本實用新型涉及一種實驗裝置，特別是涉及一種用于力學實驗的裝置。

背景技術(shù)：

在中學物理中，力學是十分重要的學習內(nèi)容，其中摩擦力的理論、實踐、實驗又是整個中學物理中非常重要的組成部分。在關(guān)于摩擦力的學習中，自鎖又是一個重要現(xiàn)象，研究自鎖對于理解摩擦力、重力等理論是具有相當大的幫助的。

目前，對于自鎖現(xiàn)象的教學，老師大多通過結(jié)合實際的自然現(xiàn)象和生活常識來進行講解，但是，由于學生的抽象和關(guān)聯(lián)能力本來就不夠完善，這就導(dǎo)致學生對于自鎖現(xiàn)象的理解始終存在較大的難度。

針對上述問題，目前在實際教學中已經(jīng)開始使用相關(guān)可以模擬自鎖及解鎖現(xiàn)象的實驗裝置，通過這些實驗裝置的實際演示、模擬，可以加深學生的理解及印象，提升教學效果。

目前，具有這種功能的實驗技術(shù)主要有：

專利號為CN201410346474.1，名為摩擦自鎖原理教學實驗裝置及其實驗方法。其主要通過將有機玻璃滑塊放置在有機玻璃斜板上，然后將有機玻璃斜板一端抬高，使有機玻璃斜板形成斜面，當斜面的斜度達到滑塊的自鎖角度后，滑塊就會滑動。這個過程中能夠直觀地演示自鎖及解鎖現(xiàn)象，但是其教學效果很有限，學生無法通過該實驗裝置計算相關(guān)的摩擦力、滑塊對滑板壓力、重力分力等。由于沒有實際的計算、理論分析等步驟，導(dǎo)致學生雖然理解了自鎖現(xiàn)象，但是，涉及到計算、分析等內(nèi)容還是其一個難點。

專利號為CN200710039777.9，名為一種摩擦力測定實驗裝置的中國實用新型專利中，也公開了與上述實驗裝置類似的技術(shù)。

專利號為CN201210413462.7，用于散粒體物料摩擦角和摩擦系數(shù)測量的斜面儀裝置的中國實用新型專利中，公開了即可采集散粒體物料自鎖解鎖時的相關(guān)數(shù)據(jù)，以方便進行摩擦力計算。但是，這種結(jié)構(gòu)只適合單一的自鎖研究，而且精度不高。

綜合上述，申請人認為，目前缺乏一種可以采集解鎖時計算物體摩擦力的相關(guān)數(shù)據(jù)，這樣即能夠讓學生直觀地理解自鎖及解鎖現(xiàn)象，又能通過采集數(shù)據(jù)進行相關(guān)計算，將理論重新引用到實踐中，提高教學效果。另外，基于節(jié)約器材購買成本的考慮，故申請人認為，需要一種能夠進行多種力學實驗的實驗裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種力學綜合實驗裝置，其能夠采集滑塊解鎖時用于計算滑塊摩擦力的數(shù)據(jù)且還能夠進行多種力學實驗。

本實用新型提供了一種基于上述實驗裝置的實驗方法。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種力學綜合實驗裝置，包括，殼體、頂板、實驗載板，所述的實驗載板兩端分別設(shè)有載板鉸接板和載板鉸接塊，所述的載板鉸接板通過第七軸體與第二支撐板的支撐板鉸接塊裝配并形成鉸接結(jié)構(gòu)；

所述的第二支撐板在遠離支撐板鉸接塊一端上設(shè)有支撐板連接塊，第六軸體穿過支撐板連接塊上的通孔與支撐板連接塊裝配，所述的第六軸體兩端分別固定有第六齒輪和第六副齒輪；

所述的第六齒輪上下兩端分別與第四同步齒帶和第三齒條嚙合，且所述的第六齒輪可與第四同步齒帶和第三齒條嚙合轉(zhuǎn)動；

所述的第六副齒輪兩端分別與第四副同步齒帶和第三副齒條嚙合，且所述的第六副齒輪可與第四副同步齒帶和第三副齒條嚙合轉(zhuǎn)動；

所述的第四同步齒帶兩端分別與第五帶輪和第八帶輪配合并形成帶傳動結(jié)構(gòu)；

所述的第五帶輪固定在第五軸體一端，所述的第五軸體另一端固定有第五副帶輪；

所述的第八帶輪固定在第八軸體一端，所述的第八軸體另一端固定有第八副帶輪；

所述的第五副帶輪和第八副帶輪分別與第四同步齒帶兩端配合并形成帶傳動結(jié)構(gòu)；

所述的第五軸體靠近第五帶輪一端上還設(shè)有花鍵軸部分，所述的花鍵軸部分上套有切換筒，所述的切換筒上套有從動帶輪，所述的從動帶輪通過動力皮帶與主動帶輪配合形成帶傳動結(jié)構(gòu)；

