CN109637294A - 物理实验教学演示模型 - Google Patents

Abstract

本发明公布了物理实验教学演示模型，包括底座，底座上沿竖直方向固定有第一支板、第二支板、第三支板以及第四支板，所述第二支板和第四支板之间设置有转轴，转轴的一端贯穿所述第四支板壁部连接有旋转手柄，该转轴上固定有实验台，所述实验台的上表面设有第一力学演示机构以及第一自由落体演示机构，所述实验台的下表面设有第二力学演示机构；所述第二支板上设有第三力学演示机构；本发明能够让学生具有参与感，同时实验之间能够贯穿演示，功能强，实用性广。

Description

物理实验教学演示模型

技术领域

本发明涉及教学模型领域，特别是物理实验教学演示模型。

背景技术

实验作为物理中的一大分支，在物理教学中，物理实验一直贯穿小学、初中甚至高中阶段，教师在物理实验教学中，特别是在讲解支持力、摩擦力、压力以及力的分解以及运动状态中，仅靠口头讲解，学生也很难理解，只有老师通过现场演示、学生亲自实验，才能使学生记忆深刻、理解透彻，这就需要一种可实际操作演示的学生用力学演示装置。

通过检索，申请公布号为CN 106504620 A的中国专利《一种物理抛体实验演示装置》，它包括底座；所述底座的左侧壁中开有滑槽；所述滑槽内安装滑块；所述滑块的上端固定支撑杆；所述倾斜滑道的右端活动连接水平滑道；所述水平滑道上呈交叉分布安装有光电计时器；所述玻璃板胶接在照明箱的前端；所述照明箱竖立固定在底座的右上部；所述后箱上开有多个散热孔；所述照明灯管的右侧设置电源接口；所述光源开关的下方设置有显示画纸；所述显示画纸通过磁铁固定在玻璃板上，放置在水平滑道的右侧；所述底板固定在底座上，放置在玻璃板的前端；所述对比实验滑道倾斜的固定在玻璃板的前端；本发明使用和操作简单方便，且结构较为新颖，让老师提高了教学的效果，满足使用要求。

但是这种方案存在如下问题：演示实验较单一，同时学生没有参与感，而且实验之间没有连贯性。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明公开了物理实验教学演示模型，包括底座，底座上沿竖直方向固定有第一支板、第二支板、第三支板以及第四支板，所述第二支板和第四支板之间设置有转轴，转轴的一端贯穿所述第四支板壁部连接有旋转手柄，该转轴上固定有实验台，所述实验台的上表面设有第一力学演示机构以及第一自由落体演示机构，所述实验台的下表面设有第二力学演示机构；

所述第一力学演示机构包括底板，该底板的下表面与实验台固定，上表面一端铰接有斜板，斜板上表面远离铰接处的一端设有电磁铁固定装置，所述底板的上表面滑动设置有滑座，滑座的上端安装有转轮，该转轮与所述斜板的下表面接触，且该转轮能够在所述斜板的下表面上滚动，所述滑座远离铰接处的一侧端上转动连接有水平的丝杆，所述底板远离铰接处的一端设有固定座，所述丝杆穿过该固定座连接有把手；

所述第一自由落体演示机构至少包括三个安装座，每个安装座上固定有透明容器，透明容器底部设有抽气孔，所述透明容器上端设有密封盖，该密封盖上表面设有提手，下表面至少安装有两个夹持装置，所述实验台的侧壁所有通孔，该通孔与所述安装座位置相对应，所述抽气孔通过设置软管连接有气泵，所述软管穿过所述通孔，所述气泵固定在所述底座上；

所述第二力学演示机构包括支撑部和相互平行设置的若干滑槽，所述支撑部包括第一支撑板和第二支撑板以及升降装置，所述第一支撑板和第二支撑板铰接固定，所述每个滑槽沿所述转轴长度方向设置在所述第一支撑板上，且所述滑槽延伸至第二支撑板靠近所述旋转手柄的一端部，所述第二支撑板的下表面设有支撑柱，该支撑柱的上端面与所述滑槽表面齐平；所述实验台的上表面固定有海绵垫，该海绵垫位于所述支撑柱的下方，位于所述第一支撑板上的滑槽上卡接有卡板；所述卡板上设有挂环；

