CN113299164A - 一种物理基础实验教学装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种物理基础实验教学装置，其包括观测箱，所述观测箱的一侧开设有溢出口，所述观测箱的下方连通设置有度量回收装置，其上方设置有与所述度量回收装置连通设置的液体密度增升装置以及用于收放重物的收放装置；本发明解决了传统通过人为在多个子盛放槽内注入液体来完成实验，因为人为操作会极大可能造成误差，所以急需一种在其他变量不变的情况下，可以自动完成液体密度改变及注液工作的浮力检测设备的技术问题。

Description

一种物理基础实验教学装置

技术领域

本发明涉及物理教学辅助设备，具体一种物理基础实验教学装置。

背景技术

浮力的定义式为F浮＝G排(即物体浮力等于物体下沉时排开液体的重力)，计算可用它推导出公式F浮＝ρ液gV排(ρ液：液体密度，单位千克/立方米；g：重力与质量的比值g＝9.8N/kg在粗略计算时，g可以取10N/kg，单位牛顿；V排：排开液体的体积，单位立方米)。

在申请号为CN201711370297.0.的发明专利中公开了一种用于物理教学的浮力实验装置，其盛放槽的内部被分割为多个用于盛放不同种类的浮力实验液体的子盛放槽，盛放槽上方通过伸缩纵向支杆和转动头设有多个通过卷绕机构以及拉绳连接的用不同材料制成的用于浮力实验的块体，各拉绳上还分别连接有拉力读数计；且各子盛放槽还分别通过出水嘴、套筒以及倾斜向下的出水通道连接储液瓶。

在实际实验操作过程中，我们往往需要进行多次的控制变量实验来确保实验结果的准确性，而通过上述方案在进行浮力测试实验，在验证阿基米德原理公式时，通过人为在多个子盛放槽内注入液体来完成实验，因为人为操作会极大可能造成误差，所以急需一种在其他变量不变的情况下，可以自动完成液体密度改变及注液工作的浮力检测设备。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种物理基础实验教学装置，通过设置影响因素变量装置自动完成实验用溶液的循环利用做工，每次实验进行一次循环，严格控制力注液量，且每次循环过程中，混料机构对溶液实现密度增升工作，使得每一次实验用溶液的密度不一致，多次实验可以保证实验结果的准确性，从而解决了，在其他变量不变的情况下，自动完成换液注液工作以此保证实验结果准确性的技术问题，同时实验用液多次反复利用，节约了水资源。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种物理基础实验教学装置，其包括观测箱，所述观测箱的一侧开设有流液出口，所述观测箱的下方连通设置有绿色循环装置，其上方设置有与所述绿色循环装置连通设置的影响因素变量装置以及用于收放道具用品的收放装置，所述绿色循环装置包括：

称量机构，所述称量机构位于所述流液出口处，其用于接收溢出液体并进行称量；

再利用机构，所述再利用机构固定设置于所述观测箱的下方，该再利用机构分别与所述观测箱及所述影响因素变量装置连通设置，且所述称量机构位于该再利用机构的上方；

所述影响因素变量装置包括机架，设置于该机架上的暂存机构，用于连通所述绿色循环装置和所述暂存机构的提取机构以及与所述提取机构连动用于驱动所述储液机内的混料均匀混合的混料机构，所述暂存机构包括：

储液箱体，所述储液箱体固定设置于所述机架的上端，该储液箱体的下端设置有出液通道；

启动单元，所述启动单元滑动设置于所述储液箱体的下端，其用于控制所述出液通道的开合；

外驱动单元，所述外驱动单元固定设置于所述储液箱体的下方，其用于驱动所述启动单元；

所述道具用品与所述收放装置通过细线捆绑连接，所述收放装置包括：

主动单元，所述主动单元安装于所述储液箱体下方，由所述外驱动单元驱动工作；

收卷单元，所述收卷单元安装于所述观测箱的上方，所述细线的两端分别捆绑设置在所述收卷单元以及所述道具用品上，该收卷单元由所述主动单元驱动工作，且所述出液通道打开时，所述收卷单元进行绕线收紧工作，反之，则进行放线放松工作。

