CN210743347U - 物理重力实验模拟装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及教育或演示用具的领域，具体涉及一种物理重力实验模拟装置。包括底座，所述底座上表面设有气囊，所述底座两侧设有支撑板，所述支撑板上均开设有滑槽，所述滑槽竖直滑动配合有升降架，所述支撑板相对一侧均设有若干固定块，且固定块设置在升降架的两侧，所述升降架的底部卡接有放置件，放置件能固定放置在固定块上，所述升降架上设有夹持件，夹持件包括固定杆、第一连板和第二连板，第一连板与第二连板均与固定杆转动连接，第一连板、第二连板的底部均设有盛物板，所述支撑板上设有与气囊连通的气压计量管，且连通处设有进气单向阀。采用本方案用于物理实验，可以直观清楚的展现出重力做功的值。

Description

物理重力实验模拟装置

技术领域

本实用新型涉及教育或演示用具的领域，具体涉及一种物理重力实验模拟装置。

背景技术

物体由于地球的吸引而受到的力叫重力，重力的施力物体是地心。重力的计算公式是：G=m·g，g为重力系数，而重力做功的计算公式为：W=G·h=m·g·h，其中m为物体质量，g为重力系数，h为高度。

在物理实验中很多参数不够具体形象，在实验讲解时较为抽象，不容易加深学生的印象。常用的讲授方式是，使用气囊托垫，讲师手持物件处于脱垫的正上方，然后让物件自由下落，通过观察托垫的形变来让学生来理解重力做功的强弱。

但上述方式中，通过托垫的形变来观察物件的重力做功较为抽象模糊，不够直观具体。

实用新型内容

本实用新型意在提供一种能够方便学生直观具体观察物件重力做功的物理重力实验模拟装置。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

物理重力实验模拟装置，包括底座，所述底座上表面设有气囊，所述底座两侧设有支撑板，所述支撑板上均开设有滑槽，所述滑槽竖直滑动配合有升降架，所述支撑板相对一侧均设有若干固定块，且固定块设置在升降架的两侧，所述支撑板的底部设有能固定在固定块上的放置件，所述升降架的中部设有固定杆，固定杆上转动连接有第一连板与第二连板，所述第一连板、第二连板的底部均设有盛物板，所述支撑板上设有与气囊连通的气压计量管，且连通处设有进气单向阀。

本实用新型的原理以及有益效果：

(1)对气囊充气，通过转动第一连板与第二连板，让第一连板和第二连板底部的盛物板相抵，将物件放置在盛物板上，然后将第一连板和第二连板朝相互远离的一侧转动，让物件不再受到盛物板的支撑力，呈自由落体下落到气囊上，气囊受到压力形变，气囊内的压强增大，从而将气囊中的气体压入进气压计量管中，学生通过读取气压计量管上的数值，就可以清楚直观的得出物件的重力做功。

(2)通过调节升降架的高度，从而多次可以进行多次的实验，操作简单、方便，更容易让学生进行重力的模拟实验，让学生加深对公式的理解。

相较于传统的操作方式而言，本申请文件能够具体直观的对物件的重力做功进行观察，得出一个较为准确的数值，同时，升降架的高度调节简单方便，方便学生可以多次进行重力实验模拟，从而可以让学生进一步加深对重力做功公式的理解。

进一步，所述升降架包括上框架和下木板，所述上框架与下木板之间固接有连接杆，所述下木板设有两块分别与两侧支撑板上的滑槽竖直滑动连接，所述下木板上表面均开有凹槽，所述凹槽内均水平滑动连接有闭合板，闭合板相对的两端分别设有电磁铁和永磁铁，闭合板相互远离的两端均设有与下木板固接的复位弹簧，所述闭合板上均设有系绳柱，所述第一连板与第二连板的端部均设有拉绳，所述拉绳的另一端缠绕在系绳柱上。

有益效果：通过对电磁铁通电，使得电磁铁与永磁铁吸引，让闭合板相抵。在进行实验模拟时，只需要对电磁铁进行断电，从而让闭合板在复位弹簧的作用下，进行复位，使得闭合板带动拉绳拉动第一连板和第二连板。相对比于传统方案中，实验者用手举着物件下落，本方案更省力。