所述第二支板上设有第三力学演示机构，它包括固定圆盘，固定圆盘活动固定有摆锤，摆锤的一端通过设置定滑轮连接有配重块；所述第三力学演示机构还包括有固定块，固定块活动连接有摇摆杆，所述第二支板上设有第一定位板和第二定位板，第一定位板水平设置在所述摇摆杆的一侧，第一定位板的上表面与所述摇摆杆的下端面平行，所述第二定位板竖直设置，其设置在所述摇摆杆的另一侧，所述第二定位板与所述摇摆杆之间的间距与落体小球直径一致；

所述第三支板上设有演示滑槽，演示滑槽上滑动设有演示滑块，所述演示滑槽的顶部设有至少一组定滑轮，所述演示滑块上设有钢丝线，该钢丝线通过定滑轮伸至旋转轮上并与之固定，所述演示滑块上固定有塑料容器，所述塑料容器位于配重块的下方。

进一步地，所述电磁铁固定装置包括电磁铁、能够控制电磁铁是否通电的开关以及电磁铁吸盘，该电磁铁通过电线与市电连接。

进一步地，所述夹持装置包括夹持座，该夹持座的中心位置固定有微气缸，微气缸的活塞杆设置有中心销，该中心销的两侧均活动连接有夹爪。

进一步地，所述升降装置包括定位滑块，定位滑块与所述实验台滑动连接，所述定位滑块活动固定有连杆，连杆的另一端与所述第一支撑板铰接。

进一步地，所述第一支板、第三支板的一端均与所述第二支板铰接，另一端与所述第四支板卡扣连接，方便对实验演示时进行扩展操作面。

进一步地，所述第三支板的上端部设有杠杆演示机构，所述杠杆演示机构包括竖杆和横杆，所述竖杆上滑动设有滑块，该滑块与所述横杆的中心处旋转固定，所述横杆的两端滑动设有挂钩，所述横杆上设有刻度。

进一步地，所述第二支撑板上设有刻度条，该刻度条与所述滑槽相邻设置，同样，更进一步提高实验的精确性。

进一步地，所述第二支板的下端设有收纳盒，该收纳盒内装有沙子。

进一步地，所述透明容器底部设有防震垫，防止实验小球下落的过程对透明容器的撞击，起到缓冲减震消音的作用。

进一步地，所述固定圆盘上有刻度标记，方便实验的可重复性操作。

本发明的有益效果：(1)通过在转轴上设置实验台，教师在教学过程中，能够随意选择演示的物理实验，功能性强，同时学生可以亲自动手演示实验，体验物理实验的乐趣。

(2)将第一支板、第二支板均与所述第三支板铰接设置，能够将支板作为实验板进行扩展，让更多的同学参与其中，同时也便于学生观看实验的演示。

(3)通过在第一力学演示机构设置电磁铁固定装置，可以演示随着斜板的升降，对实验小车的力的分解可以进行演示，让学生自己手动参与，更能提高效率。

(4)通过第二力学演示机构的设置，不仅能够对第一支撑板的盖度进行调整，在其不演示时，通过杠杆演示机构的挂钩与卡板挂环的结合，让同学们参与杠杆实验的演示，提高教学效率；同时还能与支撑柱结合，了解动能守恒定律。

(5)通过第三力学演示机构的设置，能够让学生对自由落体实验的直观判断，同时通过学生收转旋转轮，钢丝线慢慢拉起滑块，配重块慢慢进入塑料容器内，根据刚进入至完全进入液面以下，随着浮力变大，摆锤慢慢下摆至撞击摇摆杆，摇摆杆弹起，实验小球进行自由落体和抛体运动，通过实验之间的相互贯穿，让学生真正参与其中，真正意义上的爱上物理实验。

