CN208889135U - 一种自由落体演示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型方案涉及实验用教具技术领域，具体提出一种自由落体演示装置，包括立柱、支撑机构、接球机构、第二感应机构、第一感应机构和放球机构，支撑机构与立柱底部通过螺纹配合连接，接球机构、第二感应机构、第一感应机构和放球机构从下往上依次设置在立柱上,支撑机构包括支撑盘，支撑盘中央设置有螺纹连接座，螺纹连接座内通过螺纹配合设置有立柱，撑盘上均匀设置有三个连接杆，每个连接杆前端均设置有调节螺钉,接球机构包括第三滑块和第三旋钮，第三滑块通过第三旋钮套装在立柱上，第三滑块前端设置有接球网。本方案具有实验测量精度高、易于观察和安全可靠的技术优点。

Description

一种自由落体演示装置

技术领域

本实用新型涉及实验用教具技术领域，特别涉及一种自由落体演示装置。

背景技术

不受任何阻力，只在重力作用下而降落的物体，叫“自由落体”。如在地球引力作用下由静止状态开始下落的物体。地球表面附近的上空可看作是恒定的重力场，如不考虑大气阻力，在该区域内的自由落体运动是匀加速直线运动。

自由落体实验是中学阶段物理课实验中的必学内容，现有自由落体实验大部分是通过电火花放电记录自由落体物体的轨迹，物体下落过程中纸片会与电火发生器产生摩擦，降低实验准确度；且实验中需要使用脉冲发生器和电圈，会产生脉冲高压，存在安全隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的在于一定程度上解决上述问题，提供了一种自由落体演示装置，具有实验测量精度高、易于观察和安全可靠的技术特点。

本实用新型方案提出一种自由落体演示装置，包括立柱、支撑机构、接球机构、第二感应机构、第一感应机构和放球机构，所述的支撑机构与立柱底部通过螺纹配合连接，所述的接球机构、第二感应机构、第一感应机构和放球机构从下往上依次设置在立柱上。

进一步地，所述的支撑机构包括支撑盘，所述的支撑盘中央设置有螺纹连接座，所述的螺纹连接座内通过螺纹配合设置有立柱，所述的支撑盘上均匀设置有三个连接杆，每个连接杆前端均设置有调节螺钉。

进一步地，所述的接球机构包括第三滑块和第三旋钮，所述的第三滑块通过第三旋钮套装在立柱上，所述的第三滑块前端设置有接球网。

进一步地，所述的第二感应机构包括第二滑块和第二旋钮，所述的第二滑块通过第二旋钮套装在立柱上，所述的第二滑块前端设置带有下球通道的第二平台，所述第二平台内部的下球通道两端对称设置有成对使用的第二光电传感器组。

进一步地，所述的第一感应机构包括第一滑块和第一旋钮，所述的第一滑块通过第一旋钮套装在立柱上，所述的第一滑块前端设置带有下球通道的第一平台，所述第一平台内部的下球通道两端对称设置有成对使用的第一光电传感器组。

进一步地，所述的放球机构第四滑块和第四旋钮，所述的第四滑块通过第四旋钮套装在立柱上，所述的第四滑块前端设置有精密锁球机构，所述的精密锁球机构包括落球筒，所述的落球筒侧端设置有U型支撑架，所述的落球筒侧端通过轴孔间隙配合设置有伸缩杆，所述的伸缩杆顶端穿过U型支撑架后固连有把手，所述的伸缩杆中央设置有固定部，所述的固定部与U型支撑架内侧之间设置有压缩弹簧。

进一步地，每个调节螺钉底部均设置有塑料材质的支撑脚。

进一步地，所述的立柱上从上往下设置有刻度条。

进一步地，所述的立柱顶端设置有气泡水平仪。

本方案的有益效果体现在：

1、本方案提出一种自由落体演示装置，包括立柱、支撑机构、接球机构、第二感应机构、第一感应机构和放球机构，所述的支撑机构与立柱底部通过螺纹配合连接,实现自由落体演示实验测量精度高、易于观察和安全可靠的功能。

2、通过第二旋钮调节第二滑块实现第二平台在立柱的上的高度调节，无物体通过第二平台内部的下球通道时，第二光电传感器组输出高电平，当实验球通过第二平台内部的下球通道时阻碍第二光电传感器组间的光线接收，第二光电传感器组输出低电平，通过第二光电传感器组44输出的高低电平实现判断实验球是否通过第二感应机构，利用第二感应机构、第一感应机构测量物体通过的时刻，测量精度高。

