CN209265790U - 一种弹簧实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种弹簧实验装置，涉及教学实验领域，包括底座，连接在底座上的伸缩杆、与伸缩杆远离底座一端相连的安装杆、一端连接在安装杆上的弹簧、与弹簧另一端连接的小球；所述伸缩杆上设置连接杆，所述连接杆一端与所述伸缩杆连接，所述连接杆另一端铰接挡板；所述挡板靠近所述连接杆的一端设置第一固定板，所述连接杆靠近所述挡板的一端设置第二固定板，所述第一固定板和所述第一固定板上开设贯穿孔，所述第一固定板通过设置插销穿过贯穿孔与所述第二固定板相连。通过拔出插销使挡板远离小球，从而使小球自由下落，不会由于人为操作时手部的抖动而影响小球的自由下落。

Description

一种弹簧实验装置

技术领域

本实用新型涉及一种教学仪器，更具体地说，它涉及一种弹簧实验装置。

背景技术

纵观历年来各地的物理高考题目，和小球碰撞弹簧有关的题目在考卷中往往占较大比例。弹簧实验是指小球碰到弹簧以后，弹簧由于受到小球作用力而形变收缩，当弹簧收缩到最大程度后，小球受到弹簧作用力反向运动整个过程中的运动状态和受力等等的变化。

弹簧实验都是直接利用小球撞击弹簧来观察弹簧的受力变化，这样观察到的整个运动状态相对于普通学生理解来说往往是困难的。现有技术中，通过将小球撞击弹簧的过程通过电子设备记录下来，直观地表现给学生看，加强了学生对于这个过程的理解。通过作用力和反作用力，将小球撞击弹簧的过程转化为小球自由落下通过绳索拉动弹簧的过程，然后用加速度传感器来测量弹簧与小球连接端的加速度变化，再通过F=mg转化为弹簧受力变化，从而将弹簧的受力过程转化为电子数据，直观地展示给学生，加强理解。

但是在将弹簧实验转化为电子数据记录时，小球的自由落体通过人工操控，会存在例如手抖等一定的人为误差，使实验丧失一定的精确性。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种弹簧实验装置，通过设置挡板来控制小球的自由下落，避免了人手动去释放小球，提高了实验的精确性。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种弹簧实验装置，包括底座，连接在底座上的伸缩杆、与伸缩杆远离底座一端相连的安装杆、一端连接在安装杆上的弹簧、与弹簧另一端连接的小球；所述伸缩杆上设置连接杆，所述连接杆一端与所述伸缩杆连接，所述连接杆另一端铰接挡板；所述挡板靠近所述连接杆的一端设置第一固定板，所述连接杆靠近所述挡板的一端设置第二固定板，所述第一固定板和所述第一固定板上开设贯穿孔，所述第一固定板通过设置插销穿过贯穿孔与所述第二固定板相连,使所述挡板与所述小球相抵触支撑。

通过采用上述技术方案，挡板转动到小球下方，挡板将连接在弹簧上的小球支撑住，用插销穿过第一固定板和第二固定板上的贯穿孔将挡板固定。当实验开始时，拔掉插销，使挡板自由落下，小球失去支撑，自由下落。通过挡板来控制小球的自由下落，可以避免人手动释放小球时手部的抖动对小球自由下落的影响，增加实验的准确性。

进一步的，所述伸缩杆包括内杆和外杆，所述外杆一端和底座相连，所述外杆另一端和所述内杆滑动连接，所述外杆内部开设空腔，所述外杆的内壁上关于轴线对称开设导位槽，所述外杆上沿外杆长度方向开设若干调节孔，所述调节孔与所述导位槽连通；所述内杆外侧壁沿长度方向且关于轴线对称设置导位凸块，所述导位凸块上靠近所述外杆的一侧开设螺纹孔；所述调节孔和所述螺纹孔内设置螺栓将所述外杆和所述内杆卡定。