作为改进，所述启动单元包括：

传动轨道a，所述传动轨道a对称固定设置于所述储液箱体的下端，其分别位于所述出液通道的两侧；

闸板，所述闸板滑动设置于所述传动轨道a之间；

支撑块，所述支撑块对称固定设置于所述储液箱体的下端，其均位于所述闸板的正后方；

第一弹性单元，所述第一弹性单元的两端均分别固定安装于所述闸板与所述支撑块上。

作为改进，所述外驱动单元包括：

直输电机，所述直输电机固定设置于所述机架的一侧，并位于所述储液箱体的下方；

驱动轴，所述驱动轴水平设置于所述储液箱体的下方，且其一端与所述直输电机固定连接；

第一驱动齿轮，所述第一驱动齿轮同轴固定设置于所述驱动轴上；

传动轨道b，所述传动轨道b对称设置于所述第一驱动齿轮上方两侧，其均与所述储液箱体固定连接；

第一驱动齿条，所述第一驱动齿条滑动设置于所述传动轨道b之间，且其与所述第一驱动齿轮啮合设置，并位于该第一驱动齿轮的上方，所述第一驱动齿条的上端固定设置有第一传动杆，所述第一传动杆与所述闸板固定连接设置，并位于所述闸板的正后方。

作为改进，吸机构包括：

抽吸泵，所述抽吸泵固定安装于所述机架；

第一连接水管，所述第一连接水管连通设置于所述抽吸泵和所述再利用机构之间；

第二连接水管，所述第二连接水管连通设置于所述抽吸泵和所述储液箱体之间。

作为改进，所述混料机构包括：

第一传动件，所述第一传动件包括转动设置在所述储液箱体内且位于所述第二连接水管输出端的传动桨叶、转动设置在所述储液箱体外的转动轴、与所述转动轴同轴且同步传动的传动齿轮、与所述传动齿轮啮合且通过伸缩单元a水平移动的传动齿条以及与所述传动齿条端部固定连接的触碰杆，所述转动轴与所述传动桨叶通过皮带传动连接；

混合件，所述混合件包括位于所述储液箱体内的搅拌磁棒、与所述搅拌磁棒相吸引且位于所述储液箱体外的通电磁环，所述通电磁环通过开关按钮控制其通电状态；

出料件，所述出料件包括存纳箱、设置在所述存纳箱下端出口的堵料板以及设置在所述存纳箱下端且用于控制所述堵料板滑行限位的限位板，所述堵料板通过伸缩单元b安装在所述机架；以及

第二传动件，所述第二传动件包括一端与所述传动齿条固定连接且另一端与所述伸缩单元b固定连接的连接杆。

作为改进，所述观测箱的下端固定设置有支架；所述再利用机构包括：

回收槽，所述回收槽安装于所述观测箱的下方，其与所述回收槽通过第三连接水管连通设置；

第一联动部，所述联动部安装于所述回收槽进水端，

第二联动部，所述第二联动部与所述第一联动部传动连接，其用于驱动所述称量机构倾倒内部溶液；

所述称量机构包括：

安装座，所述安装座与所述支架水平固定连接；

电子秤，所述电子秤可转动安装于所述安装座上；

量杯，所述量杯固定安装于所述电子秤上，其位于所述流液出口处，且其位于所诉回收槽上方。

作为改进，所述第一联动部包括：

安装板，所述安装板相对于所述安装座水平固定于所述支架的另一侧；

第三弹簧，所述第三弹簧竖直固定设置于所述安装板的正下方，其一端与安装板固定连接；

竖杆，所述竖杆竖直设置，其上端与所述第三弹簧固定连接；

承水板，所述承水板固定设置于所述竖杆的下端，其位于所述第三连接水管的出水口处，且其朝出水口处倾斜向下设置；

压杆，所述压杆与所述竖杆固定连接，其沿所述回收槽的宽度方向水平设置；

作为改进，所述第二联动部包括：

第一轨道件，所述第一轨道件沿所述回收槽的长度方向平行设置于该回收槽外侧；

气缸，所述气缸滑动配合设置于所述第一轨道件上；

第一连接件，所述第一连接件的一端与所述气缸固定连接；

第二连接件，所述第二连接件的一端与所述第一连接件的另一端可转动连接；

传动柱，所述传动柱水平可转动设置，其一端穿过所述安装座与所述电子秤固定连接，另一端与所述第二连接件固定连接；

电器箱，所述电器箱与所述气缸电连接，所述压杆的外端设置于该电器箱触控开关处，所述压杆通过向下运动启动该电器箱，反之关停。

作为改进，所述主动单元包括：

第二齿轮，所述第二齿轮同轴固定设置于所述驱动轴上；

第二轨道件，所述第二轨道件垂直于所述驱动轴水平固定安装于所述机架上，且其位于所述第二齿轮的下方；

第二驱动齿条，所述第二驱动齿条滑动设置于所述第二轨道件上，其与所述第二齿轮啮合；

第三驱动齿条，所述第三驱动齿条通过L型的第三连接件沿所述第二驱动齿条的运动方向与该第二驱动齿条固定连接，并位于所述观测箱的上方，其锯齿为水平朝向设置，且其与所述收卷单元传动连接；

