CN215376684U - 物理课堂用分子力演示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及物理教学领域，公开了一种物理课堂用分子力演示装置，包括玻璃管、齿轮箱、后支架以及控制器，所述玻璃管固定安装在所述控制器上端面，所述齿轮箱同样固定安装在所述控制器上端面，所述齿轮箱位于所述玻璃管右侧，所述后支架转动安装在所述控制器后端面；所述玻璃管内部进行分子力演示，所述控制器内部装有微型处理器。本实用新型提供的装置能够形象的向同学们展示分子之间的受力情况，在由斥力与引力的转化过程中分子的受力大小，通过弹簧尾部的压力传感器向微型处理器反馈，并且由两个显示屏将分子的受力曲线图以及瞬时受力大小展示给同学们，既能降低老师的授课难度，也能够提高学生的学习效率。

Description

物理课堂用分子力演示装置

技术领域

本实用新型涉及物理教学领域，更具体而言，涉及物理课堂用分子力演示装置。

背景技术

目前，物理教学过程中，分子间的相互作用力关系是学生难以理解的物理知识之一，分子间作用力教学内容很抽象难理解，学生很难通过自己的认知去理解分子与分子之间的作用力为何会由引力转化为斥力，现有的教具大多数采用纯手动向学生展示分子之间的运动过程，无法向学生展示分子受力的细节，容易限制学生思维降低教学效率。

实用新型内容

本实用新型申请的物理课堂用分子力演示装置旨在至少解决现有技术中存在的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型的一个方面的技术方案提供了物理课堂用分子力演示装置，包括：玻璃管、齿轮箱、后支架以及控制器，所述玻璃管固定安装在所述控制器上端面，所述齿轮箱同样固定安装在所述控制器上端面，所述齿轮箱位于所述玻璃管右侧，所述后支架转动安装在所述控制器后端面；所述玻璃管内部进行分子力演示，所述控制器内部装有微型处理器。

本实用新型上述技术方案提供的物理课堂用分子力演示装置，本装置通过透明的玻璃管向学生展示分支之间的位置，通过控制器向同学们展示分子之间的受力状态以及受力曲线图，能够更加形象具体的将分子之间的斥力以及引力展示出来，给同学们创造更加优秀的学习环境，提高教学效率。

另外，本实用新型上述技术方案提供的物理课堂用分子力演示装置还具有如下技术特征：

作为本实用新型的一种优选方案，所述玻璃管内部转动安装有一根丝杠，所述丝杠外表面设有外螺纹，所述丝杠上安装有滑块，所述滑块中间设有螺纹孔，所述滑块通过内螺纹安装在所述丝杠之上，所述滑块左侧还安装有弹簧，所述弹簧左侧固定安装有第一分子模拟器，所述玻璃管内部最左端固定安装有第二分子模拟器，所述滑块移动到所述丝杠最左端时，所述滑块带动所述第一分子模拟器与所述第二分子模拟器相接触。

作为上述优选方案的改进，所述丝杠穿过所述玻璃管右端面直至所述玻璃管中间位置，所述玻璃管内部中间位置处设有限定环，所述限定环决定所述滑块在所述玻璃管内部的极限位置，所述玻璃管内部所述限定环左侧部分设有上下对称的滑轨，所述滑块外表面设有上下对称的滑槽，所述滑块依靠所述滑轨以及滑槽在所述玻璃管内部滑动。

作为上述优选方案的另一种改进，所述第一分子模拟器使用塑料材料，内部安装有磁铁，所述磁铁的磁极左右分布，所述第二分子模拟器也使用塑料材料，所述第二分子模拟器内部安装有电磁铁，所述电磁铁的磁极左右分布，所述第二分子模拟器上安装有距离传感器，所述距离传感器检测所述第一分子模拟器以及所述第二分子模拟器之间的距离，所述电磁铁的线圈与所述微型处理器电连接；所述弹簧底部安装有压力传感器，所述压力传感器与所述微型处理器电连接。

