本實用新型屬于物理實驗器械技術領域，具體涉及一種在水平勻速運動過程中豎直上拋投物體，被拋投物體做拋物線運動，落點和拋投點一致的運動合成物理實驗演示儀。

背景技術：

據相關文獻資料顯示，目前所研發(fā)出的運動合成物理實驗演示儀，操作復雜、實驗誤差大、實驗效果不明顯，增加了學生理解相關物理教學內容的難度，不適合在課堂中做演示實驗。

而從目前在學校物理教學過程中人們所使用的運動合成物理實驗演示儀情況來看，現(xiàn)在市場上的“運動合成實驗演示儀”功能比較單一，只能演示其中某種較為簡單的運動合成實驗，且結構較為簡單，實驗誤差較大，操作困難，實驗效果不夠明顯。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于彌補現(xiàn)有物理實驗演示儀器的技術不足，設計提供一種運動合成物理實驗演示儀，該運動合成物理實驗演示儀能演示水平勻速直線運動過程中，使物體做豎直向上拋投運動，用于物理實驗教學，演示運動合成這一物理現(xiàn)象。

本實用新型所采取的技術方案是：一種運動合成物理實驗演示儀，包括底座、伺服滾珠絲杠導軌裝置和自動彈射裝置，伺服滾珠絲杠導軌裝置通過螺栓連接固定在底座上，用于驅動自動彈射裝置部分做水平勻速直線運動，自動彈射裝置通過支撐桿15和伺服滾珠絲杠導軌裝置連接固定，并通過伺服滾珠絲杠導軌裝置的運動使其裝置完成彈射和復位，使質量球受到彈力豎直向上做拋投運動。

具體地，所述的底座包括支腳1和底板2，底板2水平固定在支腳1上。

具體地，所述的伺服滾珠絲杠導軌裝置包括軸承部件I31、軸承部件II32、導軌臺4、導軌5、絲杠螺母6、滑臺7、導軌滑塊8、絲杠9、限位開關I101、限位開關II102、聯(lián)軸器部件11、伺服電機12、護罩13，導軌滑塊8與導軌5聯(lián)接，導軌滑塊8可在導軌5上滑動，導軌5連接固定在導軌臺4上，導軌5兩端分別安裝有軸承部件I31和軸承部件II32，絲杠螺母6與絲杠9聯(lián)接，絲杠螺母6可隨絲杠9轉動而直線移動，絲杠9安裝在軸承部件I31和軸承部件II32之間，聯(lián)軸器部件11安裝在軸承部件II32上，伺服電機12安裝在聯(lián)軸器部件11另一側，聯(lián)軸器部件11把伺服電機12和絲杠9聯(lián)接起來，軸承部件I31上安裝有限位開關I101，軸承部件II32上安裝有限位開關II102，滑臺7與絲杠螺母6、導軌滑塊8連接固定，通過伺服電機12驅動絲杠9轉動，使與絲杠螺母6和導軌滑塊8連接成一體的滑臺7及其部件在導軌5上做水平勻速直線運動，滑臺7在限位開關I101限定位置停下后使伺服電機12反轉做復位動作，滑臺7移動到限位開關II102限定位置停止，此時自動彈射裝置復位至彈射前的初始狀態(tài)，護罩13套在整個伺服滾珠絲杠導軌裝置外部，用以保護伺服滾珠絲杠導軌裝置。

具體地，所述的自動彈射裝置包括彈射控制板14、支撐桿15、紅外檢測裝置16、落球平臺17、質量球18、落球錐口19、彈射推塊20、彈簧21、彈射套筒22，落球平臺17通過支撐桿15和伺服滾珠絲杠導軌裝置的滑臺7連接固定，落球平臺17上裝有紅外檢測裝置16，落球錐口19和彈射套筒22連接后安裝在落球平臺17上，質量球18、彈射推塊20和彈簧21安裝在彈射套筒22內，彈射控制板14安裝在護罩13上，自動彈射裝置在水平運動過程中，彈射推塊20在設定位置觸動彈射控制板14的限位槽，釋放彈簧21使質量球18受到彈力豎直向上做拋投運動，彈射控制板14的限位槽使演示儀在復位過程中壓縮彈簧21達到復位效果。