所述的主動帶輪固定在第四軸體上，所述的第四軸體上還設(shè)有第四帶輪和第四副帶輪、主動齒輪；

所述的第四帶輪和第四副帶輪分別與第一同步齒帶和第一副同步齒帶一端配合，所述的第一同步齒帶和第一副同步齒帶另一端分別與第一帶輪和第一副帶輪配合并形成帶傳動結(jié)構(gòu)；

所述的第一帶輪和第一副帶輪均安裝在第一軸體上；

所述的第一同步齒帶和第一副同步齒帶外側(cè)上的驅(qū)動齒部分均與第二齒輪和第二副齒輪嚙合，所述的第二齒輪和第二副齒輪還分別與第二齒條和第二副齒條嚙合，且所述的第二齒輪和第二副齒輪分別與第一同步齒帶和第一副同步齒帶、第二齒條和第二副齒條B202嚙合轉(zhuǎn)動；

所述的第二齒輪和第二副齒輪均安裝在第二軸體上，所述的第二軸體穿過第一支撐板上的第一支撐連接塊與第一支撐板可轉(zhuǎn)動裝配；

所述的第一支撐板遠離第一支撐連接塊一端通過第九軸體與載板鉸接塊裝配并形成鉸鏈結(jié)構(gòu)；

所述的實驗載板上還設(shè)有安裝槽、兩側(cè)設(shè)有軟尺安裝塊和氣管連接塊，所述的安裝槽中安裝有滑板；

所述的軟尺安裝塊與軟尺一端連接固定，所述的氣管連接塊與氣管一端連通；

所述的軟尺上刻有刻度且另一端纏繞在繞尺輪上；

所述的氣管用于導(dǎo)氣，且其另一端與氣泵排氣口連通，所述的氣管中間段纏繞在繞管輪上；

所述的繞尺輪和繞管輪均固定在第三軸體上，所述的第三軸體上還固定有第三齒輪和第三副齒輪，所述的第三齒輪和第三副齒輪分別與第一同步齒帶、第一副同步齒帶的驅(qū)動齒部分嚙合傳動；

所述的第一軸體、第四軸體、第五軸體兩端分別與殼體兩側(cè)可轉(zhuǎn)動裝配固定。

作為本實用新型的進一步改進，在滑板兩側(cè)上設(shè)置有凸出端和縮進端，所述的凸出端和縮進端之間形成缺槽；

在安裝槽與滑板兩側(cè)對應(yīng)位置上設(shè)置卡槽，所述的卡槽與凸出端卡合裝配且卡槽上方的凸緣部分與缺槽配合。

作為本實用新型的進一步改進，還包括切換組件，所述的切換組件，包括設(shè)置在第五軸體一端的花鍵軸部分，所述的花鍵軸部分截面為花鍵；

所述的花鍵軸上套有切換筒，所述的切換筒內(nèi)設(shè)有能與花鍵軸部分配合的花鍵孔，且所述的切換筒還分為：外伸段、限位圈、外花鍵段、切斷段；

所述的外伸段穿過殼體且穿出殼體一端與限位帽連接固定，所述的外花鍵段與從動帶輪的帶輪花鍵孔裝配。

作為本實用新型的進一步改進，所述的切斷段為套在切換筒上的軸承，所述軸承的外圈與從動帶輪的帶輪花鍵孔配合。

作為本實用新型的進一步改進，在從動帶輪上固定有指示針，同時在殼體上設(shè)置指示槽，所述的指示針伸入指示槽中但未穿過指示槽；在限位帽上設(shè)置有標記。

作為本實用新型的進一步改進，所述的指示槽由裝配環(huán)外側(cè)面與殼體內(nèi)側(cè)面共同構(gòu)成，且所述的裝配環(huán)通過連接塊與殼體連接固定。

作為本實用新型的進一步改進，在第四軸體伸出殼體的部分上固定有一個主動齒輪，且該伸出部分穿過主動齒輪后再穿過罩殼且穿出罩殼一端與粗調(diào)旋鈕連接固定；

所述的主動齒輪與中間齒輪嚙合且所述的中間齒輪與精調(diào)齒輪嚙合，所述的精調(diào)齒輪安裝在精調(diào)軸上，且所述的精調(diào)軸穿出罩殼，且穿出罩殼端與精調(diào)旋鈕連接固定；

所述的第四軸體在主動齒輪一端的端部上固定有粗調(diào)旋鈕；

所述的精調(diào)齒輪的直徑小于主動齒輪直徑。

作為本實用新型的進一步改進，所述的第一同步齒帶和第一副同步齒帶、第四同步齒帶和第四副同步齒帶結(jié)構(gòu)相同，其內(nèi)側(cè)為能與同步帶輪嚙合傳動的同步帶部分、外側(cè)為能與齒輪嚙合的驅(qū)動齒部分。