作为本实用新型的另一种优选方案，所述控制器左侧安装有第一显示屏，所述控制器右下角安装有第二显示屏，两个显示屏与所述微型处理器电连接。

作为上述优选方案的改进，所述丝杠最右端穿出所述玻璃管进入所述齿轮箱，所述齿轮箱内部安装有主动圆锥齿轮以及从动圆锥齿轮，所述从动圆锥齿轮与所述丝杠连接，所述主动圆锥齿轮与所述从动圆锥齿轮啮合，所述主动圆锥齿轮连接有转轮，所述转轮位于所述齿轮箱后侧，所述转轮带动所述主动圆锥齿轮转动，进一步通过所述从动圆锥齿轮带动所述丝杠转动。

作为上述优选方案的又一种改进，所述控制器后端面设有安装槽，所述安装槽内转动安装有后支架，所述后支架左右两侧各设有一个凸块，所述安装槽左右两侧对应位置各设有一个卡槽，所述凸块与卡槽配合将所述后支架固定在所述安装槽之中。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

根据本申请的装置，通过磁铁与电磁铁之间的吸引与排斥代替分子之间的大概的受力情况，并且能够通过弹簧与压力传感器将受力大小转化为数值，同时利用显示屏将受力曲线图以及受力大小展现出来，让同学们能够更加形象具体的理解分子之间的受力情况，本装置通过转轮带动圆锥齿轮进一步控制丝杠转动，从而实现两分子之间距离的把控，能够更准确的把控分子之间从引力到斥力的转变，给同学们提供更加准确的学习条件，提高学习效率。

附图说明

图1是本实用新型的实施例所述物理课堂用分子力演示装置等轴侧视图；

图2是本实用新型玻璃管内部的半剖视图；

图3是本实用新型滑块与玻璃管结构示意图；

图4是本实用新型控制器与后支架安装示意图；

图5是本实用新型模块控制图；

图6是本实用新型电路图。

其中，图1至图6中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1玻璃管、11丝杠、12滑块、121螺纹孔、122滑槽、13弹簧、14第一分子模拟器、15第二分子模拟器、16限定环、17滑轨、2齿轮箱、21从动圆锥齿轮、22主动圆锥齿轮、23转轮、3后支架、31凸块、4控制器、41第一显示屏、 42第二显示屏、43卡槽。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照附图1至图6描述根据本实用新型一些实施例的物理课堂用分子力演示装置。

如图1所示，根据本实用新型一些实施例提供的物理课堂用分子力演示装置，包括玻璃管1、齿轮箱2、后支架3以及控制器4。

其中，玻璃管1固定安装在控制器4上端面，齿轮箱2同样固定安装在控制器4上端面，齿轮箱2位于玻璃管1右侧，后支架3转动安装在控制器4后端面。

进一步地，玻璃管1内部进行分子力演示，控制器4内部装有微型处理器。

如图2所示，玻璃管1内部转动安装有一根丝杠11，丝杠11外表面设有外螺纹，丝杠11上安装有滑块12，滑块12中间设有螺纹孔121，滑块12通过内螺纹安装在丝杠11之上，滑块12左侧还安装有弹簧13，弹簧13左侧固定安装有第一分子模拟器14，玻璃管1内部最左端固定安装有第二分子模拟器15，滑块12移动到丝杠11最左端时，滑块12带动第一分子模拟器14与第二分子模拟器15相接触。丝杠11穿过玻璃管1右端面直至玻璃管1中间位置，玻璃管1 内部中间位置处设有限定环16，限定环16决定滑块12在玻璃管1内部的极限位置，玻璃管1内部限定环16左侧部分设有上下对称的滑轨17，滑块12外表面设有上下对称的滑槽122，滑块12依靠滑轨17以及滑槽122在玻璃管1内部滑动。丝杠11转动时，滑块12因为滑槽122以及滑轨17的限定无法转动从而与丝杠11产生螺纹移动，导致滑块12在玻璃管1内滑动，进一步通过弹簧13 带动第一分子模拟器14左右移动，与第二分子模拟器15互动，将分子之间的相对运动简化为直线方向的运动。