3、放球机构包括第四滑块和第四旋钮，第四滑块通过第四旋钮套装在立柱上，第四滑块前端设置有精密锁球机构，精密锁球机构包括落球筒，落球筒侧端设置有U型支撑架，落球筒侧端通过轴孔间隙配合设置有伸缩杆，伸缩杆顶端穿过U型支撑架后固连有把手，伸缩杆中央设置有固定部，固定部与U型支撑架内侧之间设置有压缩弹簧，未放球时，实验球位于落球筒中，固定部与U型支撑架间的压缩弹簧压缩固定部，通过伸缩杆穿过落球筒将实验球固定在落球筒中；放球时，实验者手握把手拉动伸缩杆，实验球从落球筒中落下，实现精确放球的功能。

附图说明

图1为本实用新型一种自由落体演示装置的结构示意图一；

图2为本实用新型一种自由落体演示装置的结构示意图二；

图3为图1中精密锁球机构的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1至图3所示，本实用新型方案提出一种自由落体演示装置，包括立柱21、支撑机构、接球机构、第二感应机构、第一感应机构和放球机构，所述的支撑机构与立柱21底部通过螺纹配合连接，支撑机构用于支撑以及水平调节本实用新型装置，所述的接球机构、第二感应机构、第一感应机构和放球机构从下往上依次设置在立柱21上，接球机构用于接住下落的高密度实验球72，防止实验球72损伤及伤害实验者，第二感应机构与第一感应机构配合使用用于演示自由落体的现象，放球机构用于精确释放实验球72，保证实验球72近乎自由落体下降。

进一步地，所述的支撑机构包括支撑盘11，所述的支撑盘11 中央设置有螺纹连接座13，所述的螺纹连接座13内通过螺纹配合设置有立柱21，所述的支撑盘11上均匀设置有三个连接杆12，每个连接杆12前端均设置有调节螺钉14，通过调节三个调节螺钉14 实现本实用新型装置的调平工作。

进一步地，所述的接球机构包括第三滑块31和第三旋钮32，所述的第三滑块31通过第三旋钮32套装在立柱21上，所述的第三滑块31前端设置有接球网33，通过第三旋钮32调节第三滑块31 实现接球网33在立柱21的上的高度调节。

进一步地，所述的第二感应机构包括第二滑块41和第二旋钮 42，所述的第二滑块41通过第二旋钮42套装在立柱21上，所述的第二滑块41前端设置带有下球通道的第二平台43，所述第二平台 43内部的下球通道两端对称设置有成对使用的第二光电传感器组 44，通过第二旋钮42调节第二滑块41实现第二平台43在立柱21 的上的高度调节，无物体通过第二平台43内部的下球通道时，第二光电传感器组44输出高电平，当实验球72通过第二平台43内部的下球通道时阻碍第二光电传感器组44间的光线接收，第二光电传感器组44输出低电平，通过第二光电传感器组44输出的高低电平实现判断实验球72是否通过第二感应机构。

进一步地，所述的第一感应机构包括第一滑块51和第一旋钮 52，所述的第一滑块51通过第一旋钮52套装在立柱21上，所述的第一滑块51前端设置带有下球通道的第一平台53，所述第一平台 53内部的下球通道两端对称设置有成对使用的第一光电传感器组 54，第一感应机构与第二感应机构原理相同，第一光电传感器组54 用于判断实验球72是否通过第一感应机构。

进一步地，所述的放球机构包括第四滑块61和第四旋钮62，所述的第四滑块61通过第四旋钮62套装在立柱21上，所述的第四滑块61前端设置有精密锁球机构，所述的精密锁球机构包括落球筒 71，所述的落球筒71侧端设置有U型支撑架73，所述的落球筒71 侧端通过轴孔间隙配合设置有伸缩杆74，所述的伸缩杆74顶端穿过U型支撑架73后固连有把手76，所述的伸缩杆74中央设置有固定部75，所述的固定部75与U型支撑架73内侧之间设置有压缩弹簧77，未放球时，实验球72位于落球筒71中，固定部75与U型支撑架73间的压缩弹簧77压缩固定部75，通过伸缩杆74穿过落球筒71将实验球72固定在落球筒71中；放球时，实验者手握把手 76拉动伸缩杆74，实验球72从落球筒71中落下。

