CN110782750A - 一种物理自由落体实验模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于实验设备技术领域，公开了一种物理自由落体实验模拟装置，包括摆放基座，摆放基座上端固定有真空管道组件，真空管道组件上端固定有夹持固定组件，真空管道组件外壁上固定有参照杆，参照杆上沿参照杆高度方向设有刻度，夹持固定组件靠近真空管道端设有连接件，真空管道组件内部设有测量组件；通过真空管道组件，延长管可进行上下高度调节，可进行不同高度的自由落体实验，可设计性强，同时在延长管两侧固定调节件，结构简单，便于调节；同时固定管底部开设有抽气口，可通过抽气口进行抽气，使真空管道内部呈真空状，可同时测试在真空状态下与正常气压状态下的自由落体实验，变量可控制，实验设计性强。

Description

一种物理自由落体实验模拟装置

技术领域

本发明属于实验设备技术领域，尤其涉及一种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

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种物理自由落体实验模拟装置。

本发明是这样实现的，一种物理自由落体实验模拟装置包括摆放基座，所述摆放基座上端固定有真空管道组件，所述真空管道组件上端固定有夹持固定组件，所述真空管道组件外壁上固定有参照杆，所述参照杆上沿参照杆高度方向设有刻度，所述夹持固定组件靠近所述真空管道端设有连接件，通过所述连接件与所述真空管道可拆卸连接，所述真空管道组件内部设有测量组件。

作为本发明一种物理自由落体实验模拟装置优选的技术方案，所述真空管道组件包括固定在所述基座上端的固定管，所述固定管远离基座端固定连接有可伸缩管，所述可伸缩管远离所述固定管端固定连接有延长管，所述延长管两侧固定有调节件。

作为本发明一种物理自由落体实验模拟装置优选的技术方案，所述调节件包括固定在所述延长管外壁上的连接杆，所述连接杆远离所述延长管端滑动连接有支撑杆，所述连接杆上螺纹连接有调节螺丝，相对应的支撑杆高度方向设有多个供调节螺丝插入的通孔。

作为本发明一种物理自由落体实验模拟装置优选的技术方案，所述夹持固定组件包括位于所述真空管道组件上端的摆放框架，所述摆放框架上端固定有气缸，所述气缸一侧固定在所述参照杆一侧，所述摆放框架外部呈圆柱型。

作为本发明一种物理自由落体实验模拟装置优选的技术方案，所述摆放框架底部背离所述参照杆侧开设有滑槽，所述滑槽内部滑移连接有活动板，所述活动板远离所述滑槽端固定有固定块。

作为本发明一种物理自由落体实验模拟装置优选的技术方案，所述连接件包括嵌设在所述固定框架底部的吸铁，所述真空管道组件的延长管上端相对应的位置同样嵌设有吸铁。

作为本发明一种物理自由落体实验模拟装置优选的技术方案，所述测量组件包括固定在所述真空管道组件的固定管底部的重力感应器，所述重力感应器上表面与所述固定管底部表面齐平，所述重力感应器外部电连接有电计时器，所述电计时器固定在所述参照杆一侧；还包括嵌设在所述固定管一侧的抽气口，所述抽气口一侧固定有气压检测器，所述气压检测器表盘端位于所述固定管外部。

作为本发明一种物理自由落体实验模拟装置优选的技术方案，所述参照杆下端与所述固定管外壁通过连接管固定，上端开设有燕尾型滑槽，所述燕尾型滑槽内部滑移连接有燕尾型滑块，所述燕尾型滑块远离所述参照杆端固定连接至所述延长管外壁。

本发明的优点及积极效果为：

(1)该发明中，真空管道组件包括一端固定的固定管，固定管一端连接可伸缩管，可伸缩管远离固定管端固定连接有延长管，延长管可进行上下高度调节，可进行不同高度的自由落体实验，可设计性强，同时在延长管两侧固定调节件，结构简单，便于调节。

(2)该发明中，固定管底部开设有抽气口，可通过抽气口进行抽气，使真空管道内部呈真空状，可同时测试在真空状态下与正常气压状态下的自由落体实验，变量可控制，实验设计性强。

