CN208908097U - 高中物理自由落体实验用模拟结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了高中物理自由落体实验用模拟结构，包括壳体，在壳体的顶部内壁上设有多个槽管，导轨上开有凹槽，丝杆活动贯穿壳体顶部后向凹槽内延伸，盒体的开放端正对多个槽管的端部，橡胶体上开有多个T型槽，在支撑板的上表面设有气缸，气缸的输出端与导向台的一端底部铰接，在导向台的上表面上开有多个与T型槽对接的导向槽。当导向台在丝杆的带动下上升至高出槽管的水平位置时，气缸启动，推动导向台朝靠近槽管一侧的方向倾斜，球体再次沿导向槽滑动至对应的槽管内，且在球体下落至盒体内时，槽管允许球体下落的一端被端盖封闭，在重复演示教学时球体回复至初始位置后能够保持静止，即完成球体的自动复位。

Description

高中物理自由落体实验用模拟结构

技术领域

本实用新型涉及实验教学器材领域，具体涉及高中物理自由落体实验用模拟结构。

背景技术

现有的物理教学领域中，为了使学生能够更好地配合上课，需要给学生提供不同的试验数据来做对比。为了保证检测的数据更加真实，同时便于学生对检测数据得到更为直观的观察，在物体自由落体运动试验测试，需要用到相关的试验器材来真实反映两个或是多个不同铁球下落的结果。而现有的教学仪器无法试验球体的循环使用，在多次重复实验过程中，教师反复示范时操作极为不便。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供高中物理自由落体实验用模拟结构，以实现在自由落体运动实验中球体的自动复位，以方便教师的反复示范。

本实用新型通过下述技术方案实现：

高中物理自由落体实验用模拟结构，包括一端侧壁开放的壳体，在所述壳体的顶部内壁上设置有多个轴线相互平行的槽管，在所述壳体的内侧壁上设有导轨，导轨上开有凹槽，丝杆活动贯穿壳体顶部后向凹槽内延伸，在壳体底部内壁上设有上端开放的盒体，且盒体的开放端正对多个槽管的端部，在盒体的底部填充有橡胶体，橡胶体上开有多个与所述槽管相对应的T型槽，T型槽贯穿盒体侧壁后与壳体内部连通，T型槽的槽深沿盒体水平指向导轨的方向递增，在壳体内部还设有支撑板，在支撑板的一端设有突起，突起置于凹槽内，且突起上开有与丝杆相配合的螺孔；还包括呈三棱柱状的导向台，所述导向台的一个棱角与所述支撑板的上表面铰接，在支撑板的上表面设有气缸，气缸的输出端与导向台的一端底部铰接，导向台的另一端与多个T型槽对向设置，初始状态下导向台的上表面与水平面平行，且在导向台的上表面上开有多个与T型槽对接的导向槽，且所述导向槽的槽深由T型槽水平指向导轨的方向递增；实验时，球体由槽管中向下做自由落体运动，落入T型槽内后进入至导向槽中，通过旋转丝杆，导向台上移，启动气缸，导向台的一端被抬升且其另一端下降，球体由导向槽内重新进入至槽管内。

针对现有的自由落体运动试验时，球体无法循环复位，导致教师无法有效进行反复示范教学，申请人对现有的实验仪器进行了改进，即利用多个槽管与盒体的对中，以及支撑板、导向台、导轨的相互配合，使得不同质量的球体在进行实验后，能够快速实现球体的复位，教师只需控制球体下落，便可在盒体内真实反映出两个或是多个球体同时落地的结果，符合现场实验人员对试验的需要，方便教师的反复示范教学；具体使用时，在槽管的端部增加端盖，以确保进行实验的多个球体处于同样的水平高度，同时取下多个端盖，使得多个球体开始做自由落体运动，而盒体采用透明塑料制成，而盒体底部填充的橡胶体能够对下落的球体进行一定缓冲，以免球体反弹过度，落入T型槽内的球体会沿T型槽进入到导向台上的导向槽内，支撑板与导向台铰接，且导向台的一端与位于支撑板上的气缸输出端连接，而T型槽与导向槽均倾斜设置，且在球体移动到导向槽的极限位置时便停止移动，进而保证导向台以及球体的上升稳定性，当导向台在丝杆的带动下上升至高出槽管的水平位置时，气缸启动，推动导向台朝靠近槽管一侧的方向倾斜，球体再次沿导向槽滑动至对应的槽管内，且在球体下落至盒体内时，槽管允许球体下落的一端被端盖封闭，因此，在重复演示教学时球体回复至初始位置后能够保持静止，即完成球体的自动复位，以方便教师的反复示范。