进一步地，每个调节螺钉14底部均设置有塑料材质的支撑脚 15，更好的保持装置的水平。

进一步地，所述的立柱21上从上往下设置有刻度条23，方便对第一感应机构和第二感应机构的读数。

进一步地，所述的立柱21顶端设置有气泡水平仪22，用于判断装置是否实现调平。

使用时，实验者首先通过调节三个调节螺钉14实现本实用新型装置的调平工作，通过立柱21顶端设置的气泡水平仪22判断装置是否实现调平；未放球时，实验球72位于落球筒71中，固定部75 与U型支撑架73间的压缩弹簧77压缩固定部75，伸缩杆74穿过落球筒71将实验球72固定在落球筒71中，记录此时的实验球72 位置点为A，第一感应机构的位置点为B，第二感应机构的位置点为 C,结合立柱21上的刻度条23得到BC间的距离S；

放球时，实验者手握把手76拉动伸缩杆74，实验球72从落球筒71中落下，依次通过第一感应机构、第二感应机构，分别通过第一光电传感器组54、第二光电传感器组44输出实验球通过的时刻 t1,t2，得到两者的时间差△t＝t2-t1；

则有：其中v_B为位置点B处的速度。利用逐差法多次测量，求得重力加速度，实现演示自由落体实验的效果。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种自由落体演示装置，其特征在于，包括立柱(21)、支撑机构、接球机构、第二感应机构、第一感应机构和放球机构，所述的支撑机构与立柱(21)底部通过螺纹配合连接，所述的接球机构、第二感应机构、第一感应机构和放球机构从下往上依次设置在立柱(21)上。

2.根据权利要求1所述的自由落体演示装置，其特征在于：所述的支撑机构包括支撑盘(11)，所述的支撑盘(11)中央设置有螺纹连接座(13)，所述的螺纹连接座(13)内通过螺纹配合设置有立柱(21)，所述的支撑盘(11)上均匀设置有三个连接杆(12)，每个连接杆(12)前端均设置有调节螺钉(14)。

3.根据权利要求1所述的自由落体演示装置，其特征在于：所述的接球机构包括第三滑块(31)和第三旋钮(32)，所述的第三滑块(31)通过第三旋钮(32)套装在立柱(21)上，所述的第三滑块(31)前端设置有接球网(33)。

4.根据权利要求1所述的自由落体演示装置，其特征在于：所述的第二感应机构包括第二滑块(41)和第二旋钮(42)，所述的第二滑块(41)通过第二旋钮(42)套装在立柱(21)上，所述的第二滑块(41)前端设置带有下球通道的第二平台(43)，所述第二平台(43)内部的下球通道两端对称设置有成对使用的第二光电传感器组(44)。

5.根据权利要求1所述的自由落体演示装置，其特征在于：所述的第一感应机构包括第一滑块(51)和第一旋钮(52)，所述的第一滑块(51)通过第一旋钮(52)套装在立柱(21)上，所述的第一滑块(51)前端设置带有下球通道的第一平台(53)，所述第一平台(53)内部的下球通道两端对称设置有成对使用的第一光电传感器组(54)。

6.根据权利要求1所述的自由落体演示装置，其特征在于：所述的放球机构包括第四滑块(61)和第四旋钮(62)，所述的第四滑块(61)通过第四旋钮(62)套装在立柱(21)上，所述的第四滑块(61)前端设置有精密锁球机构，所述的精密锁球机构包括落球筒(71)，所述的落球筒(71)侧端设置有U型支撑架(73)，所述的落球筒(71)侧端通过轴孔间隙配合设置有伸缩杆(74)，所述的伸缩杆(74)顶端穿过U型支撑架(73)后固连有把手(76)，所述的伸缩杆(74)中央设置有固定部(75)，所述的固定部(75)与U型支撑架(73)内侧之间设置有压缩弹簧(77)。

7.根据权利要求2所述的自由落体演示装置，其特征在于：每个调节螺钉(14)底部均设置有塑料材质的支撑脚(15)。

8.根据权利要求1所述的自由落体演示装置，其特征在于：所述的立柱(21)上从上往下设置有刻度条(23)。

9.根据权利要求1所述的自由落体演示装置，其特征在于：所述的立柱(21)顶端设置有气泡水平仪(22)。