CN114005339A - 基于物理教学实验演示操控装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于物理教学实验演示操控装置，包括底座，所述底座的上侧设置有呈对称分布的两组挂杆，两组所述挂杆的外端均固定连接有呈水平等距的栓绳套体，所述绳体的自由端贯穿至栓绳套体的外侧栓接有碰撞演示球，所述架板的内侧转动连接有配合碰撞演示球使用的电磁平板，所述架板的内侧滑动连接有滑块。本发明中，首先，通过卷辊的转动，改变实验的自变量，有利于学生对实验的因变量观察和记录，加深学生对物理知识的理解，其次，通过观察碰撞演示球与电磁平板之间的位置关系，使得能量的转换和消耗效果更为直观，最后，通过对挂杆高度的调整，使得电磁平板对碰撞演示球施加有效的作用力，同时，有利于学生对碰撞演示球进行观察。

Description

基于物理教学实验演示操控装置

技术领域

本发明涉及演示教具技术领域，尤其涉及基于物理教学实验演示操控装置。

背景技术

牛顿摆是一个19世纪60年代发明的桌面演示装置，通过牛顿摆有助于任课教师对动量守恒、能量守恒和弹性碰撞等物理知识进行讲解演示，在通过牛顿摆对物理现象进行演示的过程中，将碰撞演示球的摆长进行调节，有利学生对不同场景下的动能转换进行观察理解，然而现有的牛顿摆演示装置由于其连接碰撞演示球的绳体长度固定，任课教师难以根据课程讲解需求改变连接碰撞演示球的摆长，从而难以满足任课教师对相应课程的讲解演示需求，并且在碰撞演示球摆动的过程中，学生难以根据演示球的摆动选取有效的参照物，使得学生难以有效的观察到碰撞演示球在摆动过程中能量的转换和消耗，从而导致学生难以对物理现象进行深刻的理解。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决现实存在的问题，而提出的基于物理教学实验演示操控装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：基于物理教学实验演示操控装置，包括底座，所述底座的上端固定连接有呈对称分布的两组侧接板，所述底座的上侧设置有呈对称分布的两组挂杆，所述挂杆与侧接板之间转动连接有呈对称分布的承重臂，两组所述挂杆的外端均固定连接有呈水平等距的栓绳套体，所述栓绳套体的外端安装有第一驱动电机，所述第一驱动电机的延伸端贯穿至栓绳套体的内侧传动连接有卷辊，所述卷辊的外侧绕接有绳体，所述绳体的自由端贯穿至栓绳套体的外侧栓接有碰撞演示球，所述底座的上端位于碰撞演示球的外侧固定连接有呈对称分布的架板，所述架板的内侧转动连接有配合碰撞演示球使用的电磁平板，所述架板的内侧滑动连接有滑块，所述滑块与电磁平板之间转动连接有支架。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述架板的内部具有配合滑块滑动的滑槽。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述滑槽的内部转动连接有呈竖直分布的两组传动轮，两组所述传动轮的外侧套设有配合传动的链条，所述架板的外端安装有第三驱动电机，且第三驱动电机的输出端贯穿至架板的内侧与其中一组传动轮固定连接。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述链条的内端固定连接有条形块，所述滑块的内侧具有配合条形块滑动的条形槽。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述底座的外端安装有第二驱动电机，所述第二驱动电机的输出端贯穿至底座的内侧传动连接有双向螺杆。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述双向螺杆的外侧旋合连接有呈对称分布的两组从动螺套。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述底座的内部滑动连接有呈对称分布的两组滑接板，且滑接板与从动螺套之间转动连接有呈对称分布的转接臂杆。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述承重臂由两组等长的杆件转动连接而成，其中靠近底座的所述杆件与滑接板之间转动连接有传动臂。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明中，在底座上设有侧接板，在底座上侧设有挂杆，在挂杆与侧接板之间设有承重臂，在挂杆上设有栓绳套体，在栓绳套体中设有绳体和配合绳体使用的卷辊，在绳体的自由端设有碰撞演示球，启动第一驱动电机带动卷辊进行转动，进而改变碰撞演示球的摆长，通过卷辊的转动，调整碰撞演示球的摆动长度，改变实验的自变量，有利于学生对实验的因变量进行观察和记录，从而满足任课教师进行更为丰富的物理演示实验，加深学生对物理知识的理解。

2、本发明中，在架板上设有传动轮和电磁平板，在传动轮之间设有链条，在链条上设有滑块，在滑块与电磁平板之间设有支架，将电磁平板通电，使电磁平板与碰撞演示球磁性相吸，启动第三驱动电机带动传动轮转动，当条形块做竖直移动时，电磁平板将带动与其相吸的碰撞演示球上升至一定的高度，接着，控制电磁平板断电，此时碰撞演示球在重力作用下进行摆动，通过观察摆动中的碰撞演示球与电磁平板之间的位置关系，实现对碰撞演示球在摆动过程中能量的转换和消耗进行更为直观观察的效果。