優(yōu)選地，所述的支腳1上設置有用于高度調節(jié)的螺紋機構，通過調整四個支腳1螺紋機構的高度，使底板2保持水平。

優(yōu)選地，所述的導軌5通過螺釘連接固定在導軌臺4上。

本實用新型的工作原理是：在實際的操作使用本實用新型的過程中，只需通過支腳1調整好該演示儀的水平狀態(tài)，接通電源，按下演示儀電路配備的啟動按鈕，即可使伺服電機12正轉驅動絲杠9轉動，從而帶動與絲杠螺母6和導軌滑塊8連接成一體的滑臺7之上的自動彈射裝置整體部件在導軌上做水平勻速直線運動，當運動到設定位置，彈射推塊20觸動彈射控制板14的限位槽，釋放彈簧21使質量球18受到彈力豎直向上做拋投運動，此時，紅外檢測裝置16實時記錄下質量球18自落球錐口19上拋的開始時間和檢測出質量球18上拋的速度，由于伺服滾珠絲杠導軌裝置使自動彈射裝置整體部件繼續(xù)往前做水平勻速直線運動，當質量球18落下時，落點正好在落球錐口19處，和拋點相同，這時，紅外檢測裝置16記錄下質量球18整個上拋運動的時間間隔；質量球18落下后，伺服滾珠絲杠導軌裝置繼續(xù)往前做水平勻速直線運動，到達限位開關I 101限定位置時觸發(fā)限位開關I 101使伺服電機12反轉，伺服滾珠絲杠導軌裝置往回做水平勻速直線運動的復位動作，此過程中彈射推塊20在設定位置觸動彈射控制板14復位槽壓縮彈簧21，完成復位，與此同時，演示儀在限位開關II 102的作用下停止，完成實驗，演示儀處于實驗前的初始狀態(tài)；在演示儀運行過程中，紅外檢測裝置16，能夠實時的檢測出質量球18拋出到落下的時間間隔和初始速度，并把這些數(shù)據傳輸?shù)接嬎銠C上做運算，得出實驗結果，在顯示器上顯示輸出，便于學生對運動計算結果做觀察對比，加深學生對這一物理現(xiàn)象的理解掌握。

本實用新型的有益效果是：結構合理，操作簡單，使用方便，實驗誤差小，實驗效果明顯，對學生探究運動合成和分解這一物理現(xiàn)象有很大幫助。

附圖說明

圖1為本實用新型的一個方向的立體結構簡圖；

圖2為本實用新型的另一個方向的立體結構簡圖；

圖3為本實用新型的結構示意主視圖；

圖4為本實用新型的自動彈射裝置結構局部放大圖；

圖5為本實用新型的自動彈射裝置結構剖視圖。

圖中各標號為：1-支腳，2-底板，31-軸承部件I，32-軸承部件II，4-導軌臺，5-導軌，6-絲杠螺母，7-滑臺，8-導軌滑塊，9-絲杠，101-限位開關I，102-限位開關II，11-聯(lián)軸器部件，12-伺服電機，13-護罩，14-彈射控制板，15-支撐桿，16-紅外檢測裝置，17-落球平臺，18-質量球，19-落球錐口，20-彈射推塊，21-彈簧，22-彈射套筒。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式，對本實用新型作進一步說明。

實施例1，如圖1-5所示，一種運動合成物理實驗演示儀，包括底座、伺服滾珠絲杠導軌裝置和自動彈射裝置，伺服滾珠絲杠導軌裝置通過螺栓連接固定在底座上，用于驅動自動彈射裝置部分做水平勻速直線運動，自動彈射裝置通過支撐桿15和伺服滾珠絲杠導軌裝置連接固定，并通過伺服滾珠絲杠導軌裝置的運動使其裝置完成彈射和復位，使質量球受到彈力豎直向上做拋投運動。

本實用新型包括底座、伺服滾珠絲杠導軌裝置（水平運動機構）和自動彈射裝置（上拋運動機構）三大部分，整體結構合理、直觀，有利于觀察實驗過程。

進一步地，所述的底座包括支腳1和底板2，底板2水平固定在支腳1上。

進一步地，所述的伺服滾珠絲杠導軌裝置包括軸承部件I31、軸承部件II32、導軌臺4、導軌5、絲杠螺母6、滑臺7、導軌滑塊8、絲杠9、限位開關I101、限位開關II102、聯(lián)軸器部件11、伺服電機12、護罩13，導軌滑塊8與導軌5聯(lián)接，導軌滑塊8可在導軌5上滑動，導軌5連接固定在導軌臺4上，導軌5兩端分別安裝有軸承部件I31和軸承部件II32，絲杠螺母6與絲杠9聯(lián)接，絲杠螺母6可隨絲杠9轉動而直線移動，絲杠9安裝在軸承部件I31和軸承部件II32之間，聯(lián)軸器部件11安裝在軸承部件II32上，伺服電機12安裝在聯(lián)軸器部件11另一側，聯(lián)軸器部件11把伺服電機12和絲杠9聯(lián)接起來，軸承部件I31上安裝有限位開關I101，軸承部件II32上安裝有限位開關II102，滑臺7與絲杠螺母6、導軌滑塊8連接固定，通過伺服電機12驅動絲杠9轉動，使與絲杠螺母6和導軌滑塊8連接成一體的滑臺7及其部件在導軌5上做水平勻速直線運動，滑臺7在限位開關I101限定位置停下后使伺服電機12反轉做復位動作，滑臺7移動到限位開關II102限定位置停止，此時自動彈射裝置復位至彈射前的初始狀態(tài)，護罩13套在整個伺服滾珠絲杠導軌裝置外部，用以保護伺服滾珠絲杠導軌裝置。

