本發(fā)明涉及教學(xué)模型技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種物理運(yùn)動(dòng)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)演示模型。

背景技術(shù)：

在平常的物理教學(xué)中，重力加速度是一個(gè)物體受重力作用的情況下所具有的加速度，在物理教學(xué)中經(jīng)常會(huì)涉及到重力加速度的測(cè)定，目前測(cè)試重力加速度的方法有單擺法、滑槽法、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量測(cè)量法和滴水法等，其中滑槽法一次實(shí)驗(yàn)只能測(cè)定一組數(shù)據(jù)，經(jīng)過多組測(cè)量后再取平均值，且參數(shù)數(shù)據(jù)測(cè)試不方便，耗時(shí)費(fèi)力；除此之外，驗(yàn)證摩擦力大小與表面粗糙度程度以及重力大小之間的關(guān)系也是物理教學(xué)中常涉及的實(shí)驗(yàn)，目前設(shè)計(jì)這塊實(shí)驗(yàn)的器材多為固定式的，調(diào)節(jié)性差，而且也是單組單次實(shí)驗(yàn)；鑒于此，本發(fā)明將驗(yàn)證摩擦力大小與表面粗糙度程度以及重力大小之間的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)和物體重力加速度測(cè)定實(shí)驗(yàn)結(jié)合在一起，提供了一種物理運(yùn)動(dòng)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)演示模型。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種物理運(yùn)動(dòng)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)演示模型。

本發(fā)明所要解決其技術(shù)問題所采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。

一種物理運(yùn)動(dòng)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)演示模型，包括底座、傾角調(diào)節(jié)裝置、可變軌道、彈射裝置和重力加速度測(cè)試裝置，用于可變軌道傾斜度調(diào)整的傾角調(diào)節(jié)裝置安裝在底座左上方，可變軌道位于傾角調(diào)節(jié)裝置正上方，彈射裝置位于可變軌道左側(cè)，重力加速度測(cè)試裝置位于可變軌道右側(cè)，且可變軌道、彈射裝置和重力加速度測(cè)試裝置并排布置。

進(jìn)一步，所述的傾角調(diào)節(jié)裝置包括U型支架、調(diào)節(jié)平臺(tái)、調(diào)節(jié)耳座、調(diào)節(jié)銷軸、卡位彈簧、上鉸鏈、調(diào)節(jié)連桿、下鉸鏈、移動(dòng)滑塊、導(dǎo)向滑軌、鋼絲繩、收卷輪和收卷電機(jī)；所述的U型支架倒立布置，U型支架中部設(shè)置有隔板，U型支架右端設(shè)置有導(dǎo)線孔，調(diào)節(jié)平臺(tái)位于U型支架上方，調(diào)節(jié)耳座位于U型支架右側(cè)端，調(diào)節(jié)平臺(tái)右端通過調(diào)節(jié)銷軸與調(diào)節(jié)耳座相連接，卡位彈簧下端固定在U型支架左端，卡位彈簧上端固定在調(diào)節(jié)平臺(tái)左端，調(diào)節(jié)連桿位于U型支架和調(diào)節(jié)平臺(tái)之間，且調(diào)節(jié)連桿上端通過上鉸鏈與調(diào)節(jié)平臺(tái)中部相連接，調(diào)節(jié)連桿下端通過下鉸鏈安裝在移動(dòng)滑塊上端面上，移動(dòng)滑塊安裝在導(dǎo)向滑軌上，鋼絲繩一端固定在移動(dòng)滑塊上，鋼絲繩另一端穿過U型支架右端的導(dǎo)線孔纏繞在收卷輪上，收卷輪固定在收卷電機(jī)的輸出軸上，收卷電機(jī)固定在U型支架中部的隔板上；通過收卷電機(jī)的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)鋼絲繩的收縮，從而帶動(dòng)移動(dòng)滑塊在導(dǎo)向滑軌上的運(yùn)動(dòng)，由于調(diào)節(jié)連桿上端的位置為固定的，調(diào)節(jié)連桿下端的位置隨著移動(dòng)滑塊的移動(dòng)而改變，從而調(diào)節(jié)連桿與調(diào)節(jié)平臺(tái)之間的水平傾角逐步變大，實(shí)現(xiàn)了調(diào)節(jié)平臺(tái)傾斜度的調(diào)整功能；傾角調(diào)節(jié)裝置可用于可變軌道的水平傾斜角度的調(diào)節(jié)，且調(diào)節(jié)方便快速，穩(wěn)定性高，承載能力強(qiáng)。

