CN207233264U - 一种电动可调教学演示教具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动可调教学演示教具，包括机架、立杆架、导向体、水杯机构、传动机构、吊装体和控制器，通过电机输出、传动机构降速、增加扭矩后，驱动水杯机构上升、下降。本实用新型结构简单，过程易于控制，浮力与重力的大小关系可形象地通过显示器观察，操作简单、方便，实现了自动化控制。本实用新型适用于在物理课程教学中对浮力现象进行演示。

Description

一种电动可调教学演示教具

技术领域

本实用新型属于教学工具领域，涉及物理教学实验用具，具体地说是一种电动可调教学演示教具。

背景技术

在物理课程教学中，浮力产生现象是物理课程的重点内容，教师常常需要通过仪器来演示其物理现象，但一般的浮力演示只是通过一些对漂浮在水中的木块等，然后分析其浮力，对其进行讲解说明，然而，这种浮力演示装置的功能过于单一，演示效果不够形象，难以形象说明重力和浮力的关系，学生理解起来比较困难，教师讲解起来也比较费劲，这样就无法达到理想的授课效果，影响学生的知识面；另外，传统的浮力演示装置均是手动操作，费时费力，操作过程干扰学生观察现象。

实用新型内容

为了解决上述的问题，本实用新型旨在提供一种电动可调教学演示教具，该教具通过电机输出、传动机构降速、增加扭矩后，驱动水杯机构上升、下降，结构简单，过程易于控制，以达到浮力与重力的大小关系可形象地通过显示器观察的目的。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种电动可调教学演示教具，包括位于底端的机架，所述机架的端部固定连接有立杆架，所述立杆架包括竖向设置的竖杆和与竖杆一体连接且沿水平方向延伸的横杆，

所述机架上固定连接有镜像且间隔设置的L型导向体，所述两个导向体内壁之间还设有与内壁相吻合，且能沿导向体内壁上下滑动的水杯机构，所述水杯机构为敞口且其靠近于竖杆的侧壁上部开设有凸出于该侧壁的流水口；所述水杯机构的底端通过螺栓固设有连接体，所述连接体的下端一体连接有竖直向下延伸的配合齿条；

所述导向体于水杯机构的下部一侧内壁上设有第二中间轴，另一侧内壁相对位置处设有输出轴，所述输出轴的一端穿过导向体并与固设于导向体外部的电机相连；所述第二中间轴于配合齿条处套设有能与配合齿条啮合的齿轮套筒；所述第二中间轴的另一端、输出轴的另一端，分别与传动机构相连；

所述电机通过导线与设置于横杆上的控制器电相连，所述竖杆上于流水口下方设有承载台，所述承载台上设有用于接纳流水口所流出水的接水杯；

所述横杆上于相应于水杯机构之处设有吊装体，所述吊装体的下端依次吊设有电子拉力计和重物。

作为本实用新型的一种限定，所述传动机构包括套设固定于输出轴相应端的主动齿轮，所述主动齿轮的下面设有与主动齿轮啮合配合的、套设固定于第一中间轴一端的第二齿轮，所述第一中间轴的另一端套设固定有第一齿轮，所述第一齿轮的上面设有与第一齿轮啮合配合的套设固定于第二中间轴自由端的第三齿轮，所述第一中间轴通过固设固定于机架上的沿竖向延伸的第二支架固定。

作为本实用新型的第二种限定，所述第二中间轴的端部通过固设于机架上的沿竖向延伸的第一支架固定。

本实用新型还有一种限定，所述控制器设有第一显示器和第二显示器，所述第一显示器通过导线与电子拉力计电连接，所述第二显示器通过导线与固设于接水杯底部外壁的压力传感器电连接。

采用上述技术方案后，本实用新型所取得的有益效果是：本实用新型通过电机输出、传动机构降速、增加扭矩后，驱动水杯机构上升、下降，结构简单，过程易于控制，节省人力，可实现自动化控制，浮力与重力的大小关系可形象地通过显示器观察，操作简单、方便。