作为改进，所述收卷单元包括：

第二安装架，所述第二安装架为L型，其一端固定安装于所述储液箱体的外端，其另一端竖直朝下设置；

收纳盒，所述收纳盒为中空设置的圆柱，其同轴固定设置于所述第二安装架的下端，该收纳盒内部同轴竖直向下可转动设置有转轴，其外壁垂直于所述储液箱体竖直开设有线槽，且其下端水平向外延伸固定设置有“回”型限位槽；

第三驱动齿轮，所述第三驱动齿轮同轴固定连接于所述转轴的下端，其位于所述收纳盒的下方，且其与所述第三驱动齿条啮合

本发明的有益效果在于：

(1)本发明通过设置影响因素变量装置自动完成实验用溶液的循环利用做工，每次实验进行一次循环，严格控制力注液量，且每次循环过程中，混料机构对溶液实现密度增升工作，使得每一次实验用溶液的密度不一致，多次实验可以保证实验结果的准确性；

(2)本发明通过设置相互配合的物料仓及出料单元，循环溶液从第二连接水管冲出时，溶液冲击在螺旋浆桨叶上，螺旋浆受力旋转，并由于液流重力及冲击力的影响同时向下运动，支杆与套管同时向下运动，此时出料口与出料空间重合，物料仓内的易溶性粉末流出物料仓，并最终从螺旋浆上的出料通道滑出，同时由于螺旋浆在转动，粉末在离心力的作用下四散在储液箱体内，使得粉末在溶液内溶解的更加均匀，提高了原料利用率；

(3)本发明收卷单元与控制储液箱体出液通道开闭的外驱动单元进行联动设置，储液箱体向观测箱注入溶液时，收卷单元将道具用品向上收回，待注液完毕，收卷单元又自动将道具用品向下放入溶液中进行浮力实验，每次注水时自动提起道具用品，保证了每次实验前观测箱内的溶液保持在限定水位，确保道具用品投入溶液中后产生的V_排液不受前一次实验的影响，提高了实验结果的准确性；

综上所述，本发明具有结构巧妙、操作简便、实验结果准确等优点。

附图说明

图1为本发明的俯视示意图；

图2为暂存机构的仰视示意图；

图3为收放装置的结构示意图；

图4为影响因素变量装置的结构示意图一；

图5为影响因素变量装置的结构示意图二；

图6为混料机构的结构示意图一；

图7为混料机构的结构示意图二；

图8为混料机构的结构示意图三；

图9为再利用机构的结构示意图一；

图10为再利用机构的结构示意图二；

图11为收卷单元的局部放大示意图；

图12为提取机构的结构示意图。

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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设备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”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”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，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例：

如图所示，一种物理基础实验教学装置，其包括观测箱1，所述观测箱1的一侧开设有流液出口11，所述观测箱1的下方连通设置有绿色循环装置2，其上方设置有与所述绿色循环装置2连通设置的影响因素变量装置3以及用于收放道具用品5的收放装置4，所述绿色循环装置2包括：

称量机构21，所述称量机构21位于所述流液出口11处，其用于接收溢出液体并进行称量；

再利用机构22，所述再利用机构22固定设置于所述观测箱1的下方，该再利用机构22分别与所述观测箱1及所述影响因素变量装置3连通设置，且所述称量机构21位于该再利用机构22的上方；

所述影响因素变量装置3包括机架31，设置于该机架31上的暂存机构32，以及用于连通所述绿色循环装置2和所述暂存机构32的提取机构34以及与所述提取机构34连动用于驱动所述暂存机构32内的混料均匀混合的混料机构35，所述暂存机构32包括：

储液箱体321，所述储液箱体321固定设置于所述机架31的上端，该储液箱体321的下端设置有出液通道3221；

启动单元322，所述启动单元322滑动设置于所述储液箱体321的下端，其用于控制所述出液通道3221的开合；

外驱动单元323，所述外驱动单元323固定设置于所述储液箱体322的下方，其用于驱动所述启动单元322；

所述撒料机构33包括：

物料仓331，所述物料仓331固定设置于所述储液箱体322的上方，该物料仓331的下端设置有出料口3311；

出料单元332，所述出料单元332上下滑动设置于所述物料仓331的下方，所述提取机构34将所述绿色循环装置2内的溶液全部抽吸至所述储液箱体322内时，通过溶液流动带动所述出料单元332上下摆动开闭所述出料口3311，将所述物料仓331内的可溶性粉末均匀洒入所述储液箱32内；

所述道具用品5与所述收放装置4通过细线51捆绑连接，所述收放装置4包括：

主动单元41，所述主动单元41安装于所述储液箱体322下方，由所述外驱动单元323驱动工作；

收卷单元42，所述收卷单元42安装于所述观测箱1的上方，所述细线51的两端分别捆绑设置在所述收卷单元42以及所述道具用品5上，该收卷单元42由所述主动单元41驱动工作，且所述出液通道3221打开时，所述收卷单元42进行绕线收紧工作，反之，则进行放线放松工作。