通过采用上述技术方案，伸缩杆内杆可沿外杆上的导位槽滑动，从而调节伸缩杆的整体高度，当调到合适的高度后，再通过设置在调节孔和螺纹孔内的螺栓进行卡紧固定。不同种类的弹簧在相同受力情况下伸缩的长度不同，伸缩杆高度可调节可以使弹簧实验装置可以测量更多种类的弹簧，不会使弹簧在伸长过程中由于伸缩杆太短而使连接在弹簧一端的小球触碰到地面，使实验失败。

进一步的，所述安装杆靠近所述内杆的一端设置弹性件，所述弹性件包括弹性块和卡扣弹簧，所述安装杆靠近所述内杆的一端关于所述安装杆轴线对称开设凹槽，所述凹槽底部的安装杆上固定连接所述卡扣弹簧的一端，所述卡扣弹簧的另一端与所述弹性块连接，所述安装杆远离弹性件且与所述弹性件之间的距离等于所述内杆宽度的位置设置卡定凸起；所述内杆靠近所述安装杆的一端开设通孔，所述安装杆穿过通孔并通过弹性块和卡定凸起将安装杆卡定在内杆上。

通过采用上述技术手段，安装杆可以通过弹性块在凹槽内的滑动将安装杆从内杆上取下或者装上，安装和拆卸非常方便快捷，卡定凸起可以使安装杆在水平方向上安装杆不会滑移，更加稳固。整个装置携带更加方便，更加有利于老师带到课堂上讲课。

进一步的，所述底座上开设卡接槽，所述卡接槽关于中心对称开设卡定槽，所述卡定槽和所述卡接槽连通，所述卡接槽内的底座侧壁上沿周向开设环形槽，所述环形槽与所述卡定槽和所述卡接槽连通；所述伸缩杆一端外壁上设置卡定凸块，所述卡定凸块关于所述伸缩杆轴线对称；所述卡定凸块卡定在所述环形槽中，与所述环形槽侧壁相抵触使所述伸缩杆与所述底座卡定。

通过采用上述技术方案，伸缩杆可以通过将卡定凸块和卡定槽对应卡接，使伸缩杆与卡接槽卡接插入，然后转动伸缩杆将卡定凸块卡定在环形槽中，使底座和伸缩杆得到固定，在需要使用时和不需要使用时伸缩杆的安装拆卸都很简单，拆卸后方便教学时老师携带。

进一步的，所述安装杆一端设置弹簧测力计，所述弹簧测力计一端与安装杆连接，另一端与所述弹簧一端连接。

通过采用上述技术方案，弹簧测力计可以测量弹簧上所受到拉力大小，在调节初始点的时候，为保持小球与弹簧之间不存在拉力，可以通过观察弹簧测力计上的读数来获得弹簧的状态，减小人为设置初始点时弹簧上可能存一定弹力的误差，使实验更加准确。

进一步的，所述弹簧靠近所述小球的一端设置挂钩，所述小球上设置吊环，所述吊环与所述挂钩配合连接。

通过采用上述技术方案，小球可以通过连接在小球自身上的吊环和连接在弹簧一端的挂钩使小球可以便捷更替，更替不同质量的小球即改变了弹簧上的受力大小，可以在不同的受力大小情况下测量弹簧受力变化的情况。

进一步的，所述连接杆靠近所述伸缩杆的一端设置套接环，所述套接环远离所述连接杆的一端开设固定孔，所述固定孔内设置内螺纹，所述套接环与所述伸缩杆套接并通过在固定孔中设置螺栓固定。

通过采用上述技术方案，连接杆通过套接在伸缩杆上的套接环可以调节自身的高度，从而使连接在连接杆一端的挡板可以在更换不同的弹簧或小球时都能调节到可以支撑小球的位置，调节方式简单快捷。

进一步的，所述挡板远离所述小球一侧设置拉伸弹簧，所述连接杆下方设置连接板，所述连接板一端固定连接所述连接杆，所述挡板远离所述小球一侧设置拉伸弹簧，所述拉伸弹簧一端固定连接在所述挡板上，所述拉伸弹簧另一端固定连接所述连接板。

