CN209000319U - 一种杠杆平衡实验装置及实验设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开一种杠杆平衡实验装置及实验设备，涉及实验装置技术领域，为减轻老师的工作量而发明。所述杠杆平衡实验装置包括：底座，所述底座上设有立柱；所述立柱上设有杠杆，所述杠杆的中心可转动地支撑在所述立柱上，所述杠杆上沿杠杆的长度方向设有刻度线及用于吊挂砝码钩的吊挂孔；所述立柱上设有第一检测标志，所述杠杆的中心设有第二检测标志，所述杠杆处于平衡状态时，所述第一检测标志与所述第二检测标志相正对，所述杠杆处于非平衡状态时，所述第一检测标志与所述第二检测标志相错位。本实用新型适用于杠杆平衡实验的考核或评价。

Description

一种杠杆平衡实验装置及实验设备

技术领域

本实用新型涉及实验装置技术领域，尤其涉及一种杠杆平衡实验装置及实验设备。

背景技术

为了掌握杠杆平衡原理，学生可采用杠杆平衡实验装置进行实验。目前，在对学生进行杠杆平衡实验考核时，需要老师在实验现场依次对每个学生的实验操作进行评分，老师的工作量较大。

发明内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种杠杆平衡实验装置及实验设备，便于减轻老师的工作量。

第一方面，本实用新型实施例提供一种杠杆平衡实验装置，包括：底座，所述底座上设有立柱；所述立柱上设有杠杆，所述杠杆的中心可转动地支撑在所述立柱上，所述杠杆上沿杠杆的长度方向设有刻度线及用于吊挂砝码钩的吊挂孔；所述立柱上设有第一检测标志，所述杠杆的中心设有第二检测标志，所述杠杆处于平衡状态时，所述第一检测标志与所述第二检测标志相正对，所述杠杆处于非平衡状态时，所述第一检测标志与所述第二检测标志相错位。

根据本实用新型实施例的一具体实现方式，所述第一检测标志为具有第一尖角的指示牌；所述第二检测标志为具有第二尖角的指示牌；所述杠杆处于平衡状态时，所述第一检测标志的第一尖角与所述第二检测标志的第二尖角相正对，所述杠杆处于非平衡状态时，所述第一检测标志的第一尖角与所述第二检测标志的第二尖角相错位。

根据本实用新型实施例的一具体实现方式，所述第一检测标志，和/或第二检测标志，为三角形、五角形或菱形指示牌。

根据本实用新型实施例的一具体实现方式，所述第一检测标志上具有第一标志符号，所述第二检测标志上具有第二标志符号。

根据本实用新型实施例的一具体实现方式，所述杠杆的第一端设有第一螺杆，在第一螺杆上设有第一平衡螺母；所述杠杆的第二端设有第二螺杆，在第二螺杆上设有第二平衡螺母；在所述杠杆的第一端靠近第一螺杆的位置处设有第三检测标志，在所述杠杆的第二端靠近第二螺杆的位置处设有第四检测标志。

根据本实用新型实施例的一具体实现方式，所述第三检测标志为具有第三标志符号的指示牌，所述第四检测标志为具有第四标志符号的指示牌。

根据本实用新型实施例的一具体实现方式，所述刻度线处标示有整数数字；所述吊挂孔的数量为至少两个，吊挂孔与所述刻度线处的整数数字一一对应，且每个吊挂孔位于所对应的整数数字的下方。

根据本实用新型实施例的一具体实现方式，在所述杠杆一端的吊挂孔上吊挂有第一吊挂砝码钩，所述第一吊挂砝码钩上吊挂有砝码；在所述杠杆另一端的吊挂孔上吊挂有第二吊挂砝码钩，所述第二吊挂砝码钩上也吊挂有砝码；其中，所述第一吊挂砝码钩的上端和第二吊挂砝码钩的上端，分别具有第五检测标志；所述砝码的外表面上具有标示砝码重量大小的数字标识。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种实验设备，包括实验台，在所述实验台上设有前述任一实施例所述的杠杆平衡实验装置；在所述实验台上还设有摄像机支架，在所述摄像机支架上安装有用于对实验过程进行录像的摄像机。