需要说明的是，所述观测箱1采用透明材料制作而成，方便进行实验观察。一般情况下，实验优先采用自来水作为实验对象，而道具用品5采用密度略大于水的材质制作而成，以此保证在不改变自来水密度时，该道具用品5会沉没于水中，道具用品5的质量为已知值m_物。实验开始，外驱动单元323启动，启动单元322打开出液通道3221，密度为ρ₁的水灌入观测箱1内，同时主动单元41在外驱动单元323的传动下，收卷单元42收紧细线51将道具用品5拉起至观测箱1的流液出口11上方，灌水至流液出口11处后即停止，启动单元322闭合，同时收卷单元42放线将道具用品5放入观测箱1内，道具用品5沉入溶液中，排出溶液从流液出口11流至称量机构21内，通过称量机构可以得出排出溶液的体积V_排水和质量m_排水，通过公式m＝ρV可以得出溶液的密度，同时根据F_浮＝G_排＝ρ_液·g·V_排液可以得出浮力值大小，同时，当物体完全沉没与溶液中时，V_物＝V_排液，根据m＝ρV，同学们可以算出ρ_物的大小，完成数据记录后，将观测箱1内的溶液排入再利用机构22，称量机构21内的溶液同步倒入再利用机构22内，完成溶液收集后，提取机构34将溶液抽至储液箱体321内，此时出料单元332工作将物料仓331内的可溶性粉末撒入溶液中，以此提高溶液的密度，此时溶液密度为ρ₂，重复上述过程完成第二组实验收据，直至道具用品5漂浮至溶液上，完成实验内容，以此验证物体收到浮力时，ρ_排液和ρ_物之间的关系。

进一步地，如图2所示，所述启动单元322包括：

传动轨道a3220，所述传动轨道a3220对称固定设置于所述储液箱体321的下端，其分别位于所述出液通道3221的两侧；

闸板3221，所述闸板3221滑动设置于所述传动轨道a3220之间；

支撑块3222，所述支撑块3222对称固定设置于所述储液箱体321的下端，其均位于所述闸板3221的正后方；

第一弹性单元3223，所述第一弹性单元3223的两端均分别固定安装于所述闸板3221与所述支撑块3222上。

进一步地，如图4所示，所述外驱动单元323包括：

直输电机3231，所述直输电机3231固定设置于所述机架31的一侧，并位于所述储液箱体321的下方；

驱动轴3232，所述驱动轴3232水平设置于所述储液箱体321的下方，且其一端与所述直输电机3231固定连接；

第一驱动齿轮3233，所述第一驱动齿轮3233同轴固定设置于所述驱动轴3232上；

传动轨道b3230，所述传动轨道b3230对称设置于所述第一驱动齿轮3233上方两侧，其均与所述储液箱体321固定连接；

第一驱动齿条3234，所述第一驱动齿条3234滑动设置于所述传动轨道b3230之间，且其与所述第一驱动齿轮3233啮合设置，并位于该第一驱动齿轮3233的上方，所述第一驱动齿条3234的上端固定设置有第一传动杆32341，所述第一传动杆32341与所述闸板3221固定连接设置，并位于所述闸板3221的正后方。

需要说明的是，作为一种优选的实施方式，可以通过在储液箱体321内设置液位计作为控制直输电机3231启停的一种方式，直输电机3231启动时，驱动轴3232转动，带动第一驱动齿轮3233转动，进而第一驱动齿条3234传动向后进行水平运动，通过第一传动杆32341带动闸板3221向后平移，打开储液箱体321的出液通道3221,此时溶液流出，同时两侧的第一弹性单元3223被压缩，液位下降到限定位置后，直输电机3231关停，驱动轴3232不再主动转动，在两侧弹簧3223的复位作用下，闸板3221前推关闭出液通道3221。

进一步地，如图12所示，提取机构34包括：

抽吸泵341，所述抽吸泵341固定安装于所述机架31；

第一连接水管342，所述第一连接水管331连通设置于所述抽吸泵341和所述再利用机构22之间；

第二连接水管343，所述第二连接水管343连通设置于所述抽吸泵341和所述储液箱体321之间；

进一步地，如图6-8所示，所述混料机构35包括：

第一传动件351，所述第一传动件351包括转动设置在所述储液箱体321内且位于所述第二连接水管343输出端的传动桨叶3511、转动设置在所述储液箱体321外的转动轴3512、与所述转动轴3512同轴且同步传动的传动齿轮3513、与所述传动齿轮3513啮合且通过伸缩单元a3516水平移动的传动齿条3514以及与所述传动齿条3514端部固定连接的触碰杆3515，所述转动轴3512与所述传动桨叶3511通过皮带传动连接；