作為本實用新型的進一步改進，所述的第二齒條和第二副齒條、第三齒條和第三副齒條與齒輪接觸面均為卡齒部分，所述的卡齒部分與齒輪嚙合傳動。

作為本實用新型的進一步改進，所述的所述的第二齒條和第二副齒條、第三齒條和第三副齒條均固定在頂板內(nèi)側(cè)。

作為本實用新型的進一步改進，所述的滑板厚度不超過安裝槽深度的2/3。

作為本實用新型的進一步改進，在安裝槽底側(cè)面處設(shè)置有緩沖板，所述的緩沖板高度應(yīng)至少超過滑板厚度的1/4，且不大于安裝槽深度。

作為本實用新型的進一步改進，所述的緩沖板采用弧形彈性板制成。

作為本實用新型的進一步改進，在氣泵與外接氣管之間設(shè)置有供氣組件；

所述的供氣組件，包括，連接氣管、第三軸體中空段，所述的連接氣管一端與氣泵排氣口連接，另一端與第三軸體中空段端部可轉(zhuǎn)動連接，所述的繞管輪固定在第三軸體中空段上，且氣管一端穿過繞管輪和第三軸體中空段外壁與第三軸體中空段中空部分連通；所述的氣管中間部分纏繞在繞管輪上，且另一端與氣管連接塊內(nèi)的氣道連通，所述的氣道穿入實驗載板邊緣且與外接氣管連通。

作為本實用新型的進一步改進，所述的滑塊底部設(shè)有容納腔，且從滑塊頂部到容納腔之間設(shè)有導(dǎo)氣通孔，所述的導(dǎo)氣通孔與外接氣管配合導(dǎo)氣。

作為本實用新型的進一步改進，在實驗載板的裝載側(cè)板上表面設(shè)置有刻度，同時在滑板上設(shè)置有指示線。

作為本實用新型的進一步改進，在轉(zhuǎn)載側(cè)板上設(shè)置有托塊，所述的外接氣管由托塊托舉。

作為本實用新型的進一步改進，在滑板靠近第一支撐板一端上設(shè)置有掛板，所述的掛板上設(shè)置有掛孔。

作為本實用新型的進一步改進，在氣管上可以設(shè)置有壓力表。

作為本實用新型的進一步改進，第一支撐板和第二支撐板與實驗載板具有一定的夾角(與實驗載板不平行)，這能夠防止第一支撐板和第二支撐板對實驗載板的角度處于鎖死角度，從而無法驅(qū)動實驗載板。

一種基于上述實驗裝置的實驗方法，包括如下步驟：

1、測試自鎖及解鎖角度

S11，將滑塊放置于滑板上，并使滑塊的一端面與指示線平齊；

S12，通過限位帽將切換筒推入，使從動帶輪與切斷段配合以切斷從動帶輪對第五軸體的驅(qū)動力；

S13，轉(zhuǎn)動粗調(diào)旋鈕或精調(diào)旋鈕使第一支撐板將實驗載板一端向上頂高，使滑板傾斜以形成斜面；

S14，繼續(xù)驅(qū)動第四軸體轉(zhuǎn)動，使滑板斜度增加，直到滑塊在滑板上產(chǎn)生滑動；

S15，讀取滑塊滑動時軟尺900的刻度，此刻度就是L3長度；

S16，由于L1、L2尺寸已經(jīng)是定了的，可以預(yù)先測出，再加上L3長度值就可以計算出L1和L2的第一夾角a；

S17，通過第一夾角a反推出第二夾角b的角度，并通過已知的滑塊質(zhì)量計算出第一重力分力G1、第二重力分力G2；

S18，通過已知的滑板的摩擦系數(shù)計算出滑塊滑動時的摩擦力F，這個摩擦力F就是滑塊與滑板間的動摩擦力，也就是最大靜摩擦力。

2、測試氣體浮力

S21,將重復(fù)S11-S13的步驟，將第一夾角a調(diào)整到不超過滑塊滑動時候的值；

S22，將外接氣管與導(dǎo)氣通孔接通，氣泵向氣管供氣，直到滑塊產(chǎn)生滑動，記下此時壓力表的氣壓值，并通過氣壓值與外接氣管的直徑計算出氣壓值；

S23，通過氣壓值與容納腔截面積計算出容納腔內(nèi)的氣體在第二重力分力G2 反方向上的預(yù)算浮力；

S24，重復(fù)S15-S18的步驟，計算出對滑塊充氣前的靜摩擦力，并通過S18 中的動摩擦力減去靜摩擦力獲得差值摩擦力，通過差值摩擦力除以滑板摩擦系數(shù)計算出S22中滑塊滑動時對滑板的浮動壓力；

S25，將S17中的第二重禮分力減去浮動壓力獲得實際浮力；

S26，對比實際浮力與預(yù)算浮力，在考慮誤差的情況下考察學生的計算結(jié)果。

3、測試彈簧彈性系數(shù)