附图说明

图1是本发明结构示意图一；

图2是本发明结构示意图二；

图3是本发明结构示意图三；

图4是本发明第一力学演示机构的结构示意图；

图5是本发明第二力学演示机构的结构示意图；

图6是本发明第二力学演示机构的俯视图；

图7是本发明杠杆演示机构的结构示意图；

图8是本发明第三力学力学演示机构的结构示意图；

图9是本发明第一自由落体演示机构的结构示意图；

图10是本发明夹持装置的结构示意图一；

图11是本发明夹持装置的结构示意图二；

图12是本发明塑料容器的滑动结构示意图；

图中，1-底座，2-第四支板，3-第三支板，4-第二支板，401-收纳盒，5-杠杆演示机构，501-竖杆，502-挂钩，503-横杆，6-实验台，601-通孔，7-转轴，8-旋转手柄，9-第一自由落体演示机构，901-安装座，902-透明容器，903-密封盖，904-夹持装置，9041-微气缸，9042-夹持座，9043-中心销，9044-夹爪，905-抽气孔，906-防震垫，10-第一力学演示机构，101-底板，102-斜板，103-电磁铁固定装置，1031-电磁铁吸盘，1032-开关，104-转轮，105-丝杆，106-固定座，107-把手，108-滑座，11-第二力学演示机构，1101-第一支撑板，1102-第二支撑板，1103-支撑柱，1104-升降柱，1105-定位滑块，1106-连杆，1107-滑槽，1108-卡板，12-海绵垫，13-气泵，1401-固定圆盘，1402-摆锤，1403-固定块，1404-摇摆杆，1405-第一定位板，1406-第二定位板，1407-配重块，1408-塑料容器，1409-演示滑块，1410-定滑轮，1411-旋转轮，15-第一支板。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。

实施例1

如图1、图2以及图3所示，物理实验教学演示模型，包括底座1，底座1上沿竖直方向固定有第一支板15、第二支板4、第三支板3以及第四支板2，所述第二支板4和第四支板2之间设置有转轴7，转轴7的一端贯穿所述第四支板4壁部连接有旋转手柄8，该转轴7上固定有实验台6，所述实验台6的上表面设有第一力学演示机构10以及第一自由落体演示机构9，所述实验台6的下表面设有第二力学演示机构11；

如图4所示，所述第一力学演示机构10包括底板101，该底板101的下表面与实验台6固定，上表面一端铰接有斜板102，斜板102上表面远离铰接处的一端设有电磁铁固定装置103，所述底板101的上表面滑动设置有滑座108，滑座108的上端安装有转轮104，该转轮104与所述斜板102的下表面接触，且该转轮104能够在所述斜板102的下表面上滚动，所述滑座108远离铰接处的一侧端上转动连接有水平的丝杆105，所述底板101远离铰接处的一端设有固定座106，所述丝杆105穿过该固定座106连接有把手107；

如图9所示，所述第一自由落体演示机构至少包括三个安装座901，每个安装座901上固定有透明容器902，透明容器902底部设有抽气孔905，所述透明容器902上端设有密封盖903，该密封盖903上表面设有提手，下表面至少安装有两个夹持装置904，所述实验台6的侧壁所有通孔601，该通孔601与所述安装座901位置相对应，所述抽气孔905通过设置软管连接有气泵13，所述软管穿过所述通孔601，所述气泵13固定在所述底座1上；使用时，采用气泵对透明容器进行抽气，在实验时对每组透明容器中安装压力表，进行控制压力，在每组透明容器内的夹持装置下分别夹持羽毛和实验小球，进行实验。