混合件352，所述混合件352包括位于所述储液箱体321内的搅拌磁棒3521、与所述搅拌磁棒3521相吸引且位于所述储液箱体321外的通电磁环3522，所述通电磁环3522通过开关按钮控制其通电状态；

出料件353，所述出料件353包括存纳箱3531、设置在所述存纳箱3531下端出口的堵料板3532以及设置在所述存纳箱3531下端且用于控制所述堵料板3532滑行限位的限位板3533，所述堵料板3532通过伸缩单元b3533安装在所述机架31；以及

第二传动件354，所述第二传动件354包括一端与所述传动齿条3514固定连接且另一端与所述伸缩单元b3533固定连接的连接杆3541。

详细的说，当第二连接水管343内的循环水向下喷射时，传动桨叶3511开始转动，转动的传动桨叶3511通过皮带带动转动轴3512转动，转动的转动轴3512再带动传动齿轮3513转动，传动齿轮3513驱动传动齿条3514水平移动，传动齿条3514移动过程中，连接杆3541带动堵料板3532水平移动打开存纳箱3531的出口，存纳箱3531内的易溶性粉末均匀且定量向下洒出；

与此同时，触碰杆3515作用在开关按钮上，开关按钮通知通电磁环3522通过，搅拌磁棒3521在通电磁环3522的作用下产生磁场，易溶性粉末以及水在搅拌磁棒3521的作用旋涡式转动，进而实现充分搅拌；

反之，当第二连接水管343内的循环水停止输出时，传动齿条3514在伸缩单元a3516的作用下复位，此时通电磁环3522失电，搅拌磁棒3521停止搅拌工作，且同时堵料板3532在伸缩单元b3533的作用下自动复位完成对易溶性粉末的出料限制。

进一步地，如图9-10所示，所述观测箱1的下端固定设置有支架12；所述再利用机构22包括：

回收槽221，所述回收槽221安装于所述观测箱1的下方，其与所述回收槽221通过第三连接水管220连通设置，第三连接水管220处安装有阀门；

第一联动部222，所述联动部222安装于所述回收槽221进水端，

第二联动部223，所述第二联动部223与所述第一联动部222传动连接，其用于驱动所述称量机构21倾倒内部溶液；

所述称量机构21包括：

安装座211，所述安装座211与所述支架12水平固定连接；

电子秤212，所述电子秤212可转动安装于所述安装座211上；

量杯213，所述量杯213固定安装于所述电子秤212上，其位于所述流液出口11处，且其位于所诉回收槽221上方。

需要说明的是，电子秤212可以直接称量出排出液体的质量m_排液，通过量杯213可以直接读出排出液体的体积V_排液，通过公式m＝ρV可以得出溶液的密度。

进一步地，如图9-10所示，所述第一联动部222包括：

安装板2221，所述安装板2221相对于所述安装座211水平固定于所述支架12的另一侧；

第三弹簧2222，所述第三弹簧2222竖直固定设置于所述安装板2221的正下方，其一端与安装板2221固定连接；

竖杆2223，所述竖杆2223竖直设置，其上端与所述第三弹簧2222固定连接；

承水板2224，所述承水板2224固定设置于所述竖杆2223的下端，其位于所述第三连接水管220的出水口处，且其朝出水口处倾斜向下设置；

压杆2225，所述压杆2225与所述竖杆2223固定连接，其沿所述回收槽221的宽度方向水平设置。

需要说明的是，通过设置第三弹簧2222，竖杆2223、承水板2224以及压杆2225形成的一个整体可以进行上下复位运动。

进一步地，所述第二联动部223包括：

第一轨道件2231，所述第一轨道件2231沿所述回收槽221的长度方向平行设置于该回收槽221外侧；

气缸2232，所述气缸2232滑动配合设置于所述第一轨道件2231上；

第一连接件2233，所述第一连接件2233的一端与所述气缸2232固定连接；

第二连接件2234，所述第二连接件2234的一端与所述第一连接件2233的另一端可转动连接；

传动柱2235，所述传动柱2235水平可转动设置，其一端穿过所述安装座211与所述电子秤212固定连接，另一端与所述第二连接件2234固定连接；

电器箱2236，所述电器箱2236与所述气缸2232电连接，所述压杆2225的外端设置于该电器箱2236触控开关处，所述压杆2225通过向下运动启动该电器箱2236，反之关停。