本发明适用于在物理课程教学中对浮力现象进行演示。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图；

图中：1-机架，2-立杆架，3-导向体，4-水杯机构，5-传动机构，6-吊装体，7-控制器，21-竖杆，22-承载台，23-横杆，24-接水杯，241-压力传感器，31-电机，311-主动齿轮，312-输出轴，41-连接体，42-流水口，411-配合齿条，51第一支架，52-第二支架，53-第二中间轴，521-第一中间轴，522-第一齿轮，523-第二齿轮，531-齿轮套筒，532-第三齿轮，61-电子拉力计，62-重物，71-第一显示器，72-第二显示器。

具体实施方式

实施例 一种电动可调教学演示教具

本实施例如图1所示，它为整体装置，包括机架1、立杆架2、导向体3、水杯机构4、传动机构5、吊装体6和控制器7。

如图1所示，机架1位于底端，机架1的右端部通过螺栓固定连接有立杆架2，立杆架2包括竖向设置的竖杆21，竖杆21的顶端一体连接有沿水平方向（向左）延伸的横杆23；横杆23固设有吊装体6，吊装体6的下端依次吊设有电子拉力计61和重物62，电子拉力计61可测定重物62的重量。

机架1上于竖杆21的左侧固定连接有L型导向体3，导向体3为间隔设有两个，且为镜像设置，两个导向体3内壁之间还设有与内壁宽度尺寸相吻合，且能沿着导向体3内壁上/下滑动的水杯机构4，水杯机构4为方形敞口结构，水杯机构4靠近于竖杆21的侧壁（水杯机构4的右壁）上部开设有凸出于侧壁的流水口42；水杯机构4的底端通过螺栓固设有连接体41，连接体41的下端一体连接有竖直向下延伸的配合齿条411。

为了实现电动控制水杯机构4上升和下降，导向体3（左侧的导向体3）于水杯机构4的下部左侧内壁上设有第二中间轴53，为了减小摩擦，第二中间轴53与导向体3连接处套设有轴承，导向体3另一侧（右侧的导向体3）内壁与第二中间轴53相对位置处设有输出轴312，输出轴312的一端穿过导向体3与外部的电机31相连，输出轴312与导向体3连接处设有轴承，电机31通过螺栓固连于导向体3（右侧导向体3）上；第二中间轴53于配合齿条411处花键配合套设有齿轮套筒531，齿轮套筒531能与配合齿条411啮合配合，通过第二中间轴（53）的水平转动带动齿轮套筒531转动，进而使得配合齿条411上下运动，达到水杯机构上升下降的目的；第二中间轴53与输出轴312的自由端分别与传动机构相连。

传动机构包括套设于输出轴312自由端的主动齿轮311，主动齿轮311的下面设有与主动齿轮311啮合的配合的套设于第一中间轴521一端的第二齿轮523，第一中间轴521的另一端套设有第一齿轮522，第一齿轮522的上面设有与第一齿轮522啮合配合的套设于第二中间轴53自由端的第三齿轮532，如图1所示，为了实现对电机31输出转动降速、增加扭矩，主动齿轮311的直径小于第二齿轮523的直径，第一齿轮522的直径小于第三齿轮532的直径。第一中间轴521通过固设于机架1上的沿竖向延伸的第二支架52固定。

在电机31工作的过程中，为了减小第二中间轴53的偏移及震动，以固定其位置，第二中间轴53通过固设于机架1上的沿竖向延伸的第一支架51固定。

为了对水杯机构4流出的水进行计量，竖杆21上于流水口42下方设有承载台22，承载台22上设有能接纳流水口42流出水的接水杯24。

为了实现人工智能控制，便于学生直观观察读数，电机31通过导线与设置于横杆23上的控制器7相连，控制器7设有第一显示器71和第二显示器72，第一显示器71通过导线与电子拉力计61相连，第一显示器71显示的是重物6所受浮力的大小，第二显示器72通过导线与固设于接水杯24底部外壁的压力传感器241相连，重物62浸入盛水的水杯机构4内，流出的水进入接水杯24中，流出水的重量通过底部设置的压力传感器241将读数直接传递至第二显示器72上，第二显示器72显示重物62所排水的重力大小。