根据本实用新型实施例的一具体实现方式，所述摄像机支架包括：支架本体和定型管，所述定型管的一端连接在所述支架本体上，另一端设有摄像装置安装部，所述摄像机安装在摄像装置安装部上。

本实用新型实施例杠杆平衡实验装置及实验设备，立柱上设置第一检测标志，杠杆的中心设置第二检测标，这样，便于采用摄像装置对实验过程进行录像，根据录得的图像，通过图像识别可方便地检测出第一检测标志和第二检测标的相对位置，可据此判断所述杠杆是否处于平衡状态，也就是说，本实施例便于通过图像识别来检测杠杆是否处于平衡状态，从而便于减轻老师的工作量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型实施例杠杆平衡实验装置结构示意图；

图2为本实用新型实施例实验设备结构示意图；

图3为本实用新型一实施例中摄像机支架的结构示意图；

图4为本实用新型另一实施例中摄像机支架的结构示意图；

图5为本实用新型又一实施例中摄像机支架的结构示意图；

图6为本实用新型再一实施例中摄像机支架的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供一种杠杆平衡实验装置，用于进行杠杆平衡实验，参看图1，所述杠杆平衡实验装置可包括：底座1，所述底座1上设有立柱2；所述立柱2上设有杠杆3，所述杠杆3的中心可转动地支撑在所述立柱2上，所述杠杆3上沿杠杆3的长度方向设有刻度线及用于吊挂砝码钩的吊挂孔4；所述立柱2上设有第一检测标志5，所述杠杆3的中心设有第二检测标6，所述杠杆3处于平衡状态时，所述第一检测标志5与第二检测标6相正对，所述杠杆3处于非平衡状态时，所述第一检测标志5与所述第二检测标6相错位。

其中，所述底座1可以是一块铁板，用于为整个实验装置提供稳定的支撑。所述杠杆3的中心可转动地支撑在所述立柱2上。在本实用新型一实施例中，立柱2上可设有一支撑轴Z，杠杆3的中心可具有一圆孔或一凹槽，杠杆3通过所述圆孔或凹槽挂载在所述支撑轴Z上，所述杠杆3可绕所述支撑轴转动。在本实用新型另一实施例中，立柱2上和杠杆3的中心均具有通孔，在所述通孔中穿设有轴体，立柱2和杠杆3通过所述轴体相铰接。

所述立柱2上设置第一检测标志5，所述杠杆3的中心设置第二检测标6，这样，便于采用摄像装置对实验过程进行录像，根据录得的图像，通过图像识别可方便地检测出第一检测标志和第二检测标的相对位置，可据此判断所述杠杆是否处于平衡状态，也就是说，本实施例便于通过图像识别来检测杠杆是否处于平衡状态，从而便于减轻老师的工作量，也可为实验考试的人工智能化打下基础。此外，采用本实施例的实验装置，采用摄像装置对实验过程进行录像时，不需要老师现场打分，节省了学生等待的时间，可提高实验装置的利用率。

所述第一检测标志5和第二检测标6可以是便于通过图像识别而检测出的任何标志，比如可以是颜色标志、图案标志、形状标志等等，也可以是颜色标志、图案标志、形状标志的任意组合。

在本实用新型一实施例中，所述第一检测标志5为具有第一尖角的指示牌；所述第二检测标6为具有第二尖角的指示牌；所述杠杆3处于平衡状态时，所述第一检测标志5的第一尖角与所述第二检测标6的第二尖角相正对，所述杠杆3处于非平衡状态时，所述第一检测标志5的第一尖角与所述第二检测标6的第二尖角相错位。采用具有尖角的指示牌作为第一检测标志5和第二检测标6，标志特征相对明显，更易于通过图像识别的方式检测出二者的相对位置。

具体地，本实施例中，所述第一检测标志5和第二检测标6，分别为五角形指示牌。本实用新型不限于此，所述第一检测标志5和第二检测标6，也可分别为三角形指示牌，还可以分别是菱形指示牌等其它形状的指示牌。第一检测标志5和第二检测标6的形状可以相同，也可以不相同。