需要说明的是，作为一种优选的实施方式，第三连接水管220处安装有阀门，可以认为控制开关。打开阀门，观测箱1内的溶液通过第三连接水管220进入回收槽221内，同时液流冲击在承水板2224上，收到液流自身重力及冲击力的作用，承水板2224向下运动，压杆2225随之向下运动并触发电器箱2236开关，气缸2232工作向上顶起，同时气缸2232在第一轨道件2231上滑动，通过第一连接件2233及第二连接件2234传动，带动传动柱2235转动，随之电子秤212及量杯213一起向下翻动，翻转角度大于90°，量杯213内的V_排液也随之倾倒入回收槽221内，随着观测箱1内的溶液流完，关闭阀门，承水板2224不再受力，在第三弹簧2222的作用下，压杆2225随承水板2224一起向上运动，同时电器箱2236开关复位，气缸2232收回至初始状态，电子秤212及量杯213随之复位，使得每次进行新一轮实验室，量杯213内是净空状态。

进一步地，如图11所示，所述主动单元41包括：

第二齿轮411，所述第二齿轮411同轴固定设置于所述驱动轴3232上；

第二轨道件412，所述第二轨道件412垂直于所述驱动轴3232水平固定安装于所述机架31上，且其位于所述第二齿轮411的下方；

第二驱动齿条413，所述第二驱动齿条413滑动设置于所述第二轨道件412上，其与所述第二齿轮411啮合；

第三驱动齿条414，所述第三驱动齿条414通过L型的第三连接件415沿所述第二驱动齿条413的运动方向与该第二驱动齿条413固定连接，并位于所述观测箱1的上方，其锯齿为水平朝向设置，且其与所述收卷单元42传动连接；

进一步地，如图11所示，所述收卷单元42包括：

第二安装架421，所述第二安装架421为L型，其一端固定安装于所述储液箱体321的外端，其另一端竖直朝下设置；

收纳盒422，所述收纳盒422为中空设置的圆柱，其同轴固定设置于所述第二安装架421的下端，该收纳盒422内部同轴竖直向下可转动设置有转轴4221，其外壁垂直于所述储液箱体321竖直开设有线槽4222，且其下端水平向外延伸固定设置有“回”型限位槽4223，通过限位槽4223防止细线51与第三驱动齿轮423接触；

第三驱动齿轮423，所述第三驱动齿轮423同轴固定连接于所述转轴4221的下端，其位于所述收纳盒422的下方，且其与所述第三驱动齿条414啮合

需要说明的是，出液通道3221打开时，驱动轴3232转动，第二驱动齿条413转动，随之第二驱动齿条413传动在第二轨道件412上进行相对第一驱动齿条3233相反的水平向前运动，同时第三驱动齿条414传动，带动第三驱动齿轮423转动，转轴4221在收纳盒422内随着第三驱动齿轮423转动，缠绕在转轴4221上的细线穿过线槽4222及限位槽4223随之被收聚，道具用品5被向上拉起，出液通道3221关闭时，驱动轴3232在启动单元322的传动下进行反向转动，上述过程进行反向运转，细线51放松，道具用品5被放下。

工作过程：

实验开始，外驱动单元323启动，启动单元322打开出液通道3221，密度为ρ₁的水灌入观测箱1内，同时主动单元41在外驱动单元323的传动下，收卷单元42收紧细线51将道具用品5拉起至观测箱1的流液出口11上方，灌水至流液出口11处后即停止，启动单元322闭合，同时收卷单元42放线将道具用品5放入观测箱1内，道具用品5沉入溶液中，排出溶液从流液出口11流至称量机构21内，通过称量机构可以得出排出溶液的体积V_排水和质量m_排水，通过公式m＝ρV可以得出溶液的密度，同时根据F_浮＝G_排＝ρ_液·g·V_排液可以得出浮力值大小，完成数据记录后，将观测箱1内的溶液排入再利用机构22，称量机构21内的溶液同步倒入再利用机构22内，完成溶液收集后，提取机构34将溶液抽至储液箱体321内，此时第一传动件351工作将存纳箱3531内的可溶性粉末撒入溶液中，以此提高溶液的密度，此时溶液密度为ρ₂，重复上述过程完成第二组实验收据，直至道具用品5漂浮至溶液上，完成实验内容，以此验物体在液体中收到浮力时，三种状态下，ρ_排液和ρ_物之间的关系。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种物理基础实验教学装置，其包括观测箱(1)，其特征在于，所述观测箱(1)的一侧开设有流液出口(11)，所述观测箱(1)的下方连通设置有绿色循环装置(2)，其上方设置有与所述绿色循环装置(2)连通设置的影响因素变量装置(3)以及用于收放道具用品(5)的收放装置(4)；

所述绿色循环装置(2)包括位于所述流液出口(11)处且用于接收溢出液体并进行称量的称量机构(21)以及固定设置于所述观测箱(1)下方的再利用机构(22)，该再利用机构(22)分别与所述观测箱(1)及所述影响因素变量装置(3)连通设置，且所述称量机构(21)位于该再利用机构(22)的上方；