S31，彈簧一端與掛孔掛緊，另一端與滑塊一側(cè)面掛緊；讀取此時彈簧的初始長度；

S32，將調(diào)整滑板斜度，直到滑塊再次發(fā)生滑動，測量此時彈簧的長度，并計算彈簧的伸長量；

S33，計算出此時的第一重力分力G1，第一重力分力G1減去滑塊與滑板的動摩擦力F就是彈簧的彈力；

S34，通過彈簧的彈力和伸長量就可以計算出彈性系數(shù)。

4、直接測試滑塊與滑板的動摩擦力

S41，將切換筒恢復(fù)原位，使外花鍵段與帶輪花鍵孔配合，然后驅(qū)動第四軸體，直到實驗載板上升到需要的高度；

S42，將滑塊放置在滑板上，然后用拉力計的掛鉤與滑塊鉤緊，然后用拉力計拉動滑塊在滑板上滑動，讀取此時拉力計上的讀數(shù)，這個讀數(shù)就是滑塊與滑板的實測動摩擦力。

本實用新型的有益效果是：

1、本實用新型功能較為全面，能夠進行多種力學實驗；

2、本實用新型能夠?qū)崟r讀取軟尺尺寸，為后續(xù)的力學計算提供核心數(shù)值，使得學生能夠深入進行實驗、計算，從而提高教學效果。

3、本實用新型能夠?qū)崿F(xiàn)滑板的更換，從而能夠進行多種摩擦系數(shù)下的力學實驗，大大拓寬了實驗范圍。

4、本實用新型能夠?qū)崿F(xiàn)實驗載板水平升降，為不同身高的學生提供舒適的實驗高度。

5、本實用新型的實驗方法能夠?qū)崿F(xiàn)多種力學現(xiàn)象的演示、參數(shù)采集、計算等，通過實際的操作、測試、計算，大大強化學生對相關(guān)力學知識的掌握。

附圖說明

圖1是本實用新型一種力學綜合實驗裝置具體實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實用新型一種力學綜合實驗裝置具體實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本實用新型一種力學綜合實驗裝置具體實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本實用新型一種力學綜合實驗裝置具體實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本實用新型一種力學綜合實驗裝置具體實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是本實用新型一種力學綜合實驗裝置具體實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是本實用新型一種力學綜合實驗裝置具體實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8是本實用新型一種力學綜合實驗裝置具體實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9是本實用新型一種力學綜合實驗裝置具體實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖10是本實用新型一種力學綜合實驗裝置具體實施方式的使用狀態(tài)圖。

圖11是本實用新型一種力學綜合實驗裝置具體實施方式的使用狀態(tài)圖。

圖12是本實用新型一種力學綜合實驗裝置具體實施方式的使用狀態(tài)圖。

圖13是本實用新型一種力學綜合實驗裝置具體實施方式的使用狀態(tài)圖。

圖14是本實用新型一種力學綜合實驗裝置具體實施方式的使用狀態(tài)圖。

圖15是本實用新型一種力學綜合實驗裝置具體實施方式的使用狀態(tài)圖。

圖16是本實用新型一種力學綜合實驗裝置具體實施方式的使用狀態(tài)圖。

圖17是本實用新型一種力學綜合實驗裝置具體實施方式的局部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖18是本實用新型一種力學綜合實驗裝置具體實施方式的局部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖19是本實用新型一種力學綜合實驗裝置具體實施方式的局部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖20是本實用新型一種力學綜合實驗裝置具體實施方式的切換組件零件爆炸圖。

圖21是本實用新型一種力學綜合實驗裝置具體實施方式的切換組件零件爆炸圖。

圖22是本實用新型一種力學綜合實驗裝置具體實施方式的供氣組件結(jié)構(gòu)示意圖。

圖23是本實用新型一種力學綜合實驗裝置具體實施方式的滑塊仰視圖。

圖24本實用新型一種力學綜合實驗裝置具體實施方式的參數(shù)測量示意圖。

圖25本實用新型一種力學綜合實驗裝置具體實施方式的力學計算示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明：

參見圖1至圖19，一種力學綜合實驗裝置，包括，殼體100、頂板101、實驗載板200，所述的實驗載板200兩端分別設(shè)有載板鉸接板201和載板鉸接塊，所述的載板鉸接板201通過第七軸體Z701與第二支撐板400的支撐板鉸接塊401 裝配并形成鉸接結(jié)構(gòu)；

所述的第二支撐板400在遠離支撐板鉸接塊401一端上設(shè)有支撐板連接塊 402，第六軸體Z601穿過支撐板連接塊402上的通孔與支撐板連接塊402裝配，所述的第六軸體Z601兩端分別固定有第六齒輪C601和第六副齒輪C602；

所述的第六齒輪C601上下兩端分別與第四同步齒帶B401和第三齒條B301 嚙合，且所述的第六齒輪C601可與第四同步齒帶B401和第三齒條B301嚙合轉(zhuǎn)動；