在进行图像识别时，为了便于快速检测出第一检测标志5和第二检测标6，在本实用新型一实施例中，所述第一检测标志5上具有第一标志符号，所述第二检测标6上具有第二标志符号。第一标志符号和第二标志符号可以是数字符号，也可以是字母符号等，第一标志符号和第二标志符号可以相同，也可以不相同。本实施例中，第一标志符号和第二标志符号相同，均为字母“V”。

所述杠杆3的第一端设有第一螺杆7，在第一螺杆7上设有第一平衡螺母8；所述杠杆3的第二端设有第二螺杆9，在第二螺杆9上设有第二平衡螺母10。

为了便于通过图像识别来检测学生是否对平衡螺母有操作，在本实用新型一实施例中，在所述杠杆3的第一端靠近第一螺杆7的位置处设有第三检测标志11，在所述杠杆3的第二端靠近第二螺杆9的位置处设有第四检测标志12。当学生在调整平衡螺母时，可以通过图像处理手段，检测到第三检测标志11或第四检测标志12和手的位置，从而判断学生是有调整平衡螺母的操作。

所述第三检测标志11和第四检测标志12可以是便于通过图像识别而检测出的任何标志，比如可以是颜色标志、图案标志、形状标志等等，也可以是颜色标志、图案标志、形状标志的任意组合。

进行图像识别时，为了便于快速检测出第三检测标志11和第四检测标志12，在本实用新型一实施例中，所述第三检测标志11为具有第三标志符号的指示牌，所述第四检测标志12为具有第四标志符号的指示牌。第三标志符号和第四标志符号可以是数字符号，也可以是字母符号等，第三标志符号和第四标志符号可以相同，也可以不相同。为了便于在图像检测时，检测出杠杆3的左右方向，所述杠杆3的第一端(即左端)处的第三检测标志11为具有字母“L”的指示牌，所述杠杆3的第二端(即右端)处的第四检测标志12为具有字母“R”的指示牌。

杠杆平衡原理，即为动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂。为便于通过图像识别快速确定出动力臂和阻力臂的大小，在本实用新型一实施例中，所述刻度线处标示有整数数字；所述吊挂孔4的数量为至少两个，吊挂孔4与所述刻度线处的整数数字一一对应，且每个吊挂孔4位于所对应的整数数字的下方。这样，通过图像识别检测出吊挂砝码钩在杠杆3上所吊挂的吊挂孔4的位置，以及吊挂孔4所对应的整数数字，可快递确定出动力臂和阻力臂的大小。

在本实用新型一实施例中，在所述杠杆3一端的吊挂孔4上吊挂有第一吊挂砝码钩13所述第一吊挂砝码钩上吊挂有砝码14；在所述杠杆3另一端的吊挂孔4上吊挂有第二吊挂砝码钩15，所述第二吊挂砝码钩15上也吊挂有砝码14；其中，所述第一吊挂砝码钩13的上端和第二吊挂砝码钩15的上端，分别具有第五检测标志16；所述砝码的外表面上具有标示砝码重量大小的数字标识。

第一吊挂砝码钩13和第二吊挂砝码钩15的顶端均具有挂钩，通过该挂钩吊挂在吊挂孔4上。第一吊挂砝码钩13和第二吊挂砝码钩15的底部可分别具有一托盘，各个砝码可依次放置在所述托盘上，从而实现将砝码吊挂在第一吊挂砝码钩13上和第二吊挂砝码钩15上。本实用新型不限于此，在另一实施例中，各个砝码的顶部和底部均设有挂钩，可先将一个砝码吊挂在吊挂孔4上，然后在该砝码下方依次吊挂多个砝码。

所述第五检测标志16可以是便于通过图像识别而检测出的任何标志，比如可以是颜色标志、图案标志、形状标志等等，也可以是颜色标志、图案标志、形状标志的任意组合。

进行图像识别时，为了便于快速检测出第五检测标志16，在本实用新型一实施例中，所述第五检测标志16为具有第五标志符号的指示牌，第五标志符号可以是数字符号，也可以是字母符号等。本实施例中，第五检测标志16为具有字母“G”的指示牌。

所述砝码14的外表面上具有标示砝码重量大小的数字标识，可直接通过图像识别确定出砝码重量大小，进而可确定出动力的大小和阻力的大小，结合动力臂和阻力臂的长度大小即可评估学生的操作是否符合杠杆平衡原理，并可对学生的实验操作进行评分。