所述影响因素变量装置(3)包括机架(31)，设置于该机架(31)上的暂存机构(32)，用于连通所述绿色循环装置(2)和所述暂存机构(32)的提取机构(34)以及与所述提取机构(34)连动用于驱动所述暂存机构(32)内的混料均匀混合的混料机构(35)；

所述暂存机构(32)包括固定设置于所述机架(31)上端且下端设置有出液通道(3221)的储液箱体(321)、滑动设置于所述储液箱体(321)下端且用于控制所述出液通道(3221)的开合的启动单元(322)以及固定设置于所述储液箱体(322)下方且用于驱动所述启动单元(322)的外驱动单元(323)；

所述道具用品(5)与所述收放装置(4)通过细线(51)捆绑连接，所述收放装置(4)包括安装于所述储液箱体(322)下方且由所述外驱动单元(323)驱动工作的主动单元(41)以及安装于所述观测箱(1)上方的收卷单元(42)，所述细线(51)的两端分别捆绑设置在所述收卷单元(42)以及所述道具用品(5)上，该收卷单元(42)由所述驱动单元(41)驱动工作，且所述出液通道(3211)打开时，所述收卷单元(42)进行绕线收紧工作，反之，则进行放线放松工作。

2.根据权利要求1所述的一种物理基础实验教学装置，其特征在于，所述启动单元(322)包括：

传动轨道a(3220)，所述传动轨道a(3220)对称固定设置于所述储液箱体(321)的下端，其分别位于所述出液通道(3221)的两侧；

闸板(3221)，所述闸板(3221)滑动设置于所述传动轨道a(3220)之间；

支撑块(3222)，所述支撑块(3222)对称固定设置于所述储液箱体(321) 的下端，其均位于所述闸板(3221)的正后方；

第一弹性单元(3223)，所述第一弹性单元(3223)的两端均分别固定安装于所述闸板(3221)与所述支撑块(3222)上。

3.根据权利要求2所述的一种物理基础实验教学装置，其特征在于，所述外驱动单元(323)包括：

直输电机(3231)，所述直输电机(3231)固定设置于所述机架(31)的一侧，并位于所述储液箱体(321)的下方；

驱动轴(3232)，所述驱动轴(3232)水平设置于所述储液箱体(321)的下方，且其一端与所述直输电机(3231)固定连接；

第一驱动齿轮(3233)，所述第一驱动齿轮(3233)同轴固定设置于所述驱动轴(3232)上；

传动轨道b(3230)，所述传动轨道b(3230)对称设置于所述第一驱动齿轮(3233)上方两侧，其均与所述储液箱体(321)固定连接；

第一驱动齿条(3234)，所述第一驱动齿条(3234)滑动设置于所述传动轨道b(3230)之间，且其与所述第一驱动齿轮(3233)啮合设置，并位于该第一驱动齿轮(3233)的上方，所述第一驱动齿条(3234)的上端固定设置有第一传动杆(32341)，所述第一传动杆(32341)与所述闸板(3221)固定连接设置，并位于所述闸板(3221)的正后方。

4.根据权利要求1所述的一种物理基础实验教学装置，其特征在于，提取机构(34)包括：

抽吸泵(341)，所述抽吸泵(341)固定安装于所述机架(31)；

第一连接水管(342)，所述第一连接水管(331)连通设置于所述抽吸泵(341)和所述再利用机构(22)之间；

第二连接水管(343)，所述第二连接水管(343)连通设置于所述抽吸泵(341)和所述储液箱体(321)之间。

5.根据权利要求1所述的一种物理基础实验教学装置，其特征在于，所述混料机构(35)包括：

第一传动件(351)，所述第一传动件(351)包括转动设置在所述储液箱体(321)内且位于所述第二连接水管(343)输出端的传动桨叶(3511)、转动设置在所述储液箱体(321)外的转动轴(3512)、与所述转动轴(3512)同轴且同步传动的传动齿轮(3513)、与所述传动齿轮(3513)啮合且通过伸缩单元a(3516)水平移动的传动齿条(3514)以及与所述传动齿条(3514)端部固定连接的触碰杆(3515)，所述转动轴(3512)与所述传动桨叶(3511)通过皮带传动连接；

混合件(352)，所述混合件(352)包括位于所述储液箱体(321)内的搅拌磁棒(3521)、与所述搅拌磁棒(3521)相吸引且位于所述储液箱体(321)外的通电磁环(3522)，所述通电磁环(3522)通过开关按钮(3523)控制其通电状态；

出料件(353)，所述出料件(353)包括存纳箱(3531)、设置在所述存纳箱(3531)下端出口的堵料板(3532)以及设置在所述存纳箱(3531)下端且用于控制所述堵料板(3532)滑行限位的限位板(3533)，所述堵料板(3532)通过伸缩单元b(3534)安装在所述机架(31)；以及