所述的第六副齒輪C602兩端分別與第四副同步齒帶B402和第三副齒條 B302嚙合，且所述的第六副齒輪C602可與第四副同步齒帶B402和第三副齒條 B302嚙合轉(zhuǎn)動；

所述的第四同步齒帶B401兩端分別與第五帶輪C501和第八帶輪C801配合并形成帶傳動結(jié)構(gòu)；

所述的第五帶輪C501固定在第五軸體Z501一端，所述的第五軸體另一端固定有第五副帶輪C502；

所述的第八帶輪C801固定在第八軸體Z801一端，所述的第八軸體Z801另一端固定有第八副帶輪C802；

所述的第五副帶輪C502和第八副帶輪C802分別與第四同步齒帶B401兩端配合并形成帶傳動結(jié)構(gòu)；

所述的第五軸體Z501靠近第五帶輪C501一端上還設(shè)有花鍵軸部分Z5011，所述的花鍵軸部分Z5011上套有切換筒A400，所述的切換筒A400上套有從動帶輪A302，所述的從動帶輪A302通過動力皮帶A501與主動帶輪A303配合形成帶傳動結(jié)構(gòu)；

所述的主動帶輪A303固定在第四軸體Z401上，所述的第四軸體Z401上還設(shè)有第四帶輪C401和第四副帶輪C402、主動齒輪A203；

所述的第四帶輪C401和第四副帶輪C402分別與第一同步齒帶B101和第一副同步齒帶B102一端配合，所述的第一同步齒帶B101和第一副同步齒帶B102 另一端分別與第一帶輪C101和第一副帶輪C102配合并形成帶傳動結(jié)構(gòu)；

所述的第一帶輪C101和第一副帶輪C102均安裝在第一軸體Z101上；

所述的第一同步齒帶B101和第一副同步齒帶B102外側(cè)上的驅(qū)動齒部分B02 均與第二齒輪C201和第二副齒輪C202嚙合，所述的第二齒輪C201和第二副齒輪C202還分別與第二齒條B201和第二副齒條B202嚙合，且所述的第二齒輪C201 和第二副齒輪C202分別與第一同步齒帶B101和第一副同步齒帶B102、第二齒條B201和第二副齒條B202嚙合轉(zhuǎn)動；

所述的第二齒輪C201和第二副齒輪C202均安裝在第二軸體Z201上，所述的第二軸體Z201穿過第一支撐板300上的第一支撐連接塊301與第一支撐板300 可轉(zhuǎn)動裝配；

所述的第一支撐板300遠離第一支撐連接塊301一端通過第九軸體Z901與載板鉸接塊裝配并形成鉸鏈結(jié)構(gòu)；

所述的實驗載板200上還設(shè)有安裝槽203、兩側(cè)設(shè)有軟尺安裝塊206和氣管連接塊207；

所述的安裝槽203中安裝有滑板600，所述的滑板600上放置有用于實驗的滑塊500；

所述的軟尺安裝塊206與軟尺900一端連接固定，所述的氣管連接塊207 與氣管207一端連通；

所述的軟尺900上刻有刻度且另一端纏繞在繞尺輪D201上；

所述的氣管800用于導(dǎo)氣，且其另一端與氣泵D101排氣口連通，所述的氣管800中間段纏繞在繞管輪D103上；

所述的繞尺輪D201和繞管輪D103均固定在第三軸體Z301上，所述的第三軸體Z301上還固定有第三齒輪C301和第三副齒輪C302，所述的第三齒輪C301 和第三副齒輪C302分別與第一同步齒帶B101、第一副同步齒帶B102的驅(qū)動齒部分B02嚙合傳動；

所述的第一軸體Z101、第四軸體Z401、第五軸體Z501兩端分別與殼體100 兩側(cè)可轉(zhuǎn)動裝配固定。

當轉(zhuǎn)動第四軸體Z401時，第四軸體Z401會通過第四帶輪C401和第四副帶輪C402帶動第一同步齒帶B101和第一副同步齒帶B102轉(zhuǎn)動，所述的第一同步齒帶B101和第一副同步齒帶B102又會帶動第一軸體Z101和第三軸體Z301轉(zhuǎn)動；

第一同步齒帶B101和第一副同步齒帶B102還會驅(qū)動與其嚙合的第二齒輪 C201和第二副齒輪C202轉(zhuǎn)動，當C201和第二副齒輪C202轉(zhuǎn)動時，由于第二齒條B201和第二副齒條B202固定不動，故第二軸體Z201會往第一同步齒帶B101 和第一副同步齒帶B102轉(zhuǎn)動方向移動，而第二軸體Z201移動時，就會帶動第一支撐板300通過第九軸體Z901將實驗載板200一端向上頂起；

第一同步齒帶B101和第一副同步齒帶B102轉(zhuǎn)動時，其還能通過第三齒輪 C301和第三副齒輪C302帶動第三軸體Z301同步轉(zhuǎn)動，這能夠達到氣管800和軟尺900隨著實驗載板200的升降而同步放松或繞回，防止氣管800和軟尺900 被扯斷或者纏繞；

