器14的输出端均电连接PLC控制器20的输入端，计时器19的输入端电连接PLC控制器20的输出端。
在使用时：旋动调节旋钮174，由于锁紧螺杆172与U形板171的底端螺纹孔螺纹连接，实现压板173与安装部位的接触连接，在摩擦纹30与U形板171上端底面的防滑纹31辅助作用下，将装置快速稳定安装，保证装置的稳固性，旋动螺母套24，由于旋转轴21通过轴承与底板1的上端转动连接，内螺纹套筒22与螺杆23通过螺纹连接，实现平板3四角的倾斜角度调节，通过观察水平尺4水准泡的角位移信息，实现对落地面与放置面的水平角度调节，保证实验数据的准确性，根据落体高度需求，旋动旋钮73，由于转轴71通过轴承与凹槽立板6的槽内底端转动连接，调节螺杆72与支撑块74的上端螺纹孔螺纹连接，调节螺杆72与凹槽立板6的上端螺纹孔螺纹连接，支撑块74的侧面滑条与凹槽立板6的槽内侧壁滑槽滑动连接，观察对准针11与刻度尺12的对准数据，调节支撑块74及上方装置的高度，实现落体高度的准确合理调节，手拉把手94，由于抽合板92的两侧滑块与固定板91的开槽侧壁滑槽滑动连接，抽合板92的半圆漏孔与固定板91的半圆漏孔分离，从而快速将落球落入，红外线传感器10检测落球落下，通过PLC控制器20的调控，计时器19计时，当落球落在落地板15上，由于圆柱133弧面上的连接片134在套筒131的弧面开槽内滑动连接，在弹簧132的弹性支撑下，压力传感器14检测出压力信息，计时器19计时结束，从而根据高度及时间计算出自由落体的加速度，进行多种模拟测试保证数据的准确性。
本发明旋动调节旋钮174，由于锁紧螺杆172与U形板171的底端螺纹孔螺纹连接，实现压板173与安装部位的接触连接，在摩擦纹30与U形板171上端底面的防滑纹31辅助作用下，将装置快速稳定安装，保证装置的稳固性，从而提高测试的精准度，避免松动脱落情况的发生，旋动螺母套24，由于旋转轴21通过轴承与底板1的上端转动连接，内螺纹套筒22与螺杆23通过螺纹连接，实现平板3四角的倾斜角度调节，通过观察水平尺4水准泡的角位移信息，实现对落地面与放置面的水平角度调节，保证实验数据的准确性，旋动旋钮73，由于转轴71通过轴承与凹槽立板6的槽内底端转动连接，调节螺杆72与支撑块74的上端螺纹孔螺纹连接，调节螺杆72与凹槽立板6的上端螺纹孔螺纹连接，支撑块74的侧面滑条与凹槽立板6的槽内侧壁滑槽滑动连接，根据落体高度需求，观察对准针11与刻度尺12的对准数据，调节支撑块74及上方装置的高度，实现落体高度的准确调节，手拉把手94，由于抽合板92的两侧滑块与固定板91的开槽侧壁滑槽滑动连接，抽合板92的半圆漏孔与固定板91的半圆漏孔分离，从而快速将落球落入，红外线传感器10检测落球落下，通过PLC控制器20的调控，计时器19计时，当落球落在落地板15上，由于圆柱133弧面上的连接片134在套筒131的弧面开槽内滑动连接，在弹簧132的弹性支撑下，压力传感器14检测出压力信息，计时器19计时结束，从而根据高度及时间计算出加速度，实现教师直观高效率教学。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种高中物理自由落体实验模拟装置，包括底板(1)，其特征在于：所述底板(1)的上端四角设有平衡调节装置(2)，平衡调节装置(2)中螺杆(23)的顶端与平板(3)的底面四角固定连接，平板(3)的侧面设有水平尺(4)，平板(3)的上端后侧螺纹孔通过螺栓与固定板(5)的上端螺纹孔螺纹连接，固定板(5)的上端设有凹槽立板(6)，凹槽立板(6)的上端设有升降装置(7)，升降装置(7)中支撑块(74)的前侧螺纹孔通过螺栓与连接板(8)的后侧螺纹孔螺纹连接，连接板(8)的前侧设有释放装置(9)，释放装置(9)中固定板(91)的底面设有红外线传感器(10)，