进一步，所述第一连板和第二连板组成X型，所述固定杆位于第一连板与第二连板的相交处。

有益效果：利用杠杆结构的原理，达到操作更加省力的效果。

进一步，所述盛物板的两侧设有阻拦板。

有益效果：避免物件在未开始实验模拟时，发生掉落。

进一步，所述下木板的长度为上框架长度的1/4~2/5。

有益效果：即为物件下落留下了足够的宽度，也能够避免闭合板滑出长度过长，使得闭合板断裂。

进一步，所述固定块对应有刻度值，所述刻度值从下向上依次增大。

有益效果：方便实验者读取实验高度。

进一步，所述放置件为条形块，所述条形块远离固定块一端上部开设有能与下木板卡接的槽口。

有益效果：对升降架进行充分的固定，避免升降架发生偏移。

进一步，所述气压计量管的下部开设有出气口，所述出气口内设有出气阀，所述支撑板上还固定连接有哨子，所述哨子的进气口与出气口连通。

有益效果：提醒实验者，气体已经完全排放。

进一步，所述底座的底面设有防滑层。

有益效果：避免实验模拟时，装置滑动，造成误差的出现。

进一步，所述气囊内设置有气体压力传感器，压力传感器电连接有控制器，所述支撑板上固接有显示器，所述控制器与显示器电连接。

有益效果：通过物件挤压气囊，气囊内的压强变大，触发气体压力传感器，通过控制器将测量的读数通过显示器展示出来。

附图说明

图1为本实施例一物理重力实验模拟装置的轴测图；

图2为图1的正视图；

图3为图1中电磁铁与永磁体相吸时的局部轴向剖视图；

图4为图1中条形块卡接下木板的局部轴向剖视图；

图5为图1水平旋转180°的轴测图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：底座1、支撑板2、固定块201、气压计量管202、滑槽203、升降架3、上框架301、下木板302、第一闭合板303、第二闭合板3031、电磁铁304、永磁铁305、复位弹簧306、系绳柱307、拉绳308、夹持件4、第一连板401、第二连板402、盛物板403、阻拦板404、连接杆5、条形块6、气囊7。

实施例一：

物理重力实验模拟装置，基本如图1、图2所示，包括底座1，底座1的底面粘接有防滑层，底座1的上表面固接有气囊7，底座1的左右两侧均通过紧固螺栓固接有竖直设置的支撑板2，支撑板2相对一侧均开设有竖向设置的滑槽203，滑槽203位于支撑板2的中部，滑槽203内竖直滑动配合有升降架3。

支撑板2相对一侧的侧壁上均固接有固定块201，固定块201位于滑槽203的一侧，且竖直等距排列，固定块201上刻有对应的高度数值，位于最底端固定块201上的数值最低，最顶端固定块201上的数值最高，例如最底端固定块201上的数值为10CM，最顶端固定块201上的数值为100CM。结合图1和图5所示，位于两块支撑板2上的固定块201分别位于升降架3的两侧。

支撑板2的相对一侧还固定连接有一根竖直的气压计量管202，气压计量管202由玻璃制成，气压计量管202的底部与气囊7连通，且连通处还设置有进气单向阀。气压计量管202内水平设置有滑片，滑片位于连通处的上方，当滑片受到气体推力时可以向上移动。气压计量管202的下部右侧设有出气口，且出气口内设置有出气阀，支撑板2上还固接有哨子，哨子的进气口与气压计量管202的出气口连通。

升降架3包括上框架301与下木板302，上框架301位于下木板302的上方，上框架301与下木板302之间固定连接有若干根横截面为圆形的连接杆5。下木板302设置有两块，关于上框架301的纵轴线对称设置。上框架301与下木板302均能够和滑槽203竖直滑动配合。上框架301的长度等于两侧支撑板2上的滑槽203之间的水平距离，下木板302的长度为上框架301长度的1/4~2/5，在本实施例中上框架301的长度45CM，下木板302的长度为18CM。下木板302的上部均开设有凹槽，凹槽内均水平滑动连接有闭合板，位于左侧的闭合板为第一闭合板303，位于右侧的闭合板为第二闭合板3031，第一闭合板303与第二闭合板3031相互远离的一端均设有和下木板302固接的复位弹簧306。结合图3所示，第一闭合板303右端固接有电磁铁304、第二闭合板3031的左端固接有永磁铁305，位于左侧的支撑板2左侧壁上固接有与电磁铁304电连接的电源开关，第一闭合板303与第二闭合板3031在电磁铁304与永磁铁305的作用下能相抵。

结合图4所示，两块下木板302靠近滑槽203的一端均卡接有放置件，具体为：放置件为条形块6，条形块6的一端放置在支撑板2的固定块201上，另一端开设有槽口，通过槽口与下木板302的底板卡接。

上框架301的中部固接有固定杆，固定杆上转动连接有夹持件4，夹持件4包括第一连板401和第二连板402，第一连板401中部开设有供第二连板402通过的空槽，第一连板401与第二连板402组成X型，第一连板401与第二连板402的底部均焊接有盛物板403，当盛物板403呈水平状态时，两块盛物板403恰好相抵，并且盛物板403的两侧还焊接有用于阻挡物件滚落的阻拦板404。

第一连板401和第二连板402顶部相背一端均固接有拉绳308，第一闭合板303与第二闭合板3031的上表面还分别焊接有系绳柱307，第一连板401上的拉绳308缠绕在第一闭合板303的系绳柱307上、第二连板402上的拉绳308缠绕在第二闭合板3031的系绳柱307上。