同時，所述的第四軸體Z401還會通過動力皮帶A501帶動第五軸體Z501轉(zhuǎn)動，第五軸體Z501帶動第四同步齒帶B401和第四副同步齒帶C402轉(zhuǎn)動，所述的第四同步齒帶B401和第四副同步齒帶C402又帶動第六齒輪C601和第六副齒輪C602轉(zhuǎn)動，由于第三齒條B301固定不動，故第六齒輪C601和第六副齒輪C602 就會帶動第六軸體在第四同步齒帶B401和第四副同步齒帶C402轉(zhuǎn)動方向上移動，而第六軸體Z601移動時就會推動第二支撐板400使第二支撐板400通過第七軸體Z701將實驗載板200另一端頂起。

參見圖13，進一步地，為了滑板600與安裝槽203之間裝配得更加穩(wěn)固，可以在滑板600兩側(cè)上設(shè)置凸出端611和縮進端612，所述的凸出端611和縮進端612之間形成缺槽611；

同時，在安裝槽203與滑板兩側(cè)對應(yīng)位置上設(shè)置卡槽211，所述的卡槽211 能與凸出端611卡合裝配且卡槽211上方的凸緣部分212正好與缺槽611配合。這種結(jié)構(gòu)能夠在實驗載板600傾斜時防止滑板脫落或者倒出。

進一步地，參見圖17-圖21，所示的結(jié)構(gòu)為切換組件的結(jié)構(gòu)。由于在進行自鎖與解鎖實驗時，需要滑板傾斜，這就要求第一支撐板300或者第二支撐板 400中只能有一塊板工作，這樣就能夠使實驗載板一端升起，使滑板傾斜。為了實現(xiàn)上述功能，本實用新型采用了切換組件，且通過切換組件來切斷或者連通從動帶輪A302對第五軸體Z501的驅(qū)動力。

所述的切換組件，包括設(shè)置在第五軸體Z501一端的花鍵軸部分Z5011，所述的花鍵軸部分Z5011截面為花鍵；

所述的花鍵軸Z5011上套有切換筒A400，所述的切換筒A400內(nèi)設(shè)有能與花鍵軸部分Z5011配合的花鍵孔A404，且所述的切換筒A400還分為：外伸段A401、限位圈A402、外花鍵段A403、切斷段A405；

所述的外伸段A401穿過殼體100且穿出殼體100一端與限位帽A101連接固定，所述的外花鍵段A403與從動帶輪A302的帶輪花鍵孔A3021裝配。

需要切斷從動帶輪A302對第五軸體Z501的驅(qū)動力時，只需要按住限位帽 A101，使限位帽A101將切換筒A400向花鍵軸部分Z5011滑動，直到限位帽A101 與殼體100外側(cè)面接觸即可；

這個過程中，外花鍵段A403會脫離帶輪花鍵孔A3021,，同時切斷段A405 與帶輪花鍵孔A3021裝配，由于切斷段A405沒有與帶輪花鍵孔A3021卡合裝置，故從動帶輪A302就無法帶動第五軸體Z501轉(zhuǎn)動，這就實現(xiàn)了切斷從動帶輪A302 對第五軸體Z501的驅(qū)動力。當然，需要連通從動帶輪對第五軸體Z501的驅(qū)動力時，只需要通過限位帽A101將切換筒A400外拉，直到限位圈A402與殼體100 內(nèi)側(cè)接觸即可，此時外花鍵段A403正好恢復(fù)與帶輪花鍵孔A3021裝配。

更進一步地，為了使從動帶輪A302在與切斷段A405配合時完全不驅(qū)動切換筒A400，可以將切斷段A405直接做成套在切換筒A400上的軸承，使此軸承的外圈與從動帶輪A302的帶輪花鍵孔A3021配合。

更進一步地，在切斷段A405與帶輪花鍵孔A3021配合后，使帶輪花鍵孔 A3021與外花鍵段A403恢復(fù)配合時，由于從動帶輪A302已經(jīng)發(fā)生轉(zhuǎn)動，這就導(dǎo)致帶輪花鍵孔A3021與外花鍵段A403有可能不能直接拉回配合，而需要找準帶輪花鍵孔A3021與外花鍵段A403的原始位置，然后才能拉回。但是，由于它們都是封裝在殼體100中，無法直視，因此找準的過程是十分漫長的。為了克服這一缺陷，可以在從動帶輪A302上固定指示針A601，同時在殼體100上設(shè)置指示槽A110，所述的指示針伸入指示槽中但未穿過指示槽；同時，在限位帽A101 上設(shè)置標記，當外花鍵段與帶輪花鍵孔A3021配合時，記下該標記與指示針A601 相對位置。在恢復(fù)外花鍵段與帶輪花鍵孔A3021配合時，只需要先找準指示針 A601與標記的相對位置即可實現(xiàn)外花鍵段快速與帶輪花鍵孔A3021配合。