如图5、6所示，所述第二力学演示机构包括支撑部和相互平行设置的若干滑槽1107，所述支撑部包括第一支撑板1101和第二支撑板1102以及升降装置，所述第一支撑板1101和第二支撑板1102铰接固定，所述每个滑槽1107沿所述转轴7长度方向设置在所述第一支撑板1101上，且所述滑槽1107延伸至第二支撑板1102靠近所述旋转手柄8的一端部，所述第二支撑板1102的下表面设有支撑柱1103，该支撑柱1103的上端面与所述滑槽1107表面齐平；所述实验台6的上表面固定有海绵垫12，该海绵垫12位于所述支撑柱1103的下方，位于所述第一支撑板1101上的滑槽上卡接有卡板1108，该卡接处离所述滑槽的封闭端为5-10cm，具体实施时，该距离的设置能够放置实验小球即可；所述卡板1108上设有挂环；具体实施时，滑槽至少设有三组，每组滑槽在第一支撑板1101对应的部分采用同一种材质的支撑板，在第二支撑板1102对应的部分滑槽分别采用三种摩擦系数不一样的材质的支撑板，也还可以是在支撑板上铺上玻璃、毛巾或者棉布，具体演示时，将第一支撑板1101进行升降，然后将卡板1108打开，进行演示，还可以在支撑柱上放置同样的实验小球进行动量守恒定律实验，即碰撞实验。

如图8所示，所述第二支板4上设有第三力学演示机构，它包括固定圆盘1401，固定圆盘1401活动固定有摆锤1402，摆锤1402的一端通过设置定滑轮连接有配重块1407；所述第三力学演示机构还包括有固定块1403，固定块1403活动连接有摇摆杆1404，所述第二支板4上设有第一定位板1405和第二定位板1406，第一定位板1405水平设置在所述摇摆杆1404的一侧，第一定位板1405的上表面与所述摇摆杆1404的下端面平行，所述第二定位板1406竖直设置，其设置在所述摇摆杆1404的另一侧，所述第二定位板1406与所述摇摆杆1404之间的间距与实验小球直径一致，还有一些实施例，所述摇摆杆1404在朝向所述第二定位板1406的一端设有微小凸起，对实验小球有一定的定位作用；

如图12所示，所述第三支板3上设有演示滑槽，演示滑槽上滑动设有演示滑块1409，所述演示滑槽的顶部设有至少一组定滑轮1410，所述演示滑块1409上设有钢丝线，该钢丝线通过定滑轮1410伸至旋转轮1411上并与之固定，所述演示滑块1409上固定有塑料容器1408，所述塑料容器1408位于配重块1407的下方。通过第三力学演示机构的设置，能够让学生对自由落体实验的直观判断，同时学生通过收转旋转轮，钢丝线慢慢拉起演示滑块1409，配重块1407慢慢进入塑料容器内，根据刚进入至完全进入液面以下，随着浮力变大的原理，或者直接取下配重块1407，摆锤1402慢慢下摆至撞击摇摆,1404，摇摆杆弹起，实验小球进行自由落体和抛体运动，通过实验之间的相互贯穿，让学生真正参与其中，真正意义上的爱上物理实验，根据摆锤1402的放置的弧度，设置配重块，配重块的形状可以根据需要设置，同时材质也可以根据实验安排进行设置，还有就是数量容器内的液体也可以根据实验的要求进行设置，安排不同的实验演示，功能多，实用性强。

实施例2

本实施例是在实施例1的基础上作出的进一步优化，具体是所述电磁铁固定装置103包括电磁铁、能够控制电磁铁是否通电的开关1032以及电磁铁吸盘1031，该电磁铁通过电线与市电连接，使用时，开关开启，电磁铁通电，电磁吸盘1031将磁性实验块吸附定位，演示时旋转把手，同时关闭开关，磁性实验块在斜板102上滑动，斜板102被顶起上升，学生可以直观的观察该实验。

实施例3

本实施例是在实施例2的基础上作出的进一步优化，如图10、11所示，具体是所述夹持装置包括夹持座9042，该夹持座9042的中心位置固定有微气缸9041，微气缸9041的活塞杆设置有中心销9043，该中心销9043的两侧均活动连接有夹爪9044。