本实施例的工作原理：

实验开始时，向水杯机构4内注满水，水位最高位置达到流水口42的下沿处，启动控制器7控制电机31的的开关按钮，此时电机31启动，带动输出轴312转动，动力经传动机构降速、增加扭矩后，传递至第二中间轴53，带动第二中间轴53转动，进而带动齿轮套筒531转动，通过配合齿条411于齿轮套筒531的配合，实现水杯机构4的上升，此时重物62浸入水中，并从流水口42中排出水，关闭控制器7控制电机31的开关，此时第一显示器71和第二显示器72显示的数值一致，形象生动地验证了浮力的原理（阿基米德原理）。

当实验结束需要驱动水杯机构4下降时，打开控制器7控制电机31的开关，驱动电机31反转（与驱动水杯机构4上升时的转动方向相反），直至水杯机构4中的液面与重物62脱离，关闭控制器7控制电机31的开关，实验演示完毕。

上述实施例，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型所作的其它形式的限定，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述技术内容作为启示加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但凡是未脱离本实用新型权利要求的技术实质，对以上实施例所作出的简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型权利要求保护的范围。

Claims (4)

1.一种电动可调教学演示教具，包括位于底端的机架（1），所述机架（1）的端部固定连接有立杆架（2），所述立杆架（2）包括竖向设置的竖杆（21）和与竖杆（21）一体连接且沿水平方向延伸的横杆（23），其特征在于：

所述机架（1）上固定连接有镜像且间隔设置的L型导向体（3），所述两个导向体（3）内壁之间还设有与内壁相吻合，且能沿导向体（3）内壁上下滑动的水杯机构（4），所述水杯机构（4）为敞口且其靠近于竖杆（21）的侧壁上部开设有凸出于该侧壁的流水口（42）；所述水杯机构（4）的底端通过螺栓固设有连接体（41），所述连接体（41）的下端一体连接有竖直向下延伸的配合齿条（411）；

所述导向体（3）于水杯机构（4）的下部一侧内壁上设有第二中间轴（53），另一侧内壁相对位置处设有输出轴（312），所述输出轴（312）的一端穿过导向体（3）并与固设于导向体（3）外部的电机（31）相连；所述第二中间轴（53）于配合齿条（411）处套设有能与配合齿条（411）啮合的齿轮套筒（531）；所述第二中间轴（53）的另一端、输出轴（312）的另一端，分别与传动机构（5）相连；

所述电机（31）通过导线与设置于横杆（23）上的控制器（7）电相连，所述竖杆（21）上于流水口（42）下方设有承载台（22），所述承载台（22）上设有用于接纳流水口（42）所流出水的接水杯（24）；

所述横杆（23）上于相应于水杯机构（4）之处设有吊装体（6），所述吊装体（6）的下端依次吊设有电子拉力计（61）和重物（62）。

2.根据权利要求1所述的一种电动可调教学演示教具，其特征在于：所述传动机构（5）包括套设固定于输出轴（312）相应端的主动齿轮（311），所述主动齿轮（311）的下面设有与主动齿轮（311）啮合配合的、套设固定于第一中间轴（521）一端的第二齿轮（523），所述第一中间轴（521）的另一端套设固定有第一齿轮（522），所述第一齿轮（522）的上面设有与第一齿轮（522）啮合配合的套设固定于第二中间轴（53）自由端的第三齿轮（532），所述第一中间轴（521）通过固设固定于机架（1）上的沿竖向延伸的第二支架（52）固定。

3.根据权利要求1所述的一种电动可调教学演示教具，其特征在于：所述第二中间轴（53）的端部通过固设于机架（1）上的沿竖向延伸的第一支架（51）固定。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种电动可调教学演示教具，其特征在于：所述控制器（7）设有第一显示器（71）和第二显示器（72），所述第一显示器（71）通过导线与电子拉力计（61）电连接，所述第二显示器（72）通过导线与固设于接水杯（24）底部外壁的压力传感器（241）电连接。