(3)该发明中，夹持固定组件包括摆放框架，摆放框架上端使用气缸进行驱动，在气缸驱动时，通过在摆放框架上摆放自由落体实验的实验体，自动下落，减少人工操作产生的误差，同时固定框架与延长管之间无缝连接，不影响真空管内部的气压。

(4)该发明中，在固定管底部设有重力感应器，重力感应器外部电连接有电计时器，可在实验体自由落下至接触固定管底部时，重力感应器自动感应控制电计时器自动停止计时，测量精确性高。

附图说明

图1是本发明实施例提供的第一视角结构示意图；

图2是本发明实施例提供的第二视角结构示意图；

图3是本发明实施例提供的测量组件结构示意图；

图4是本发明实施例提供的图3中I处放大示意图；

图中：1、摆放基座；2、真空管道组件；21、固定管；22、可伸缩管；23、延长管；24、调节件；241、连接杆；242、支撑杆；243、调节螺丝；244、通孔；3、夹持固定组件；31、摆放框架；32、气缸；33、滑槽；34、活动板；35、固定块；4、参照杆；5、刻度；6、连接件；61、吸铁；7、测量组件；71、重力感应器；72、电计时器；73、抽气口；74、气压检测器；8、连接管；9、燕尾型滑槽；10、燕尾型滑块。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。

如图1至图4所示，本发明实施例提供的物理自由落体实验模拟装置包括摆放基座1，所述摆放基座1上端固定有真空管道组件2，所述真空管道组件2上端固定有夹持固定组件3，所述真空管道组件2外壁上固定有参照杆4，所述参照杆4上沿参照杆4高度方向设有刻度5，所述夹持固定组件3靠近所述真空管道组件2端设有连接件6，通过所述连接件6与所述真空管道组件2可拆卸连接，所述真空管道组件2内部设有测量组件7。

具体的，真空管道组件2包括固定在所述基座1上端的固定管21，所述固定管21远离基座1端固定连接有可伸缩管22，所述可伸缩管22远离所述固定管21端固定连接有延长管23，所述延长管23两侧固定有调节件24，可伸缩管22可进行收缩调节，在调节过程中，进行延长管23的高度调节，可进行不同高度的自由落体实验。

具体的，调节件24包括固定在所述延长管23外壁上的连接杆241，所述连接杆241远离所述延长管23端滑动连接有支撑杆242，所述连接杆242上螺纹连接有调节螺丝243，相对应的支撑杆242高度方向设有多个供调节螺丝插入的通孔244。

具体的，夹持固定组件3包括位于所述真空管道组件2上端的摆放框架31，所述摆放框架31上端固定有气缸32，所述气缸32一侧固定在所述参照杆4一侧，所述摆放框架31外部呈圆柱型，气缸32可驱动摆放框架31下端与延长管23上端抵触。

具体的，摆放框架31底部背离所述参照杆4侧开设有滑槽33，所述滑槽33内部滑移连接有活动板34，所述活动板34远离所述滑槽33端固定有固定块35，通过拉动固定块35将活动板34取出，可进行实验体的自由下落。

具体的，连接件6包括嵌设在所述摆放框架31底部的吸铁61，所述真空管道组件2的延长管23上端相对应的位置同样嵌设有吸铁61，通过吸铁61将摆放框架31与延长管23进行固定。

具体的，测量组件7包括固定在所述真空管道组件2的固定管21底部的重力感应器71，所述重力感应器71上表面与所述固定管21底部表面齐平，所述重力感应器71外部电连接有电计时器72，所述电计时器72固定在所述参照杆4一侧；还包括嵌设在所述固定管21一侧的抽气口73，所述抽气口73一侧固定有气压检测器74，所述气压检测器74表盘端位于所述固定管21外部。

具体的，参照杆4下端与所述固定管21外壁通过连接管8固定，上端开设有燕尾型滑槽9，所述燕尾型滑槽9内部滑移连接有燕尾型滑块10，所述燕尾型滑块10远离所述参照杆4端固定连接至所述延长管23外壁。