在每一个所述T型槽正对槽管端部的位置处设置弹簧，且所述弹簧的下端置于T型槽的竖直段内，弹簧的上端位于T型槽的水平段内，在T型槽的水平段内设有与之相匹配的缓冲板，弹簧的上端与缓冲板的下表面连接，缓冲板的上表面向下凹陷呈球面。进一步地，球体在下落至盒体底部的橡胶体上时，经过橡胶体的缓冲后仍旧容易发生反弹，对此，申请人在T型槽内设置弹簧，弹簧上设有缓冲板，且缓冲板与T型槽的水平段底部之间留有间隙，以供弹簧以及缓冲板发生位移时具备一定的位移空间，缓冲板正对球体的下落点位且其上表面向内凹陷呈球面，即通过橡胶体以及弹簧的两级缓冲，能够快速将球体落地时产生的动能和势能消除，以方便球体顺利沿T型槽进入至导向槽内，确保球体的回收动作连续不间断。

还包括数码显示器，在所述槽管的管壁上设有压力传感器Ⅰ，在缓冲板的球面底部设有压力传感器Ⅱ，且压力传感器Ⅰ与压力传感器Ⅱ通过控制器与数码显示器连接。进一步地，在壳体内壁上设有数码显示器，且数码显示器正对壳体的开放端以供学生直接观察，并且，在槽管的管壁上设有压力传感器Ⅰ，在缓冲板的球面底部设有压力传感器Ⅱ，压力传感器Ⅰ与压力传感器Ⅱ分别对应球体下落前以及下落后的点位，即初始状态下，球体的重力对压力传感器Ⅰ形成挤压，压力传感器Ⅰ将该压力数据传递至控制器，且控制器自带计时功能，球体下落后，压力传感器Ⅰ失去压力后触发控制器开始计时，而当球体与缓冲板上的压力传感器Ⅱ接触时，压力传感器Ⅱ受到挤压并将检测到的压力数据传送至控制器，且触发控制器停止计时，最后，球体的下落时间在通过控制器处理后，直接显示在数码显示器上，以供教师讲解或是学生观察计算；通过设置两个压力传感器来替代现有的人工计时，得出的检测数据更加真实准确，能够有效提高教学效果。

还包括L形的连接板，在壳体顶部设有螺纹孔，螺杆活动贯穿螺纹孔后与连接板的水平段连接，多个槽管与所述连接板的竖直段下端连接，且在连接板的竖直段的侧壁上开有多个供球体进入槽管中的开口，且所述开口与槽管内部连通。进一步地，在球体需要进行不同高度的初始位置测试时，使用者只需旋转螺杆，即可带动连接板以及槽管进行竖直方向上的移动，以提高模拟结构的使用范围。

还包括防护壳，在防护壳内设置有电机，电机的输出端上设有锥形齿轮，在所述丝杆突出于壳体的一端端部上设有与锥形齿轮配合的伞齿轮。进一步地，在驱动支撑板以及导向台沿导轨移动时，通过电机输出端上的锥形齿轮与丝杆上端的伞齿轮的相互配合，即电机正反转动便可实现支撑板以及导向台的上升下移，以确保球体在反复演示过程中的准确复位。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本实用新型高中物理自由落体实验用模拟结构，盒体底部填充的橡胶体能够对下落的球体进行一定缓冲，以免球体反弹过度，落入T型槽内的球体会沿T型槽进入到导向台上的导向槽内，支撑板与导向台铰接，且导向台的一端与位于支撑板上的气缸输出端连接，而T型槽与导向槽均倾斜设置，且在球体移动到导向槽的极限位置时便停止移动，进而保证导向台以及球体的上升稳定性，当导向台在丝杆的带动下上升至高出槽管的水平位置时，气缸启动，推动导向台朝靠近槽管一侧的方向倾斜，球体再次沿导向槽滑动至对应的槽管内，且在球体下落至盒体内时，槽管允许球体下落的一端被端盖封闭，因此，在重复演示教学时球体回复至初始位置后能够保持静止，即完成球体的自动复位，以方便教师的反复示范；