第二传动件(354)，所述第二传动件(354)包括一端与所述传动齿条(3514)固定连接且另一端与所述伸缩单元b(3533)固定连接的连接杆(3541)。

6.根据权利要求1所述的一种物理基础实验教学装置，其特征在于，所述观测箱(1)的下端固定设置有支架(12)；所述再利用机构(22)包括：

回收槽(221)，所述回收槽(221)安装于所述观测箱(1)的下方，其与所述回收槽(221)通过第三连接水管(220)连通设置；

第一联动部(222)，所述联动部(222)安装于所述回收槽(221)进水端，

第二联动部(223)，所述第二联动部(223)与所述第一联动部(222)传动连接，其用于驱动所述称量机构(21)倾倒内部溶液；

所述称量机构(21)包括：

安装座(211)，所述安装座(211)与所述支架(12)水平固定连接；

电子秤(212)，所述电子秤(212)可转动安装于所述安装座(211)上；

量杯(213)，所述量杯(213)固定安装于所述电子秤(212)上，其位于所述流液出口(11)处，且其位于所诉回收槽(221)上方。

7.根据权利要求6所述的一种物理基础实验教学装置，其特征在于，所述第一联动部(222)包括：

安装板(2221)，所述安装板(2221)相对于所述安装座(211)水平固定于所述支架(12)的另一侧；

第三弹簧(2222)，所述第三弹簧(2222)竖直固定设置于所述安装板(2221)的正下方，其一端与安装板(2221)固定连接；

竖杆(2223)，所述竖杆(2223)竖直设置，其上端与所述第三弹簧(2222)固定连接；

承水板(2224)，所述承水板(2224)固定设置于所述竖杆(2223)的下端，其位于所述第三连接水管(220)的出水口处，且其朝出水口处倾斜向下设置；

压杆(2225)，所述压杆(2225)与所述竖杆(2223)固定连接，其沿所述回收槽(221)的宽度方向水平设置。

8.根据权利要求7所述的一种物理基础实验教学装置，其特征在于，所述第二联动部(223)包括：

第一轨道件(2231)，所述第一轨道件(2231)沿所述回收槽(221)的长度方向平行设置于该回收槽(221)外侧；

气缸(2232)，所述气缸(2232)滑动配合设置于所述第一轨道件(2231)上；

第一连接件(2233)，所述第一连接件(2233)的一端与所述气缸(2232)固定连接；

第二连接件(2234)，所述第二连接件(2234)的一端与所述第一连接件(2233)的另一端可转动连接；

传动柱(2235)，所述传动柱(2235)水平可转动设置，其一端穿过所述安装座(211)与所述电子秤(212)固定连接，另一端与所述第二连接件(2234)固定连接；

电器箱(2236)，所述电器箱(2236)与所述气缸(2232)电连接，所述压杆(2225)的外端设置于该电器箱(2236)触控开关处，所述压杆(2225)通过向下运动启动该电器箱(2236)，反之关停。

9.根据权利要求3所述的一种物理基础实验教学装置，其特征在于，所述主动单元(41)包括：

第二驱动齿轮(411)，所述第二驱动齿轮(411)同轴固定设置于所述驱动轴(3232)上；

第二轨道件(412)，所述第二轨道件(412)垂直于所述驱动轴(3232)水平固定安装于所述机架(31)上，且其位于所述第二驱动齿轮(411)的下方；

第二驱动齿条(413)，所述第二驱动齿条(413)滑动设置于所述第二轨道件(412)上，其与所述第二驱动齿轮(411)啮合；

第三驱动齿条(414)，所述第三驱动齿条(414)通过L型的第三连接件(415)沿所述第二驱动齿条(413)的运动方向与该第二驱动齿条(413)固定连接，并位于所述观测箱(1)的上方，其锯齿为水平朝向设置，且其与所述收卷单元(42)传动连接。

10.根据权利要求9所述的一种物理基础实验教学装置，其特征在于，所述收卷单元(42)包括：

第二安装架(421)，所述第二安装架(421)为L型，其一端固定安装于所述储液箱体(321)的外端，其另一端竖直朝下设置；

收纳盒(422)，所述收纳盒(422)为中空设置的圆柱，其同轴固定设置于所述第二安装架(421)的下端，该收纳盒(422)内部同轴竖直向下可转动设置有转轴(4221)，其外壁垂直于所述储液箱体(321)竖直开设有线槽(4222)，且其下端水平向外延伸固定设置有“回”型限位槽(4223)；

第三驱动齿轮(423)，所述第三驱动齿轮(423)同轴固定连接于所述转轴(4221)的下端，其位于所述收纳盒(422)的下方，且其与所述第三驱动齿条(414)啮合。

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