進(jìn)一步，所述的可變軌道包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)跑道和阻擋機(jī)構(gòu)；所述的旋轉(zhuǎn)跑道位于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和阻擋機(jī)構(gòu)之間，且驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)跑道和阻擋機(jī)構(gòu)并排布置。

進(jìn)一步，所述的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括頂升支架、縱向電機(jī)、驅(qū)動(dòng)螺桿、懸臂支架、橫向電機(jī)、驅(qū)動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)齒輪和旋轉(zhuǎn)軸；所述的頂升支架下端前后兩側(cè)分別設(shè)置有頂升推桿，頂升支架下端中部位置處設(shè)置有連接彈簧，頂升推桿上端設(shè)置有垂直安裝板，頂升支架外側(cè)設(shè)置有條形板，縱向電機(jī)固定在頂升支架上端面一側(cè)，驅(qū)動(dòng)螺桿一端與縱向電機(jī)輸出軸相連接，驅(qū)動(dòng)螺桿另一端穿過頂升支架上端面上的垂直安裝板，驅(qū)動(dòng)螺桿上設(shè)置有間斷區(qū)域的螺齒，懸臂支架位于頂升支架內(nèi)側(cè)，橫向電機(jī)安裝在懸臂支架頂端處，橫向電機(jī)為雙軸輸出電機(jī)，橫向電機(jī)外側(cè)輸出軸與驅(qū)動(dòng)軸一端相連接，驅(qū)動(dòng)軸另一端安裝在頂升支架外側(cè)的條形板上，驅(qū)動(dòng)齒輪固定在驅(qū)動(dòng)軸的中部位置處，驅(qū)動(dòng)齒輪與驅(qū)動(dòng)螺桿上的螺齒相嚙合，橫向電機(jī)內(nèi)側(cè)輸出軸與旋轉(zhuǎn)軸相連接；當(dāng)驅(qū)動(dòng)螺桿上的間斷區(qū)域的螺齒與驅(qū)動(dòng)齒輪相嚙合時(shí)，通過縱向電機(jī)的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)與驅(qū)動(dòng)齒輪同軸安裝的驅(qū)動(dòng)軸同步旋轉(zhuǎn)，由于橫向電機(jī)采用的是雙軸輸出電機(jī)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)軸的同步同向轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到了同步轉(zhuǎn)動(dòng)變換旋轉(zhuǎn)跑道的效果；當(dāng)驅(qū)動(dòng)螺桿上的間斷區(qū)域的螺齒與驅(qū)動(dòng)齒輪相分離時(shí)，通過橫向電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)跑道的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)了單獨(dú)單向控制旋轉(zhuǎn)跑道轉(zhuǎn)換的效果；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過驅(qū)動(dòng)螺桿上的間斷區(qū)域的螺齒與驅(qū)動(dòng)齒輪相嚙合或分離，實(shí)現(xiàn)了整體驅(qū)動(dòng)和單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，可對(duì)旋轉(zhuǎn)跑道進(jìn)行整體同步變換和單獨(dú)單向變換，且控制簡(jiǎn)單，傳動(dòng)平穩(wěn)。