具体实施过程如下：

在开始使用时，检测气囊7中的膨胀情况，对松弛的气囊7进行充气。首先，调节升降架3的高度，取下条形块6，拉动上框架301沿滑槽203竖直方向进行滑动，选取想要进行实验模拟的高度，然后将条形块6的槽口沿下木板302的底部卡接，将两块条形块6分别放置在两侧支撑板2对应的固定块201上，从而使得条形块6与固定块201的相抵对升降架3进行限位固定，让升降架3不发生移动；然后，启动电源开关，朝右拉出第一闭合板303、朝左拉出第二闭合板3031，使得第一闭合板303与第二闭合板3031在电磁铁304、永磁铁305的作用下，吸引相抵；

用户手动夹持第一连板401、第二连板402，让两块盛物板403能够相抵，将需要进行试验模拟的物件放置在盛物板403内；然后，切断电源，使得第一闭合板303与第二闭合板3031在复位弹簧306的作用复位，第一闭合板303拉动第一连板401朝左下侧移动、第二闭合板3031拉动第二连板402右下侧移动，从而在第一闭合板303、第二闭合板3031复位时，盛物板403恰好不再对物件进行支撑，从而让物件做自由落体运动，物件下落挤压气囊7，使得气囊7内部的压强增大，使得气囊7内部压强大于气压计量管202中的压强，气体进入到气压计量管202中，推动滑片上移，最终维持在一定的高度上，即为物件重力做功的大概数值。

待实验结束后，打开出气阀，将气压计量管202中的气体排出，在排出的过程中哨子会一直发声，待声音停止后，即提醒人员放气步骤结束。

实施例二：

实施例二与实施例一的区别在于：在气囊7中设置有气体压力传感器，具体的型号为：GAMICOS- GPT230，测量的范围在0~100bar，精度为-0.5%FS~+0.5%FS,工作温度在-30℃~80℃，输出电流在0.5~4.5VDC,响应时间为10ms。气压压力传感器电连接有控制器。支撑板2上固接有显示器，具体的型号为：西门子- TD200TD400C。

具体实施过程如下：

物件挤压气囊7后，气囊7内的压强增大，从而触发气囊7中的气体压力传感器，气体压力传感器将信号传递给控制器，控制器将信号传递给显示器，从而在显示器上显示测得的数值。

Claims (10)

1.物理重力实验模拟装置，其特征在于：包括底座，所述底座上表面设有气囊，所述底座两侧设有支撑板，所述支撑板上均开设有滑槽，所述滑槽竖直滑动配合有升降架，所述支撑板相对一侧均设有若干固定块，且固定块设置在升降架的两侧，所述升降架的底部卡接有放置件，放置件能固定放置在固定块上，所述升降架上设有夹持件，夹持件包括固定杆、第一连板和第二连板，第一连板与第二连板均与固定杆转动连接，第一连板、第二连板的底部均设有盛物板，所述支撑板上设有与气囊连通的气压计量管，且连通处设有进气单向阀。

2.如权利要求1所述的物理重力实验模拟装置，其特征在于：所述升降架包括上框架和下木板，所述上框架与下木板之间固接有连接杆，所述下木板设有两块分别与两侧支撑板上的滑槽竖直滑动连接，所述下木板上表面均开有凹槽，所述凹槽内均水平滑动连接有闭合板，闭合板相对的两端分别设有电磁铁和永磁铁，闭合板相互远离的两端均设有与下木板固接的复位弹簧，所述闭合板上均设有系绳柱，所述第一连板与第二连板的端部均设有拉绳，所述拉绳的另一端缠绕在系绳柱上。

3.如权利要求2所述的物理重力实验模拟装置，其特征在于：所述第一连板和第二连板组成X型，所述固定杆位于第一连板与第二连板的相交处。

4.如权利要求3所述的物理重力实验模拟装置，其特征在于：所述盛物板的两侧设有阻拦板。

5.如权利要求4所述的物理重力实验模拟装置，其特征在于：所述下木板的长度为上框架长度的1/4~2/5。

6.如权利要求5所述的物理重力实验模拟装置，其特征在于：所述固定块对应有刻度值，所述刻度值从下向上依次增大。

7.如权利要求1~6任意一项所述的物理重力实验模拟装置，其特征在于：所述放置件为条形块，所述条形块远离固定块一端上部开设有能与下木板卡接的槽口。

8.如权利要求1所述的物理重力实验模拟装置，其特征在于：所述气压计量管的下部开设有出气口，所述出气口内设有出气阀，所述支撑板上还固定连接有哨子，所述哨子的进气口与出气口连通。

9.如权利要求1所述的物理重力实验模拟装置，其特征在于：所述底座的底面设有防滑层。

10.如权利要求9所述的物理重力实验模拟装置，其特征在于：所述气囊内设置有气体压力传感器，压力传感器电连接有控制器，所述支撑板上固接有显示器，所述控制器与显示器电连接。

Images