红外线传感器(10)的右侧设有对准针(11)，平板(3)的上端设有刻度尺(12)，对准针(11)的针头与刻度尺(12)的表面刻度线对应设置，平板(3)的上端中部设有弹性支撑结构(13)，弹性支撑结构(13)中连接片(134)的内侧端与落地板(15)的四角固定连接，平板(3)的上端中部设有压力传感器(14)，压力传感器(14)的上表面与落地板(15)的底面接触连接，底板(1)的底面四角设有固定结构(17)，底板(1)的前侧设有支板(18)，支板(18)的前侧面自上而下依次设有计时器(19)和PLC控制器(20)，所述PLC控制器(20)的输入端电连接外部电源，红外线传感器(10)和压力传感器(14)的输出端均电连接PLC控制器(20)的输入端，计时器(19)的输入端电连接PLC控制器(20)的输出端。
2.根据权利要求1所述的一种高中物理自由落体实验模拟装置，其特征在于：所述平衡调节装置(2)包括旋转轴(21)，所述旋转轴(21)通过轴承与底板(1)的上端转动连接，旋转轴(21)的上端设有内螺纹套筒(22)，内螺纹套筒(22)的内螺纹与螺杆(23)的外螺纹通过螺纹连接，内螺纹套筒(22)的表面中部设有螺母套(24)。
3.根据权利要求1所述的一种高中物理自由落体实验模拟装置，其特征在于：所述升降装置(7)包括转轴(71)，所述凹槽立板(6)的槽内底面通过轴承转动连接有转轴(71)，转轴(71)的上端设有调节螺杆(72)，调节螺杆(72)的中部与支撑块(74)的上端螺纹孔螺纹连接，支撑块(74)的侧面滑条与凹槽立板(6)的侧壁滑槽滑动连接，调节螺杆(72)的上端与凹槽立板(6)的上端螺纹孔螺纹连接，调节螺杆(72)穿出凹槽立板(6)的上方并在端头处设有旋钮(73)。
4.根据权利要求1所述的一种高中物理自由落体实验模拟装置，其特征在于：所述释放装置(9)包括固定板(91)，所述固定板(91)的后侧与连接板(8)的前端固定连接，固定板(91)的侧面开槽侧壁滑槽与抽合板(92)的两侧滑块滑动连接，抽合板(92)和固定板(91)的相对一侧设有半圆漏口，固定板(91)开槽侧壁滑槽内设有回力弹簧(93)，回力弹簧(93)的端头与抽合板(92)两侧滑块的侧面固定连接，抽合板(92)的外侧面设有把手(94)。
5.根据权利要求1所述的一种高中物理自由落体实验模拟装置，其特征在于：所述弹性支撑结构(13)包括套筒(131)，所述平板(3)的上端中部设有四个均匀分布的套筒(131)，套筒(131)的筒内底端设有弹簧(132)，弹簧(132)的上端与圆柱(133)的底面固定连接，圆柱(133)在套筒(131)的内部，圆柱(133)的表面设有连接片(134)，连接片(134)在套筒(131)的弧面开槽内滑动连接。
6.根据权利要求1所述的一种高中物理自由落体实验模拟装置，其特征在于：所述固定结构(17)包括U形板(171)，所述底板(1)的底面四角设有对称分布的U形板(171)，U形板(171)的底端螺纹孔内设有锁紧螺杆(172)，锁紧螺杆(172)的上端穿进U形板(171)的内部并在端头处设有压片(173)，锁紧螺杆(172)的底端设有调节旋钮(174)。
7.根据权利要求1所述的一种高中物理自由落体实验模拟装置，其特征在于：所述平板(3)的上端边缘处设有防护框板(16)，防护框板(16)为透明防爆防护框板。
8.根据权利要求6所述的一种高中物理自由落体实验模拟装置，其特征在于：所述压片(173)的上表面布满摩擦纹(30)，U形板(171)的上端底面布满防滑纹(31)。
9.根据权利要求1所述的一种高中物理自由落体实验模拟装置，其特征在于：所述平板(3)的上表面与水平尺(4)的上表面平衡设置。
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