该发明的工作原理：在进行自由落体实验时，根据实验所设计的实验方案，进行自由落体的下落高度调节，通过旋出调节螺丝243，调节连接杆241在支撑杆242内部滑动，同时可伸缩管22在上下移动，驱动延长管23在参照杆4内部的燕尾型滑槽9内部进行滑动，在延长管23上端所对应的刻度5为所设计的高度时，再次旋入调节螺丝243，将连接杆241固定，开始进行实验，将实验体放置于摆放框架31上，同时将电计时器72归于零，打开气缸32进行工作，驱动摆放框架31下端与延长管23上端抵触，通过吸铁61固定，拉动固定块35，将活动板35沿滑槽33滑出，使实验体自由落下，在落下的同时打开电计时器72开始计时，在实验体下落至固定管21底部时，重力感应器71触发电信号，将电计时器72进行关闭，得到下落时间，用参照杆4上的刻度5的值比上下落时间，即可计算出下落的速度，同时可进行计算自由落体加速度的值；

在需要进行真空下的实验时，在调整完成延长管23的高度后，通过抽气口73将真空管道组件2内部的气体抽出，在气压检测器75显示为真空状态下时，即可进行上述实验操作。

以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种物理自由落体实验模拟装置，其特征在于，所述物理自由落体实验模拟装置包括摆放基座(1)，所述摆放基座(1)上端固定有真空管道组件(2)，所述真空管道组件(2)上端固定有夹持固定组件(3)，所述真空管道组件(2)外壁上固定有参照杆(4)，所述参照杆(4)上沿参照杆(4)高度方向设有刻度(5)，所述夹持固定组件(3)靠近所述真空管道组件(2)端设有连接件(6)，通过所述连接件(6)与所述真空管道组件(2)可拆卸连接，所述真空管道组件(2)内部设有测量组件(7)。

2.如权利要求1所述物理自由落体实验模拟装置，其特征在于，所述真空管道组件(2)包括固定在所述基座(1)上端的固定管(21)，所述固定管(21)远离基座(1)端固定连接有可伸缩管(22)，所述可伸缩管(22)远离所述固定管(21)端固定连接有延长管(23)，所述延长管(23)两侧固定有调节件(24)。

3.如权利要求2所述物理自由落体实验模拟装置，其特征在于，所述调节件(24)包括固定在所述延长管(23)外壁上的连接杆(241)，所述连接杆(241)远离所述延长管(23)端滑动连接有支撑杆(242)，所述连接杆(242)上螺纹连接有调节螺丝(243)，相对应的支撑杆(242)高度方向设有多个供调节螺丝插入的通孔(244)。

4.如权利要求1所述物理自由落体实验模拟装置，其特征在于，所述夹持固定组件(3)包括位于所述真空管道组件(2)上端的摆放框架(31)，所述摆放框架(31)上端固定有气缸(32)，所述气缸(32)一侧固定在所述参照杆(4)一侧，所述摆放框架(31)外部呈圆柱型。

5.如权利要求4所述物理自由落体实验模拟装置，其特征在于，所述摆放框架(31)底部背离所述参照杆(4)侧开设有滑槽(33)，所述滑槽(33)内部滑移连接有活动板(34)，所述活动板(34)远离所述滑槽(33)端固定有固定块(35)。

6.如权利要求1所述物理自由落体实验模拟装置，其特征在于，所述连接件(6)包括嵌设在所述摆放框架(31)底部的吸铁(61)，所述真空管道组件(2)的延长管(23)上端相对应的位置同样嵌设有吸铁(61)。

7.如权利要求1所述物理自由落体实验模拟装置，其特征在于，所述测量组件(7)包括固定在所述真空管道组件(2)的固定管(21)底部的重力感应器(71)，所述重力感应器(71)上表面与所述固定管(21)底部表面齐平，所述重力感应器(71)外部电连接有电计时器(72)，所述电计时器(72)固定在所述参照杆(4)一侧；还包括嵌设在所述固定管(21)一侧的抽气口(73)，所述抽气口(73)一侧固定有气压检测器(74)，所述气压检测器(74)表盘端位于所述固定管(21)外部。

8.如权利要求1所述物理自由落体实验模拟装置，其特征在于，所述参照杆(4)下端与所述固定管(21)外壁通过连接管(8)固定，上端开设有燕尾型滑槽(9)，所述燕尾型滑槽(9)内部滑移连接有燕尾型滑块(10)，所述燕尾型滑块(10)远离所述参照杆(4)端固定连接至所述延长管(23)外壁。

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