2、本实用新型高中物理自由落体实验用模拟结构，在T型槽内设置弹簧，弹簧上设有缓冲板，且缓冲板与T型槽的水平段底部之间留有间隙，以供弹簧以及缓冲板发生位移时具备一定的位移空间，缓冲板正对球体的下落点位且其上表面向内凹陷呈球面，即通过橡胶体以及弹簧的两级缓冲，能够快速将球体落地时产生的动能和势能消除，以方便球体顺利沿T型槽进入至导向槽内，确保球体的回收动作连续不间断；

3、本实用新型高中物理自由落体实验用模拟结构，初始状态下，球体的重力对压力传感器Ⅰ形成挤压，压力传感器Ⅰ将该压力数据传递至控制器，且控制器自带计时功能，球体下落后，压力传感器Ⅰ失去压力后触发控制器开始计时，而当球体与缓冲板上的压力传感器Ⅱ接触时，压力传感器Ⅱ受到挤压并将检测到的压力数据传送至控制器，且触发控制器停止计时，最后，球体的下落时间在通过控制器处理后，直接显示在数码显示器上，以供教师讲解或是学生观察计算；通过设置两个压力传感器来替代现有的人工计时，得出的检测数据更加真实准确，能够有效提高教学效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为盒体的结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-壳体，2-槽管，3-连接板，4-螺杆，5-开口，6-电机，7-防护壳，8-导轨，9-丝杆，10-导向台，11-导向槽，12-气缸，13-支撑板，14-盒体，15-压力传感器Ⅰ，16-数码显示器，17-弹簧，18-T型槽，19-压力传感器Ⅱ，20-缓冲板，21-橡胶体。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

如图1和图2所示，本实施例包括一端侧壁开放的壳体1，在所述壳体1的顶部内壁上设置有多个轴线相互平行的槽管2，在所述壳体1的内侧壁上设有导轨8，导轨8上开有凹槽，丝杆9活动贯穿壳体1顶部后向凹槽内延伸，在壳体1底部内壁上设有上端开放的盒体14，且盒体14的开放端正对多个槽管2的端部，在盒体14的底部填充有橡胶体21，橡胶体21上开有多个与所述槽管2相对应的T型槽18，T型槽18贯穿盒体14侧壁后与壳体1内部连通，T型槽18的槽深沿盒体14水平指向导轨8的方向递增，在壳体1内部还设有支撑板13，在支撑板13的一端设有突起，突起置于凹槽内，且突起上开有与丝杆9相配合的螺孔；还包括呈三棱柱状的导向台10，所述导向台10的一个棱角与所述支撑板13的上表面铰接，在支撑板13的上表面设有气缸12，气缸12的输出端与导向台10的一端底部铰接，导向台10的另一端与多个T型槽18对向设置，初始状态下导向台10的上表面与水平面平行，且在导向台10的上表面上开有多个与T型槽18对接的导向槽11，且所述导向槽11的槽深由T型槽18水平指向导轨8的方向递增；实验时，球体由槽管2中向下做自由落体运动，落入T型槽18内后进入至导向槽11中，通过旋转丝杆9，导向台10上移，启动气缸12，导向台10的一端被抬升且其另一端下降，球体由导向槽11内重新进入至槽管2内。