如图1所示，第一分子模拟器14使用塑料材料，内部安装有磁铁，磁铁的磁极左右分布，第二分子模拟器15也使用塑料材料，第二分子模拟器15内部安装有电磁铁，电磁铁的磁极左右分布，第二分子模拟器15上安装有距离传感器，距离传感器检测第一分子模拟器14以及第二分子模拟器15之间的距离，电磁铁的线圈与微型处理器电连接；弹簧13底部安装有压力传感器，压力传感器与微型处理器电连接。当距离传感器检测到第一分子模拟器14与第二分子模拟器15距离大于临界值时，电磁铁与磁铁表现为引力，通过压力传感器检测弹簧13所受拉力大小，当两分子模拟器距离小于临界值则电磁铁的线圈在微型处理器控制下反向通电，两分子模拟器之间表现为斥力，通过压力传感器检测弹簧13所述压力大小。压力传感器使用HX711AD传感器，距离传感器使用TCRT5000 传感器，微型处理器使用AT89C52单片机。

如图3所示，控制器4左侧安装有第一显示屏41，控制器4右下角安装有第二显示屏42，两个显示屏与微型处理器电连接。第一显示屏41面积较大将作为显示弹簧13的受力曲线图使用，第二显示屏42面积较小，用于显示弹簧13 的受力大小；将两分子之间的受力情况更清晰的向同学们展示。

如图5所示，丝杠11最右端穿出玻璃管1进入齿轮箱2，齿轮箱2内部安装有主动圆锥齿轮22以及从动圆锥齿轮21，从动圆锥齿轮21与丝杠11连接，主动圆锥齿轮22与从动圆锥齿轮21啮合，主动圆锥齿轮22连接有转轮23，转轮23位于齿轮箱2后侧，转轮23带动主动圆锥齿轮22转动，进一步通过从动圆锥齿轮21带动丝杠11转动。转轮23带动主动圆锥齿轮22，通过齿轮啮合带动从动圆锥齿轮21转动，然后带动丝杠11转动进一步通过滑块12控制第一分子模拟器14的运动，能够更加准确的控制两分子模拟器之间的距离。

如图4所示，控制器4后端面设有安装槽43，安装槽43内转动安装有后支架3，后支架3左右两侧各设有一个凸块31，安装槽43左右两侧对应位置各设有一个卡槽44，凸块31与卡槽44配合将后支架3固定在安装槽43之中。使用时将凸块31从卡槽44中掰出，不使用时用力压后支架3将凸块31压入卡槽44 内部完成后支架3的暂时固定，后支架3上端面应设有15°——45°的斜面，以便于限制后支架3与安装槽43之间的最大角度，避免因为后支架3与安装槽 43之间的角度过大导致装置稳定性变差。

使用方法：

从控制器4反面将后支架3用力从安装槽43之中掰出，转动到极限位置将装置放在桌面上，使用转轮23调整滑块12位置使第一分子模拟器14与第二分子模拟器15之间的距离最大，然后缓慢转动转轮23使两分子模拟器靠近，然后通过弹簧13感应两分子模拟器之间的受力，并且通过第一显示屏41与第二显示屏42观察压力传感器的受力曲线图以及瞬时受力大小，并且观察由引力变化为斥力的受力变化，待展示完成将两分子模拟器之间距离调整为最大，将后支架3重新固定在安装槽43之中。

在本实用新型中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性：术语“多个”是指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

在本实用新型中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“中”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对的限制。

Claims (7)