实施例4

本实施例是在实施例3的基础上作出的进一步优化，如图6所示，具体是所述升降装置包括定位滑块1105，定位滑块1105与所述实验台6滑动连接，所述定位滑块1105活动固定有连杆1106，连杆1106的另一端与所述第一支撑板1101铰接，具体实施时，第二支撑板下方设有升降柱1104，可以是液压升降柱，也可以是自锁式升缩杆。

实施例5

本实施例是在实施例4的基础上作出的进一步优化，具体是所述第一支板15、第三支板3一端均与所述第二支板4铰接，另一端与第四支板卡扣连接，能够将支板作为实验板进行扩展，让更多的同学参与其中，同时也便于学生观看实验的演示。

实施例6

本实施例是在实施例5的基础上作出的进一步优化，如图7所示，具体是所述第三支板3的上端部设有杠杆演示机构5，所述杠杆演示机构包括竖杆501和横杆503，所述竖杆501上滑动设有杠杆滑块，该杠杆滑块与所述横杆503的中心处旋转固定，所述横杆503的两端滑动设有挂钩502，所述横杆503上设有刻度，在第二力学演示实验机构不演示时，挂钩502勾住卡板的挂环，进行杠杆实验演示，方便实用。

实施例7

本实施例是在实施例6的基础上作出的进一步优化，具体是所述第二支撑板1101上设有刻度条，该刻度条与所述滑槽1107相邻设置。

还有一些实施例，所述第二支板4的下端设有收纳盒401，该收纳盒401内装有沙子。

还有一些实施例，所述透明容器902底部设有防震垫906。

还有一些实施例，所述固定圆盘1401上有刻度标记。

具体使用时，教师可以通过旋转转轴7，选择需要展示或演示机构，实验之间还能连接使用。

上述实施例仅描述现有设备最优使用方式，而运用类似的常用机械手段代替本实施例中的元素，均落入保护范围。

Claims (10)

1.物理实验教学演示模型，其特征在于：包括底座(1)，底座(1)上沿竖直方向固定有第一支板(15)、第二支板(4)、第三支板(3)以及第四支板(2)，所述第二支板(4)和第四支板(2)之间设置有转轴(7)，转轴(7)的一端贯穿所述第四支板(4)壁部连接有旋转手柄(8)，该转轴(7)上固定有实验台(6)，所述实验台(6)的上表面设有第一力学演示机构(10)以及第一自由落体演示机构(9)，所述实验台(6)的下表面设有第二力学演示机构(11)；

所述第一力学演示机构(10)包括底板(101)，该底板(101)的下表面与实验台(6)固定，上表面一端铰接有斜板(102)，斜板(102)上表面远离铰接处的一端设有电磁铁固定装置(103)，所述底板(101)的上表面滑动设置有滑座(108)，滑座(108)的上端安装有转轮(104)，该转轮(104)与所述斜板(102)的下表面接触，且该转轮(104)能够在所述斜板(102)的下表面上滚动，所述滑座(108)远离铰接处的一侧端上转动连接有水平的丝杆(105)，所述底板(101)远离铰接处的一端设有固定座(106)，所述丝杆(105)穿过该固定座(106)连接有把手(107)；

所述第一自由落体演示机构至少包括三个安装座(901)，每个安装座(901)上固定有透明容器(902)，透明容器(902)底部设有抽气孔(905)，所述透明容器(902)上端设有密封盖(903)，该密封盖(903)上表面设有提手，下表面至少安装有两个夹持装置(904)，所述实验台(6)的侧壁设有通孔(601)，该通孔(601)与所述安装座(901)位置相对应，所述抽气孔(905)通过设置软管连接有气泵(13)，所述软管穿过所述通孔(601)，所述气泵(13)固定在所述底座(1)上；