针对现有的自由落体运动试验时，球体无法循环复位，导致教师无法有效进行反复示范教学，申请人对现有的实验仪器进行了改进，即利用多个槽管2与盒体14的对中，以及支撑板13、导向台10、导轨8的相互配合，使得不同质量的球体在进行实验后，能够快速实现球体的复位，教师只需控制球体下落，便可在盒体14内真实反映出两个或是多个球体同时落地的结果，符合现场实验人员对试验的需要，方便教师的反复示范教学；具体使用时，在槽管2的端部增加端盖，以确保进行实验的多个球体处于同样的水平高度，同时取下多个端盖，使得多个球体开始做自由落体运动，而盒体14采用透明塑料制成，而盒体14底部填充的橡胶体21能够对下落的球体进行一定缓冲，以免球体反弹过度，落入T型槽18内的球体会沿T型槽18进入到导向台10上的导向槽11内，支撑板13与导向台10铰接，且导向台10的一端与位于支撑板13上的气缸12输出端连接，而T型槽18与导向槽11均倾斜设置，且在球体移动到导向槽11的极限位置时便停止移动，进而保证导向台10以及球体的上升稳定性，当导向台10在丝杆9的带动下上升至高出槽管2的水平位置时，气缸12启动，推动导向台10朝靠近槽管2一侧的方向倾斜，球体再次沿导向槽11滑动至对应的槽管2内，且在球体下落至盒体14内时，槽管2允许球体下落的一端被端盖封闭，因此，在重复演示教学时球体回复至初始位置后能够保持静止，即完成球体的自动复位，以方便教师的反复示范。

实施例2

如图1和图2所示，本实施例在每一个所述T型槽18正对槽管2端部的位置处设置弹簧17，且所述弹簧17的下端置于T型槽18的竖直段内，弹簧17的上端位于T型槽18的水平段内，在T型槽18的水平段内设有与之相匹配的缓冲板20，弹簧17的上端与缓冲板20的下表面连接，缓冲板20的上表面向下凹陷呈球面。进一步地，球体在下落至盒体14底部的橡胶体21上时，经过橡胶体21的缓冲后仍旧容易发生反弹，对此，申请人在T型槽18内设置弹簧17，弹簧17上设有缓冲板20，且缓冲板20与T型槽18的水平段底部之间留有间隙，以供弹簧17以及缓冲板20发生位移时具备一定的位移空间，缓冲板20正对球体的下落点位且其上表面向内凹陷呈球面，即通过橡胶体21以及弹簧17的两级缓冲，能够快速将球体落地时产生的动能和势能消除，以方便球体顺利沿T型槽18进入至导向槽11内，确保球体的回收动作连续不间断。

实施例3

如图1和图2所示，本实施例还包括数码显示器16，在所述槽管2的管壁上设有压力传感器Ⅰ15，在缓冲板20的球面底部设有压力传感器Ⅱ19，且压力传感器Ⅰ15与压力传感器Ⅱ19通过控制器与数码显示器16连接。进一步地，在壳体1内壁上设有数码显示器16，且数码显示器16正对壳体1的开放端以供学生直接观察，并且，在槽管2的管壁上设有压力传感器Ⅰ15，在缓冲板20的球面底部设有压力传感器Ⅱ19，压力传感器Ⅰ15与压力传感器Ⅱ19分别对应球体下落前以及下落后的点位，即初始状态下，球体的重力对压力传感器Ⅰ15形成挤压，压力传感器Ⅰ15将该压力数据传递至控制器，且控制器自带计时功能，球体下落后，压力传感器Ⅰ15失去压力后触发控制器开始计时，而当球体与缓冲板20上的压力传感器Ⅱ19接触时，压力传感器Ⅱ19受到挤压并将检测到的压力数据传送至控制器，且触发控制器停止计时，最后，球体的下落时间在通过控制器处理后，直接显示在数码显示器16上，以供教师讲解或是学生观察计算；通过设置两个压力传感器来替代现有的人工计时，得出的检测数据更加真实准确，能够有效提高教学效果。

本实施例还包括L形的连接板3，在壳体1顶部设有螺纹孔，螺杆4活动贯穿螺纹孔后与连接板3的水平段连接，多个槽管2与所述连接板3的竖直段下端连接，且在连接板3的竖直段的侧壁上开有多个供球体进入槽管2中的开口5，且所述开口5与槽管2内部连通。进一步地，在球体需要进行不同高度的初始位置测试时，使用者只需旋转螺杆4，即可带动连接板3以及槽管2进行竖直方向上的移动，以提高模拟结构的使用范围。