通过采用上述技术方案，拉伸弹簧在挡板支撑小球时处于拉伸状态，当挡板上的插销拔出后，拉伸弹簧对挡板有一个拉力作用，使挡板比自身自由翻转更加快速地转回靠近连接板的位置，使小球尽可能地在初始状态处于自由落体过程，不会受到挡板的干扰。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：

(1)通过设置挡板使连接在弹簧上的小球在初始状态时可以避免人手动释放小球时手部自然抖动对小球的影响，使小球可以保持自由落体状态，使整个实验测得的数据图像更加具有准确性；

(2)通过设置伸缩杆使弹簧实验装置可以测量不同的弹簧受力情况变化或者对不同大小力作用时的受力情况变化，使弹簧不会由于高度原因而使小球触及底面而使实验失败；

(3)通过设置可卡接拆卸安装的底座，使弹簧实验装置易于收纳携带，并且安装方便快捷，便于老师在教学时的使用。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构图；

图2为本实用新型图1的关于A-A方向的剖面图。

附图标记: 1、底座；11、卡接槽；12、卡定槽；13、环形槽；14、卡定凸块；2、伸缩杆；21、内杆；22、外杆；221、卡接孔；23、导位槽；24、调节孔；25、导位凸块；26、卡紧孔；3、安装杆；31、弹性件；32、弹性块；33、卡扣弹簧；34、凹槽；35、通孔；36、弹簧测力计；37、卡定凸起；4、弹簧； 41、挂钩；5、小球；51、吊环；6、挡板；61、连接杆；62、第一固定板；63、第二固定板；64、插销；65、拉伸弹簧；66、套接环；67、固定孔；68、连接板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型进行详细描述。

参照图1，一种弹簧实验装置，包括底座 1、伸缩杆2、安装杆3、弹簧4和小球5。伸缩杆2一端与底座 1相连接，伸缩杆2另一端与安装杆3一端相连接，安装杆3另一端连接弹簧4一端，弹簧4另一端连接小球5。

参考图2，底座 1上在底座 1中心开设卡接槽11，于卡接槽11中心对称的两侧的底座 1上开设卡定槽12，卡定槽12与卡接槽11连通。卡接槽11内壁的底座 1上开设有环形槽13，环形槽13位于卡定槽12下方且与卡定槽12和卡接槽11连通。伸缩杆2包括外杆22和内杆21，外杆22上靠近底座 1的一端关于伸缩杆2轴线对称设置有卡定凸块14。卡定凸块14和卡定槽12卡接，并且卡定凸块14通过卡定槽12进入环形槽13，转动外杆22，卡定凸块14和环形槽13侧壁抵触，使外杆22和底座 1卡定相连。

参考图2，外杆22内开设空腔，外杆22远离底座1的一端开设卡接孔221，卡接孔221和空腔连通，外杆22的内壁上关于伸缩杆2轴线对称设置有导位槽23，外杆22上沿外杆22长度方向开设5个调节孔24，调节孔24与导位槽23连通。内杆21靠近底座1的一端在内杆21外壁上关于伸缩杆2轴线对称设置导位凸块25，导位凸块25上背离内杆21的一侧上开设与螺纹孔26；内杆21通过导位凸块25和外杆22上的导位槽23对应卡接，并通过设置穿过调节孔24和螺纹孔26的螺栓将两者固定。

参考图2，内杆21远离底座1的一端与安装杆3一端连接。安装杆3靠近伸缩杆2的一端设置有弹性件31，弹性件31包括卡扣弹簧433和弹性块32，安装杆3靠近伸缩杆2的一端关于安装杆3轴线对称开设凹槽34，凹槽34内底部的安装杆3上固定连接卡扣弹簧433一端，卡扣弹簧433另一端固定连接弹性块32，弹性块32可在凹槽34内滑动。安装杆3上设置卡定凸起37，卡定凸起37远离弹性件31，且卡定凸起37与卡定件之间的距离等于内杆21宽度。内杆21靠近安装杆3的一端开设一个通孔35，安装杆3穿过通孔35并通过弹性块32与内杆21卡定。