所述的伺服滾珠絲杠導軌裝置采用伺服電機12驅動，使?jié)L珠絲杠導軌滑塊8傳遞水平運動，并安裝有限位開關；伺服電機12轉速可調，可以正反轉，能夠實現(xiàn)不同速度的勻速正轉和反轉；滾珠絲杠導軌5屬于精密傳動能更好地保證水平勻速運動的平穩(wěn)性，有效地減小實驗誤差；限位開關可以保證運動過程中伺服電機收到指令信號自動做出正確反應。

進一步地，所述的自動彈射裝置包括彈射控制板14、支撐桿15、紅外檢測裝置16、落球平臺17、質量球18、落球錐口19、彈射推塊20、彈簧21、彈射套筒22，落球平臺17通過支撐桿15和伺服滾珠絲杠導軌裝置的滑臺7連接固定，落球平臺17上裝有紅外檢測裝置16，落球錐口19和彈射套筒22連接后安裝在落球平臺17上，質量球18、彈射推塊20和彈簧21安裝在彈射套筒22內，彈射控制板14安裝在護罩13上，自動彈射裝置在水平運動過程中，彈射推塊20在設定位置觸動彈射控制板14的限位槽，釋放彈簧21使質量球18受到彈力豎直向上做拋投運動，彈射控制板14的限位槽使演示儀在復位過程中壓縮彈簧21達到復位效果。

所述的自動彈射裝置采用的機械機構，結構簡單，便于維修維護；所設計的裝置能夠自動壓縮和釋放彈簧，完成彈射和復位動作；錐形接收口的設計，能有效減小空氣阻力造成的誤差；同時，裝置上安裝有紅外檢測裝置16，能夠實時的檢測出小球拋出到落下的時間間隔，并把數(shù)據傳輸?shù)接嬎銠C上做運算，得出實驗結果在顯示器上顯示輸出，便于學生對運動計算結果做觀察對比。

更加完善的是，本實用新型配備有專用電氣電路，能夠實現(xiàn)一鍵完成實驗儀的啟動和復位，操控簡單。

進一步地，所述的支腳1上設置有用于高度調節(jié)的螺紋機構，通過調整四個支腳1螺紋機構的高度，使底板2保持水平，最終使實驗演示儀保持水平，從而有效減小實驗誤差。

進一步地，所述的導軌5通過螺釘連接固定在導軌臺4上，結構簡單，固定牢靠。

在實際的操作使用本實用新型的過程中，只需通過支腳1調整好該演示儀的水平狀態(tài)，接通電源，按下演示儀電路配備的啟動按鈕，即可使伺服電機12正轉驅動絲杠9轉動，從而帶動與絲杠螺母6和導軌滑塊8連接成一體的滑臺7之上的自動彈射裝置整體部件在導軌上做水平勻速直線運動，當運動到設定位置，彈射推塊20觸動彈射控制板14的限位槽，釋放彈簧21使質量球18受到彈力豎直向上做拋投運動，此時，紅外檢測裝置16實時記錄下質量球18自落球錐口19上拋的開始時間和檢測出質量球18上拋的速度，由于伺服滾珠絲杠導軌裝置使自動彈射裝置整體部件繼續(xù)往前做水平勻速直線運動，當質量球18落下時，落點正好在落球錐口19處，和拋點相同，這時，紅外檢測裝置16記錄下質量球18整個上拋運動的時間間隔；質量球18落下后，伺服滾珠絲杠導軌裝置繼續(xù)往前做水平勻速直線運動，到達限位開關I 101限定位置時觸發(fā)限位開關I 101使伺服電機12反轉，伺服滾珠絲杠導軌裝置往回做水平勻速直線運動的復位動作，此過程中彈射推塊20在設定位置觸動彈射控制板14復位槽壓縮彈簧21，完成復位，與此同時，演示儀在限位開關II 102的作用下停止，完成實驗，演示儀處于實驗前的初始狀態(tài)；在演示儀運行過程中，紅外檢測裝置16，能夠實時的檢測出質量球18拋出到落下的時間間隔和初始速度，并把這些數(shù)據傳輸?shù)接嬎銠C上做運算，得出實驗結果，在顯示器上顯示輸出，便于學生對運動計算結果做觀察對比，加深學生對這一物理現(xiàn)象的理解掌握。

以上結合附圖對本實用新型的具體實施方式作了詳細說明，但是本實用新型并不限于上述實施方式，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本實用新型宗旨的前提下作出各種變化。