所述的指示槽A110由裝配環(huán)A701外側(cè)面與殼體100內(nèi)側(cè)面共同構(gòu)成，且所述的裝配環(huán)A701通過連接塊A702與殼體100連接固定。

進一步地，為了能夠?qū)崿F(xiàn)第四軸體Z401的精確轉(zhuǎn)動，可以在第四軸體Z401 伸出殼體100的部分上固定一個主動齒輪A203，且該伸出部分穿過主動齒輪后再穿過罩殼102且穿出罩殼102一端與粗調(diào)旋鈕A101連接固定；

所述的主動齒輪A203與中間齒輪A202嚙合且所述的中間齒輪A202與精調(diào)齒輪A201嚙合，所述的精調(diào)齒輪A201安裝在精調(diào)軸上，且所述的精調(diào)軸穿出罩殼102，且穿出罩殼102端與精調(diào)旋鈕A103連接固定；

所述的第四軸體Z401在主動齒輪A203一端的端部上固定有粗調(diào)旋鈕A102；

所述的精調(diào)齒輪A201的直徑小于主動齒輪A203直徑。

進一步地，所述的第一同步齒帶B101和第一副同步齒帶B102、第四同步齒帶B401和第四副同步齒帶B402結(jié)構(gòu)相同，其內(nèi)側(cè)為能與同步帶輪嚙合傳動的同步帶部分B01、外側(cè)為能與齒輪嚙合的驅(qū)動齒部分B02。這種結(jié)構(gòu)能夠使同步齒帶直接驅(qū)動齒輪轉(zhuǎn)動，從而簡化驅(qū)動齒輪的傳動結(jié)構(gòu)。

進一步地，所述的第二齒條B201和第二副齒條B202、第三齒條B301和第三副齒條B302與齒輪接觸面均為卡齒部分B03，所述的卡齒部分B03能與齒輪嚙合傳動。

更進一步地，所述的所述的第二齒條B201和第二副齒條B202、第三齒條 B301和第三副齒條B302均固定在頂板101內(nèi)側(cè)。

進一步地，為了防止滑塊500在滑板600上滑動時，滑塊滑出安裝槽203, 造成滑塊損壞，可以將滑板600厚度做成不超過安裝槽深度的2/3，這樣就能保證滑塊不會滑出滑板600而始終在安裝槽203內(nèi)。

更進一步地，在進行解鎖實驗時滑塊500會從滑板600頂部滑向滑板600 底部，如果滑塊與安裝槽底側(cè)面發(fā)生碰撞的話也會造成滑塊500的損壞，故可在安裝槽203底側(cè)面處設(shè)置一緩沖板700，所述的緩沖板700高度應(yīng)至少超過滑板厚度的1/4，且不大于安裝槽深度。在滑塊下滑是，滑塊會首先與緩沖板700 接觸，由于緩沖板采用彈性軟質(zhì)材料制成，故其能夠防止滑塊被撞壞。

所述的緩沖板700可以采用弧形彈性板制成，如彈性橡膠、彈性塑料等。

進一步地，參見圖6和圖22，為了方便氣泵D101將氣輸送到氣管800在輸送到，而且進過繞管輪D103也不會發(fā)生纏繞，可以在氣泵與外接氣管D301之間設(shè)置供氣組件；

所述的供氣組件，包括，連接氣管D102、第三軸體中空段Z3011，所述的連接氣管D102一端與氣泵D101排氣口連接，另一端與第三軸體中空段Z3011 端部可轉(zhuǎn)動連接，所述的繞管輪D103固定在第三軸體中空段Z3011上，且氣管 800一端穿過繞管輪D103和第三軸體中空段Z3011外壁與第三軸體中空段Z3011 中空部分連通；所述的氣管800中間部分纏繞在繞管輪D103上，且另一端與氣管連接塊207內(nèi)的氣道D401連通，所述的氣道D401穿入實驗載板200邊緣且與外接氣管D301連通。

進一步地，參見圖23，所述的滑塊500底部設(shè)有一容納腔502，且從滑塊 500頂部到容納腔之間設(shè)有導(dǎo)氣通孔501，所述的導(dǎo)氣通孔501可與外接氣管 D103配合導(dǎo)氣。當外接氣管D103向容納腔502中輸入高壓氣體時，能夠檢測出該氣體對滑塊的浮力。

進一步地，為了在進行實驗時能夠快速讀取滑塊在滑板上的位置、滑塊在實驗載板上的位置，以方便進行計算，可以在實驗載板200的裝載側(cè)板209上表面設(shè)置刻度204，同時在滑板600上設(shè)置指示線601，通過指示線601與刻度 204的對應(yīng)位置就可讀出指示線601在實驗載板200上的位置，而在進行實驗時將滑塊一端面與指示線601對其就可以確定滑塊在實驗載板200上的位置。