参考图1，安装杆3远离内杆21的一端上安装有弹簧测力计36，弹簧测力计36一端固定连接在安装杆3上，弹簧测力计36另一端与弹簧4一端连接。弹簧4远离安装杆3的一端设置有挂钩 41，小球5上安装有吊环51，弹簧4和小球5通过挂钩41和吊环51连接。

参考图2，小球5下方设置有挡板6。挡板6通过一根连接杆61连接在内杆21上。连接杆61靠近内杆21的一端设置套接环66，套接环66远离连接杆61的一端开设有固定孔67，固定孔67与内杆21侧面垂直，固定孔67内设置有内螺纹，连接杆61通过套接环66与内杆21套接，并通过在固定孔67中设置调节螺栓来固定套接环66和内杆21。

参考图2，连接杆61远离伸缩杆2的一端铰接挡板6，挡板6靠近连接杆61的一端设置有第一固定板62，连接板68上靠近挡板6的一端设置有第二固定板63，第一固定板62和第二固定板63上分别开设贯穿孔，第一固定板62和第二固定板63上的贯穿孔在同一水平面上，第一固定板62和第二固定板63上的贯穿孔内设置插销64，插销64将挡板6固定。挡板6远离安装杆3的一侧设置拉伸弹簧65，拉伸弹簧65一端和挡板6相连，拉伸弹簧65另一端和连接板68相连。

工作过程：弹簧装置实验时，首先将外杆22的卡定凸块14和底座1上的卡定槽12相对应卡接，当卡定凸块1穿过卡定槽12进入环形槽13中，转动外杆22，使卡定凸块14沿环形槽13滑动，从而使外杆22与底座1固定。然后将内杆21的导位凸块25和外杆22上的导位槽23对应卡接，内杆21通过导位凸块25在导位槽23上滑移。调节内杆21高度，以适应不用质量的小球5对弹簧4的拉力对弹簧4伸长长度的不用，调节内杆21的导位凸块25的螺纹孔26和外杆22上从下往上的第3个调节孔24对应，然后插入螺栓卡紧固定。然后将套接环66套入内杆21，转动挡板6，使挡板6上的第一固定板62和连接杆61上的第二固定板63在同一水平面上，转动过程中，拉伸弹簧654被拉伸，将插销64通过第一固定板62和第二固定板63的贯穿孔，使挡板6与连接板68固定。接着，按压安装杆3上的弹性块32，使弹性块32被压入凹槽34内，然后将安装杆3插入内杆21的通孔35，当安装杆3通过通孔35，弹性块32被卡扣弹簧433抵出凹槽34，弹性块32和卡定凸起37将安装杆3卡定。

安装杆3远离弹性件31的一端的弹簧测力计36上挂上弹簧4，在弹簧4远离安装杆3的一端安装加速度传感器，然后将小球5通过吊环51与弹簧4另一端挂钩 41相连。调节套接环66的位置，使挡板6支撑住小球5，并使弹簧测力计36示数刚好为0，然后用螺栓通过套接环66上的固定孔67将套接环66固定。

在测量弹簧4弹力变化时，拔动插销64，使挡板6在重力作用和拉伸弹簧65的拉力作用下翻转，小球5失去支撑自由下落，弹簧4上弹力开始变化，加速度传感器测得弹力变化。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种弹簧实验装置，其特征在于，包括底座(1)，连接在底座(1)上的伸缩杆(2)、与伸缩杆(2)远离底座(1)一端相连的安装杆(3)、一端连接在安装杆(3)上的弹簧(4)、与弹簧(4)另一端连接的小球(5)；所述伸缩杆(2)上设置连接杆(61)，所述连接杆(61)一端与所述伸缩杆(2)连接，所述连接杆(61)另一端铰接挡板(6)；所述挡板(6)靠近所述连接杆(61)的一端设置第一固定板(62)，所述连接杆(61)靠近所述挡板(6)的一端设置第二固定板(63)，所述第一固定板(62)和所述第一固定板(62)上开设贯穿孔，所述第一固定板(62)通过设置插销(64)穿过贯穿孔与所述第二固定板(63)相连，使所述挡板(6)与所述小球(5)相抵触支撑。