3、本发明中，在底座中设有双向螺杆和滑接板，在双向螺杆上设有从动螺套，在从动螺套与滑接板之间设有转接臂杆，在滑接板与承重臂之间设有传动臂，启动第二驱动电机带动双向螺杆进行转动，进而使两组滑接板做同步反向移动，随着承重臂的转动，挂杆的高度将发生变化，通过对挂杆高度的调整，使得碰撞演示球与电磁平板之间的相对位置保持一致，进而使得电磁平板对碰撞演示球施加有效的作用力，并且，通过将挂杆调整至合适的高度，有利于学生对碰撞演示球进行观察。

附图说明

图1示出了根据本发明实施例提供的正视图；

图2示出了根据本发明实施例提供的剖视图；

图3示出了根据本发明实施例提供的仰剖图；

图4示出了根据本发明实施例提供的侧剖图；

图5示出了根据本发明实施例提供的链条对滑块传动的示意图；

图6示出了根据本发明实施例提供的栓绳套体的侧剖图。

图例说明：

1、底座；2、侧接板；3、传动臂；4、承重臂；5、挂杆；6、栓绳套体；7、绳体；8、卷辊；9、第一驱动电机；10、第二驱动电机；11、双向螺杆；12、从动螺套；13、滑接板；14、转接臂杆；15、架板；16、电磁平板；17、支架；18、传动轮；19、链条；20、条形块；21、滑块；22、条形槽；23、滑槽；24、碰撞演示球；25、第三驱动电机。

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。

请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：基于物理教学实验演示操控装置，包括底座1，其特征在于，底座1的上端固定连接有呈对称分布的两组侧接板2，底座1的上侧设置有呈对称分布的两组挂杆5，挂杆5与侧接板2之间转动连接有呈对称分布的承重臂4，两组挂杆5的外端均固定连接有呈水平等距的栓绳套体6，栓绳套体6的外端安装有第一驱动电机9，第一驱动电机9的延伸端贯穿至栓绳套体6的内侧传动连接有卷辊8，卷辊8的外侧绕接有绳体7，绳体7的自由端贯穿至栓绳套体6的外侧栓接有碰撞演示球24，底座1的上端位于碰撞演示球24的外侧固定连接有呈对称分布的架板15，架板15的内侧转动连接有配合碰撞演示球24使用的电磁平板16，架板15的内侧滑动连接有滑块21，滑块21与电磁平板16之间转动连接有支架17，卷辊8的转动，调整碰撞演示球24的摆动长度，通过对绳体7长度的调整，改变实验的自变量，有利于学生对实验的因变量进行观察和记录，电磁平板16带动与其相吸的碰撞演示球24上升至一定的高度，接着，控制电磁平板16断电，观察摆动中的碰撞演示球24与电磁平板16之间的位置关系，进而对碰撞演示球24在摆动过程中能量的转换和消耗进行更为直观的观察。

具体的，如图2和图5所示，架板15的内部具有配合滑块21滑动的滑槽23，滑槽23的内部转动连接有呈竖直分布的两组传动轮18，两组传动轮18的外侧套设有配合传动的链条19，架板15的外端安装有第三驱动电机25，且第三驱动电机25的输出端贯穿至架板15的内侧与其中一组传动轮18固定连接，链条19的内端固定连接有条形块20，滑块21的内侧具有配合条形块20滑动的条形槽22，启动第三驱动电机25带动传动轮18转动，进而使得链条19带动条形块20移动，当链条19即将改变对滑块21的传动方向时，将带动条形块20沿着滑块21内部的条形槽22进行滑动，通过滑块21在竖直方向上的移动，调整电磁平板16的转动角度。

具体的，如图1-4所示，底座1的外端安装有第二驱动电机10，第二驱动电机10的输出端贯穿至底座1的内侧传动连接有双向螺杆11，双向螺杆11的外侧旋合连接有呈对称分布的两组从动螺套12，底座1的内部滑动连接有呈对称分布的两组滑接板13，且滑接板13与从动螺套12之间转动连接有呈对称分布的转接臂杆14，承重臂4由两组等长的杆件转动连接而成，其中靠近底座1的杆件与滑接板13之间转动连接有传动臂3，启动第二驱动电机10带动双向螺杆11进行转动，进而使两组从动螺套12通过转接臂杆14带动两组滑接板13做同步反向移动，滑接板13通过传动臂3带动承重臂4转动，此时挂杆5的高度将发生变化。