所述第二力学演示机构包括支撑部和相互平行设置的若干滑槽(1107)，所述支撑部包括第一支撑板(1101)和第二支撑板(1102)以及升降装置，所述第一支撑板(1101)和第二支撑板(1102)铰接固定，所述每个滑槽(1107)沿所述转轴(7)长度方向设置在所述第一支撑板(1101)上，且所述滑槽(1107)延伸至第二支撑板(1102)靠近所述旋转手柄(8)的一端部，所述第二支撑板(1102)的下表面设有支撑柱(1103)，该支撑柱(1103)的上端面与所述滑槽(1107)表面齐平；所述实验台(6)的上表面固定有海绵垫(12)，该海绵垫(12)位于所述支撑柱(1103)的下方，所述第一支撑板(1101)上的滑槽上卡接有卡板(1108)，所述卡板(1108)上设有挂环；

所述第二支板(4)上设有第三力学演示机构，它包括固定圆盘(1401)，固定圆盘(1401)活动固定有摆锤(1402)，摆锤(1402)的一端通过设置定滑轮连接有配重块(1407)；所述第三力学演示机构还包括有固定块(1403)，固定块(1403)活动连接有摇摆杆(1404)，所述第二支板(4)上设有第一定位板(1405)和第二定位板(1406)，第一定位板(1405)水平设置在所述摇摆杆(1404)的一侧，第一定位板(1405)的上表面与所述摇摆杆(1404)的下端面平行，所述第二定位板(1406)竖直设置，其设置在所述摇摆杆(1404)的另一侧，所述第二定位板(1406)与所述摇摆杆(1404)之间的间距与实验小球直径一致；

所述第三支板(3)上设有演示滑槽，演示滑槽上滑动设有演示滑块(1409)，所述演示滑槽的顶部设有至少一组定滑轮(1410)，所述演示滑块(1409)上设有钢丝线，该钢丝线通过定滑轮(1410)伸至旋转轮(1411)上并与之固定，所述演示滑块(1409)上固定有塑料容器(1408)，所述塑料容器(1408)位于配重块(1407)的下方。

2.根据权利要求1所述的物理实验教学演示模型，其特征在于：所述电磁铁固定装置(103)包括电磁铁、能够控制电磁铁是否通电的开关(1032)以及电磁铁吸盘(1031)，该电磁铁通过电线与市电连接。

3.根据权利要求2所述的物理实验教学演示模型，其特征在于：所述夹持装置包括夹持座(9042)，该夹持座(9042)的中心位置固定有微气缸(9041)，微气缸(9041)的活塞杆设置有中心销(9043)，该中心销(9043)的两侧均活动连接有夹爪(9044)。

4.根据权利要求3所述的物理实验教学演示模型，其特征在于：所述升降装置包括定位滑块(1105)，定位滑块(1105)与所述实验台(6)滑动连接，所述定位滑块(1105)活动固定有连杆(1106)，连杆(1106)的另一端与所述第一支撑板(1101)铰接。

5.根据权利要求4所述的物理实验教学演示模型，其特征在于：所述第一支板(15)、第三支板(3)均与所述第二支板(4)铰接。

6.根据权利要求5所述的物理实验教学演示模型，其特征在于：所述第三支板(3)的上端部设有杠杆演示机构(5)，所述杠杆演示机构包括竖杆(501)和横杆(503)，所述竖杆(501)上滑动设有杠杆滑块，该杠杆滑块与所述横杆(503)的中心处旋转固定，所述横杆(503)的两端滑动设有挂钩(502)，所述横杆(503)上设有刻度。

7.根据权利要求6所述的物理实验教学演示模型，其特征在于：所述第二支撑板(1101)上设有刻度条，该刻度条与所述滑槽(1107)相邻设置。

8.根据权利要求7所述的物理实验教学演示模型，其特征在于：所述第二支板(4)的下端设有收纳盒(401)，该收纳盒(401)内装有沙子。

9.根据权利要求8所述的物理实验教学演示模型，其特征在于：所述透明容器(902)底部设有防震垫(906)。

10.根据权利要求1～9任意一项所述的物理实验教学演示模型，其特征在于：所述固定圆盘(1401)上有刻度标记。