1.物理课堂用分子力演示装置，其特征在于：包括玻璃管(1)、齿轮箱(2)、后支架(3)以及控制器(4)，所述玻璃管(1)固定安装在所述控制器(4)上端面，所述齿轮箱(2)同样固定安装在所述控制器(4)上端面，所述齿轮箱(2)位于所述玻璃管(1)右侧，所述后支架(3)转动安装在所述控制器(4)后端面；所述玻璃管(1)内部进行分子力演示，所述控制器(4)内部装有微型处理器。

2.根据权利要求1中所述的物理课堂用分子力演示装置，其特征在于：所述玻璃管(1)内部转动安装有一根丝杠(11)，所述丝杠(11)外表面设有外螺纹，所述丝杠(11)上安装有滑块(12)，所述滑块(12)中间设有螺纹孔(121)，所述滑块(12)通过内螺纹安装在所述丝杠(11)之上，所述滑块(12)左侧还安装有弹簧(13)，所述弹簧(13)左侧固定安装有第一分子模拟器(14)，所述玻璃管(1)内部最左端固定安装有第二分子模拟器(15)，所述滑块(12)移动到所述丝杠(11)最左端时，所述滑块(12)带动所述第一分子模拟器(14)与所述第二分子模拟器(15)相接触。

3.根据权利要求2中所述的物理课堂用分子力演示装置，其特征在于：所述丝杠(11)穿过所述玻璃管(1)右端面直至所述玻璃管(1)中间位置，所述玻璃管(1)内部中间位置处设有限定环(16)，所述限定环(16)决定所述滑块(12)在所述玻璃管(1)内部的极限位置，所述玻璃管(1)内部所述限定环(16)左侧部分设有上下对称的滑轨(17)，所述滑块(12)外表面设有上下对称的滑槽(122)，所述滑块(12)依靠所述滑轨(17)以及所述滑槽(122)在所述玻璃管(1)内部滑动。

4.根据权利要求2中所述的物理课堂用分子力演示装置，其特征在于：所述第一分子模拟器(14)使用塑料材料，内部安装有磁铁，所述磁铁的磁极左右分布，所述第二分子模拟器(15)也使用塑料材料，所述第二分子模拟器(15)内部安装有电磁铁，所述电磁铁的磁极左右分布，所述第二分子模拟器(15)上安装有距离传感器，所述距离传感器检测所述第一分子模拟器(14)以及所述第二分子模拟器(15)之间的距离，所述电磁铁的线圈与所述微型处理器电连接；所述弹簧(13)安装有压力传感器，所述压力传感器与所述微型处理器电连接。

5.根据权利要求1中所述的物理课堂用分子力演示装置，其特征在于：所述控制器(4)左侧安装有第一显示屏(41)，所述控制器(4)右下角安装有第二显示屏(42)，两个显示屏与所述微型处理器电连接。

6.根据权利要求2中所述的物理课堂用分子力演示装置，其特征在于：所述丝杠(11)最右端穿出所述玻璃管(1)进入所述齿轮箱(2)，所述齿轮箱(2)内部安装有主动圆锥齿轮(22)以及从动圆锥齿轮(21)，所述从动圆锥齿轮(21)与所述丝杠(11)连接，所述主动圆锥齿轮(22)与所述从动圆锥齿轮(21)啮合，所述主动圆锥齿轮(22)连接有转轮(23)，所述转轮(23)位于所述齿轮箱(2)后侧，所述转轮(23)带动所述主动圆锥齿轮(22)转动，进一步通过所述从动圆锥齿轮(21)带动所述丝杠(11)转动。

7.根据权利要求1中所述的物理课堂用分子力演示装置，其特征在于：所述控制器(4)后端面设有安装槽(43)，所述安装槽(43)内转动安装有后支架(3)，所述后支架(3)左右两侧各设有一个凸块(31)，所述安装槽(43)左右两侧对应位置各设有一个卡槽(44)，所述凸块(31)与所述卡槽(44)配合将所述后支架(3)固定在所述安装槽(43)之中。

Images