工作原理：使用时，首先，任课教师可启动安装在栓绳套体6外端的第一驱动电机9带动卷辊8进行转动，卷辊8在转动的过程中将对绕接在其外侧的绳体7进行绕卷或松散，进而改变栓接在绳体7自由端碰撞演示球24的摆长，通过卷辊8的转动，任课教师可轻易的调整碰撞演示球24的摆动长度，通过对绳体7长度的调整，改变实验的自变量，有利于学生对实验的因变量进行观察和记录，从而满足任课教师进行更为丰富的物理演示实验，加深学生对物理知识的理解；其次，将电磁平板16通电，使电磁平板16与碰撞演示球24磁性相吸，启动安装在架板15上的第三驱动电机25带动传动轮18转动，进而使得套设在传动轮18外侧的链条19带动条形块20移动，当条形块20沿着架板15内侧的滑槽23做竖直移动时，支架17将带动电磁平板16进行转动，电磁平板16在转动的过程中将带动与其相吸的碰撞演示球24上升至一定的高度，接着，控制电磁平板16断电，此时与电磁平板16相吸的碰撞演示球24将在重力作用下进行摆动，电磁平板16则保持在原有的位置上，学生可观察摆动中的碰撞演示球24与电磁平板16之间的位置关系，进而对碰撞演示球24在摆动过程中能量的转换和消耗进行更为直观的观察；最后，启动安装在底座1上的第二驱动电机10带动双向螺杆11进行转动，进而使与双向螺杆11旋合连接的两组从动螺套12通过转接臂杆14带动两组滑接板13做同步反向移动，滑接板13在做反向移动的过程中将通过传动臂3带动承重臂4转动，随着承重臂4的转动，挂杆5的高度将发生变化，通过对挂杆5高度的调整，使得绳体7在伸长或缩短时，碰撞演示球24与电磁平板16之间的相对位置保持一致，进而使得电磁平板16对碰撞演示球24有效的施加作用力，并且，通过将挂杆5调整至合适的高度，有利于学生对摆动中的碰撞演示球24进行观察。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.基于物理教学实验演示操控装置，包括底座（1），其特征在于，所述底座（1）的上端固定连接有呈对称分布的两组侧接板（2），所述底座（1）的上侧设置有呈对称分布的两组挂杆（5），所述挂杆（5）与侧接板（2）之间转动连接有呈对称分布的承重臂（4），两组所述挂杆（5）的外端均固定连接有呈水平等距的栓绳套体（6），所述栓绳套体（6）的外端安装有第一驱动电机（9），所述第一驱动电机（9）的延伸端贯穿至栓绳套体（6）的内侧传动连接有卷辊（8），所述卷辊（8）的外侧绕接有绳体（7），所述绳体（7）的自由端贯穿至栓绳套体（6）的外侧栓接有碰撞演示球（24），所述底座（1）的上端位于碰撞演示球（24）的外侧固定连接有呈对称分布的架板（15），所述架板（15）的内侧转动连接有配合碰撞演示球（24）使用的电磁平板（16），所述架板（15）的内侧滑动连接有滑块（21），所述滑块（21）与电磁平板（16）之间转动连接有支架（17）。

2.根据权利要求1所述的基于物理教学实验演示操控装置，其特征在于，所述架板（15）的内部具有配合滑块（21）滑动的滑槽（23）。

3.根据权利要求2所述的基于物理教学实验演示操控装置，其特征在于，所述滑槽（23）的内部转动连接有呈竖直分布的两组传动轮（18），两组所述传动轮（18）的外侧套设有配合传动的链条（19），所述架板（15）的外端安装有第三驱动电机（25），且第三驱动电机（25）的输出端贯穿至架板（15）的内侧与其中一组传动轮（18）固定连接。

4.根据权利要求3所述的基于物理教学实验演示操控装置，其特征在于，所述链条（19）的内端固定连接有条形块（20），所述滑块（21）的内侧具有配合条形块（20）滑动的条形槽（22）。

5.根据权利要求1所述的基于物理教学实验演示操控装置，其特征在于，所述底座（1）的外端安装有第二驱动电机（10），所述第二驱动电机（10）的输出端贯穿至底座（1）的内侧传动连接有双向螺杆（11）。

6.根据权利要求5所述的基于物理教学实验演示操控装置，其特征在于，所述双向螺杆（11）的外侧旋合连接有呈对称分布的两组从动螺套（12）。

7.根据权利要求1所述的基于物理教学实验演示操控装置，其特征在于，所述底座（1）的内部滑动连接有呈对称分布的两组滑接板（13），且滑接板（13）与从动螺套（12）之间转动连接有呈对称分布的转接臂杆（14）。

8.根据权利要求7所述的基于物理教学实验演示操控装置，其特征在于，所述承重臂（4）由两组等长的杆件转动连接而成，其中靠近底座（1）的所述杆件与滑接板（13）之间转动连接有传动臂（3）。

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