2.根据权利要求1所述的一种弹簧实验装置，其特征在于，所述伸缩杆(2)包括内杆(21)和外杆(22)，所述外杆(22)一端和底座(1)相连，所述外杆(22)另一端和所述内杆(21)滑动连接，所述外杆(22)内部开设空腔，所述外杆(22)的内壁上关于轴线对称开设导位槽(23)，所述外杆(22)上沿外杆(22)长度方向开设若干调节孔(24)，所述调节孔(24)与所述导位槽(23)连通；所述内杆(21)外侧壁沿长度方向且关于轴线对称设置导位凸块(25)，所述导位凸块(25)上靠近所述外杆(22)的一侧开设螺纹孔(26)；所述调节孔(24)和所述螺纹孔(26)内设置螺栓将所述外杆(22)和所述内杆(21)卡定。

3.根据权利要求2所述的一种弹簧实验装置，其特征在于，所述安装杆(3)靠近所述内杆(21)的一端设置弹性件(31)，所述弹性件(31)包括弹性块(32)和卡扣弹簧(33)，所述安装杆(3)靠近所述内杆(21)的一端关于所述安装杆(3)轴线对称开设凹槽(34)，所述凹槽(34)底部的安装杆(3)上固定连接所述卡扣弹簧(33)的一端，所述卡扣弹簧(33)的另一端与所述弹性块(32)连接，所述安装杆(3)远离弹性件(31)且与所述弹性件(31)之间的距离等于所述内杆(21)宽度的位置设置卡定凸起(37)；所述内杆(21)靠近所述安装杆(3)的一端开设通孔(35)，所述安装杆(3)穿过通孔(35)并通过弹性块(32)和卡定凸起(37)将安装杆(3)卡定在内杆(21)上。

4.根据权利要求1所述的一种弹簧实验装置，其特征在于，所述底座(1)上开设卡接槽(11)，所述卡接槽(11)关于中心对称开设卡定槽(12)，所述卡定槽(12)和所述卡接槽(11)连通，所述卡接槽(11)内的底座(1)侧壁上沿周向开设环形槽(13)，所述环形槽(13)与所述卡定槽(12)和所述卡接槽(11)连通；所述伸缩杆(2)一端外壁上设置卡定凸块(14)，所述卡定凸块(14)关于所述伸缩杆(2)轴线对称；所述卡定凸块(14)卡定在所述环形槽(13)中，与所述环形槽(13)侧壁相抵触使所述伸缩杆(2)与所述底座(1)卡定。

5.根据权利要求1所述的一种弹簧实验装置，其特征在于，所述安装杆(3)一端设置弹簧测力计(36)，所述弹簧测力计(36)一端与安装杆(3)连接，另一端与所述弹簧(4)一端连接。

6.根据权利要求1所述的一种弹簧实验装置，其特征在于，所述弹簧(4)靠近所述小球(5)的一端设置挂钩(41)，所述小球(5)上设置吊环(51)，所述吊环(51)与所述挂钩(41)配合连接。

7.根据权利要求1所述的一种弹簧实验装置，其特征在于，所述连接杆(61)靠近所述伸缩杆(2)的一端设置套接环(66)，所述套接环(66)远离所述连接杆(61)的一端开设固定孔(67)，所述固定孔(67)内设置内螺纹，所述套接环(66)与所述伸缩杆(2)套接并通过在固定孔(67)中设置螺栓固定。

8.根据权利要求1所述的一种弹簧实验装置，其特征在于，所述连接杆(61)下方设置连接板(68)，所述连接板(68)一端固定连接所述连接杆(61)，所述挡板(6)远离所述小球(5)一侧设置拉伸弹簧(65)，所述拉伸弹簧(65)一端固定连接在所述挡板(6)上，所述拉伸弹簧(65)另一端固定连接所述连接板(68)。