实施例4

如图1和图2所示，本实施例还包括防护壳7，在防护壳7内设置有电机6，电机6的输出端上设有锥形齿轮，在所述丝杆9突出于壳体1的一端端部上设有与锥形齿轮配合的伞齿轮。进一步地，在驱动支撑板13以及导向台10沿导轨8移动时，通过电机6输出端上的锥形齿轮与丝杆9上端的伞齿轮的相互配合，即电机6正反转动便可实现支撑板13以及导向台10的上升下移，以确保球体在反复演示过程中的准确复位。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.高中物理自由落体实验用模拟结构，包括一端侧壁开放的壳体(1)，在所述壳体(1)的顶部内壁上设置有多个轴线相互平行的槽管(2)，其特征在于：在所述壳体(1)的内侧壁上设有导轨(8)，导轨(8)上开有凹槽，丝杆(9)活动贯穿壳体(1)顶部后向凹槽内延伸，在壳体(1)底部内壁上设有上端开放的盒体(14)，且盒体(14)的开放端正对多个槽管(2)的端部，在盒体(14)的底部填充有橡胶体(21)，橡胶体(21)上开有多个与所述槽管(2)相对应的T型槽(18)，T型槽(18)贯穿盒体(14)侧壁后与壳体(1)内部连通，T型槽(18)的槽深沿盒体(14)水平指向导轨(8)的方向递增，在壳体(1)内部还设有支撑板(13)，在支撑板(13)的一端设有突起，突起置于凹槽内，且突起上开有与丝杆(9)相配合的螺孔；还包括呈三棱柱状的导向台(10)，所述导向台(10)的一个棱角与所述支撑板(13)的上表面铰接，在支撑板(13)的上表面设有气缸(12)，气缸(12)的输出端与导向台(10)的一端底部铰接，导向台(10)的另一端与多个T型槽(18)对向设置，初始状态下导向台(10)的上表面与水平面平行，且在导向台(10)的上表面上开有多个与T型槽(18)对接的导向槽(11)，且所述导向槽(11)的槽深由T型槽(18)水平指向导轨(8)的方向递增；实验时，球体由槽管(2)中向下做自由落体运动，落入T型槽(18)内后进入至导向槽(11)中，通过旋转丝杆(9)，导向台(10)上移，启动气缸(12)，导向台(10)的一端被抬升且其另一端下降，球体由导向槽(11)内重新进入至槽管(2)内。

2.根据权利要求1所述的高中物理自由落体实验用模拟结构，其特征在于：在每一个所述T型槽(18)正对槽管(2)端部的位置处设置弹簧(17)，且所述弹簧(17)的下端置于T型槽(18)的竖直段内，弹簧(17)的上端位于T型槽(18)的水平段内，在T型槽(18)的水平段内设有与之相匹配的缓冲板(20)，弹簧(17)的上端与缓冲板(20)的下表面连接，缓冲板(20)的上表面向下凹陷呈球面。

3.根据权利要求2所述的高中物理自由落体实验用模拟结构，其特征在于：还包括数码显示器(16)，在所述槽管(2)的管壁上设有压力传感器Ⅰ(15)，在缓冲板(20)的球面底部设有压力传感器Ⅱ(19)，且压力传感器Ⅰ(15)与压力传感器Ⅱ(19)通过控制器与数码显示器(16)连接。

4.根据权利要求1所述的高中物理自由落体实验用模拟结构，其特征在于：还包括L形的连接板(3)，在壳体(1)顶部设有螺纹孔，螺杆(4)活动贯穿螺纹孔后与连接板(3)的水平段连接，多个槽管(2)与所述连接板(3)的竖直段下端连接，且在连接板(3)的竖直段的侧壁上开有多个供球体进入槽管(2)中的开口(5)，且所述开口(5)与槽管(2)内部连通。

5.根据权利要求1所述的高中物理自由落体实验用模拟结构，其特征在于：还包括防护壳(7)，在防护壳(7)内设置有电机(6)，电机(6)的输出端上设有锥形齿轮，在所述丝杆(9)突出于壳体(1)的一端端部上设有与锥形齿轮配合的伞齿轮。