進一步地，為了降低外接氣管D103在與滑塊500連接時的影響，可以在轉(zhuǎn)載側(cè)板209上設(shè)置托塊202，所述的外接氣管D103由托塊托舉。

進一步地，可在滑板600靠近第一支撐板300一端上設(shè)置掛板602，所述的掛板602上設(shè)置有掛孔，所述的掛孔能夠與外部試樣的掛鉤掛合以進行其它力學實驗。

進一步地，在氣管C103上可以設(shè)置壓力表，通過壓力表與氣管直徑可計算出氣管內(nèi)的壓強。

參見圖24-圖25，一種基于上述實驗裝置的實驗方法，包括如下步驟：

5、測試自鎖及解鎖角度

S11，將滑塊放置于滑板上，并使滑塊的一端面與指示線平齊；

S12，通過限位帽將切換筒推入，使從動帶輪與切斷段配合以切斷從動帶輪對第五軸體的驅(qū)動力；

S13，轉(zhuǎn)動粗調(diào)旋鈕或精調(diào)旋鈕使第一支撐板將實驗載板一端向上頂高，使滑板傾斜以形成斜面；

S14，繼續(xù)驅(qū)動第四軸體轉(zhuǎn)動，使滑板斜度增加，直到滑塊在滑板上產(chǎn)生滑動；

S15，讀取滑塊滑動時軟尺900的刻度，此刻度就是L3長度；

S16，由于L1、L2尺寸已經(jīng)是定了的，可以預(yù)先測出，再加上L3長度值就可以計算出L1和L2的第一夾角a；

S17，通過第一夾角a反推出第二夾角b的角度，并通過已知的滑塊質(zhì)量計算出第一重力分力G1、第二重力分力G2；

S18，通過已知的滑板的摩擦系數(shù)計算出滑塊滑動時的摩擦力F，這個摩擦力F就是滑塊與滑板間的動摩擦力，也就是最大靜摩擦力。

通過上述過程，可以簡單直觀地向?qū)W生演示自鎖、解鎖，以及計算摩擦力、重力分力等，通過實踐與理論結(jié)合，從而達到較好的教學效果。

6、測試氣體浮力

S21,將重復(fù)S11-S13的步驟，將第一夾角a調(diào)整到不超過滑塊滑動時候的值；

S22，將外接氣管與導(dǎo)氣通孔接通，氣泵向氣管供氣，直到滑塊產(chǎn)生滑動，記下此時壓力表的氣壓值，并通過氣壓值與外接氣管的直徑計算出氣壓值；

S23，通過氣壓值與容納腔截面積計算出容納腔內(nèi)的氣體在第二重力分力G2 反方向上的預(yù)算浮力；

S24，重復(fù)S15-S18的步驟，計算出對滑塊充氣前的靜摩擦力，并通過S18 中的動摩擦力減去靜摩擦力獲得差值摩擦力，通過差值摩擦力除以滑板摩擦系數(shù)計算出S22中滑塊滑動時對滑板的浮動壓力；

S25，將S17中的第二重禮分力減去浮動壓力獲得實際浮力；

S26，對比實際浮力與預(yù)算浮力，在考慮誤差的情況下考察學生的計算結(jié)果。通過上述步驟，可以有效鍛煉學生對自鎖、摩擦力、重力分力、氣體浮力、壓力壓強等理論知識及相關(guān)計算能力，能夠大大提高學生的印象和對這些知識的理解。

7、測試彈簧彈性系數(shù)

S31，彈簧一端與掛孔掛緊，另一端與滑塊一側(cè)面掛緊；讀取此時彈簧的初始長度；

S32，將調(diào)整滑板斜度，直到滑塊再次發(fā)生滑動，測量此時彈簧的長度，并計算彈簧的伸長量；

S33，計算出此時的第一重力分力G1，第一重力分力G1減去滑塊與滑板的動摩擦力F就是彈簧的彈力；

S34，通過彈簧的彈力和伸長量就可以計算出彈性系數(shù)。

通過上述步驟可以讓學生實際操作、理解、計算彈簧的彈力、彈性系數(shù)等知識。

8、直接測試滑塊與滑板的動摩擦力

S41，將切換筒恢復(fù)原位，使外花鍵段與帶輪花鍵孔配合，然后驅(qū)動第四軸體，直到實驗載板上升到需要的高度；

S42，將滑塊放置在滑板上，然后用拉力計的掛鉤與滑塊鉤緊，然后用拉力計拉動滑塊在滑板上滑動，讀取此時拉力計上的讀數(shù)，這個讀數(shù)就是滑塊與滑板的實測動摩擦力。

以上詳細描述了本實用新型的較佳具體實施例。應(yīng)當理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無需創(chuàng)造性勞動就可以根據(jù)本實用新型的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本實用新型的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護范圍內(nèi)。