参看图2，本实用新型实施例还提供一种实验设备，包括实验台17，在所述实验台17上设有前述任一实施例所述的杠杆平衡实验装置；在所述实验台17上还设有摄像机支架18，在所述摄像机支架18上安装有用于对实验过程进行录像的摄像机19。

在一种可能的实施方式中，为了更清楚全面的拍摄录像过程，摄像机支架18可以设置在杠杆平衡实验装置的正前方。当然，摄像机支架18也可以设置在杠杆平衡实验装置的一侧，本发明在此不做限定。

根据本实用新型一实施例，参看图3，可选地，所述摄像机支架18可包括：架本体21和定型管22，所述定型管22的一端连接在所述支架本体21上，另一端设有摄像装置安装部23，所述摄像机19安装在摄像装置安装部23上。

所述定型管22是由金属弹簧钢线和镀锌铁线或者其他金属线材旋绕包覆而成的复合型金属管，中空外有螺旋纹，管孔内可以穿过一定大小的电线，是一种可以在立体空间中任意弯曲成一定形状并能保持其形状的软管。

此外，本实施例中，在支架本体21不需移动的情况下，通过弯曲定型管22即可调整摄像机19的位置，结构相对简单，成本较低。

所述支架本体21可采用多种结构形式，比如可采用一能直接与试验台进行固定连接的支撑杆、支撑板或支撑架的形式。为了使得支架本体21既能为摄像机19提供稳定的支撑，又便于能够根据需要进行灵活的位置移动，比如在同一试验台上从一个位置移动到另一个位置，以使摄像机19处于较佳的拍摄位置或拍摄角度，或者，可以放置到不同的试验台上，参看图4，在本实用新型一实施例中，所述支架本体21可包括底座25和与所述底座25相连的支撑杆或支撑板6；所述定型管22的一端连接在所述支撑杆或支撑板26上。支架本体21通过所述底座25放置在实验台17上，利用所述底座25提供稳定的支撑，同时，所述底座25可与实验台17进行方便地分离，从而便于支架本体21在需要时进行灵活的位置移动。所述底座25可为金属底座，比如可采用成本较低铁板制成，以增强支架本体21整体上的稳定性；所述支撑板26可为条状。

参看图5，为了充分利用所述支架本体21，可在所述支撑杆或支撑板26上设置一个或多个隔板28，便于在所述隔板28上放置实验用的物品(比如物理实验时所可能用到的电子元器件等)，或放置实验人员随身携带的小物件(比如证件、钥匙或手机等)，以节省对实验台17上的空间的占用。

采用单一的摄像装置对实验过程进行拍摄录像，可能会因拍摄角度单一或实验人员的手臂遮挡等原因导致拍摄效果不佳的情况，为此，可在所述支架本体21上设置两个或两个以上的摄像装置，以从不同的角度对同一实验过程进行拍摄，以获得较佳的录像效果。

具体地，参看图6，在本实用新型一实施例中，所述定型管22可包括第一定型管29和第二定型管30；第一定型管29的一端连接在所述支架本体21上，另一端设有第一摄像装置安装部31；第二定型管30的一端连接在所述支架本体21上，另一端设有第二摄像装置安装部32；第二定型管30位于第一定型管29的上方。

根据本实施例，可在第一摄像装置安装部31安装第一摄像装置33，在第二摄像装置安装部32安装第二摄像装置34，便于通过第一摄像装置33和第二摄像装置34从不同的拍摄角度对同一实验过程进行拍摄录像，比如，对于同一实验过程，可通过第一摄像装置33从水平角度进行拍摄，通过第二摄像装置34从俯视的角度进行拍摄，这样，能够较为全面地对实验过程进行录像，获得较好的录像效果。

在本实用新型一实施例中，所述定型管22具有波纹伸缩节或套筒伸缩节(图中未示出)。通过所述波纹伸缩节或套筒伸缩节可调节定型管22的长度，比如，在实验开始前，可通过所述波纹伸缩节或套筒伸缩节将定型管22拉伸至合适的位置，在实验结束后，可通过所述波纹伸缩节或套筒伸缩节将定型管22进行压缩收拢，减少其占有的空间，这样也便于对支架本体21进行收纳。

所述摄像装置安装部，为摄像装置在所述定型管22端部的安装提供了便利。该安装部也可有多种形式，比如可为卡座形式，也可为具有螺纹孔的安装座形式，等等。在本实用新型一实施例中，所述摄像装置安装部为吸盘。通过摄像装置上的一平面(比如摄像装置的背部平面)，与所述吸盘的吸附面相贴合，可快速方便地将摄像装置吸附在定型管22的端部，同时，吸盘通常由橡胶制成，其不会产生电磁等干扰信号，由此不易对摄像装置产生物理上的损伤和信号上的干扰。

为了便于对定型管22在支架本体21上的连接位置进行调整，在本实用新型一实施例中，所述定型管22的所述一端可上下调整地和/或可转动调整地连接在所述支架本体21上。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种杠杆平衡实验装置，其特征在于，包括：

底座，所述底座上设有立柱；

所述立柱上设有杠杆，所述杠杆的中心可转动地支撑在所述立柱上，所述杠杆上沿杠杆的长度方向设有刻度线及用于吊挂砝码钩的吊挂孔；

所述立柱上设有第一检测标志，所述杠杆的中心设有第二检测标志，所述杠杆处于平衡状态时，所述第一检测标志与所述第二检测标志相正对，所述杠杆处于非平衡状态时，所述第一检测标志与所述第二检测标志相错位。

2.根据权利要求1所述的杠杆平衡实验装置，其特征在于，所述第一检测标志为具有第一尖角的指示牌；所述第二检测标志为具有第二尖角的指示牌；

所述杠杆处于平衡状态时，所述第一检测标志的第一尖角与所述第二检测标志的第二尖角相正对，所述杠杆处于非平衡状态时，所述第一检测标志的第一尖角与所述第二检测标志的第二尖角相错位。

3.根据权利要求2所述的杠杆平衡实验装置，其特征在于，所述第一检测标志，和/或第二检测标志，为三角形、五角形或菱形指示牌。

4.根据权利要求2所述的杠杆平衡实验装置，其特征在于，所述第一检测标志上具有第一标志符号，所述第二检测标志上具有第二标志符号。

5.根据权利要求1所述的杠杆平衡实验装置，其特征在于，

所述杠杆的第一端设有第一螺杆，在第一螺杆上设有第一平衡螺母；所述杠杆的第二端设有第二螺杆，在第二螺杆上设有第二平衡螺母；

在所述杠杆的第一端靠近第一螺杆的位置处设有第三检测标志，在所述杠杆的第二端靠近第二螺杆的位置处设有第四检测标志。

6.根据权利要求5所述的杠杆平衡实验装置，其特征在于，所述第三检测标志为具有第三标志符号的指示牌，所述第四检测标志为具有第四标志符号的指示牌。

7.根据权利要求1所述的杠杆平衡实验装置，其特征在于，所述刻度线处标示有整数数字；

所述吊挂孔的数量为至少两个，吊挂孔与所述刻度线处的整数数字一一对应，且每个吊挂孔位于所对应的整数数字的下方。

8.根据权利要求1所述的杠杆平衡实验装置，其特征在于，在所述杠杆一端的吊挂孔上吊挂有第一吊挂砝码钩，所述第一吊挂砝码钩上吊挂有砝码；在所述杠杆另一端的吊挂孔上吊挂有第二吊挂砝码钩，所述第二吊挂砝码钩上也吊挂有砝码；其中，

所述第一吊挂砝码钩的上端和第二吊挂砝码钩的上端，分别具有第五检测标志；

所述砝码的外表面上具有标示砝码重量大小的数字标识。

9.一种实验设备，包括实验台，其特征在于，在所述实验台上设有权利要求1-8任一项所述的杠杆平衡实验装置；

在所述实验台上还设有摄像机支架，在所述摄像机支架上安装有用于对实验过程进行录像的摄像机。

10.根据权利要求9所述的实验设备，其特征在于，所述摄像机支架包括：支架本体和定型管，所述定型管的一端连接在所述支架本体上，另一端设有摄像装置安装部，所述摄像机安装在摄像装置安装部上。