進(jìn)一步，所述的旋轉(zhuǎn)跑道為方形柱體結(jié)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)跑道中部位置處設(shè)置有貫穿軸孔，旋轉(zhuǎn)跑道的四個(gè)側(cè)面上分別依次設(shè)置有第一半圓形凹槽、第二半圓形凹槽、第三半圓形凹槽和第四半圓形凹槽，第一半圓形凹槽上設(shè)置有橡膠墊，第二半圓形凹槽上沿其軸向方向均勻設(shè)置有凸型條，第三半圓形凹槽上沿其軸向方向均勻設(shè)置有磨砂條，第四半圓形凹槽上設(shè)置有光滑鋁片墊；旋轉(zhuǎn)跑道具有四個(gè)不同表面粗糙度的第一半圓形凹槽、第二半圓形凹槽、第三半圓形凹槽和第四半圓形凹槽，且轉(zhuǎn)換簡(jiǎn)單快捷，通過旋轉(zhuǎn)跑道的旋轉(zhuǎn)變換，可試驗(yàn)表面粗糙度與物體運(yùn)動(dòng)摩擦力的關(guān)系。

進(jìn)一步，所述的阻擋機(jī)構(gòu)包括龍門支架、阻擋馬達(dá)、阻擋主動(dòng)輪、阻擋從動(dòng)輪、阻擋傳動(dòng)帶和阻擋槳；所述的龍門支架上端設(shè)置有弧形凹面，弧形凹面前后兩側(cè)分別對(duì)稱設(shè)置有安裝耳座，阻擋馬達(dá)位于龍門支架一側(cè)，阻擋主動(dòng)輪固定在阻擋馬達(dá)輸出軸上，阻擋主動(dòng)輪與阻擋從動(dòng)輪之間采用阻擋傳動(dòng)帶進(jìn)行連接，阻擋槳中部沿其周向方向均勻設(shè)置有條形擋板，阻擋槳兩端分別安裝在弧形凹面前后兩側(cè)的安裝耳座上，且阻擋槳與阻擋從動(dòng)輪同軸安裝連接；阻擋機(jī)構(gòu)主要用于對(duì)試驗(yàn)球體的攔截，同時(shí)采用阻擋馬達(dá)通過帶傳動(dòng)帶動(dòng)阻擋槳的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)阻擋槳中部沿其周向方向均勻設(shè)置的條形擋板的旋轉(zhuǎn)，達(dá)到了在測(cè)試物體重力加速度時(shí)推送試驗(yàn)球體的效果，阻擋機(jī)構(gòu)具有阻擋攔截試驗(yàn)球體和旋轉(zhuǎn)推送試驗(yàn)球體的雙重作用，且簡(jiǎn)單實(shí)用。

進(jìn)一步，所述的彈射裝置包括L型支架、彈射推桿、夾取機(jī)械手、壓緊彈簧和限位機(jī)構(gòu)；所述的彈射推桿等間距并排布置在L型支架和夾取機(jī)械手之間，且彈射推桿一端與L型支架相連接，彈射推桿另一端與夾取機(jī)械手相連接，壓緊彈簧纏繞在彈射推桿上，限位機(jī)構(gòu)數(shù)量為二，限位機(jī)構(gòu)分別對(duì)稱位于夾取機(jī)械手前后兩側(cè)。

進(jìn)一步，所述的夾取機(jī)械手包括彈射橫板、夾取耳座、夾取轉(zhuǎn)銷、夾取卡爪、夾取推桿和夾取鉸鏈；所述的夾取耳座沿彈射橫板縱向中心軸線分別對(duì)稱布置，夾取卡爪下端通過夾取轉(zhuǎn)銷安裝在夾取耳座上，夾取卡爪為弧形狀尖頭結(jié)構(gòu)，夾取卡爪內(nèi)側(cè)壁上設(shè)置有楔形爪齒，夾取推桿位于夾取卡爪外側(cè)，且夾取推桿上端通過夾取鉸鏈與夾取卡爪外側(cè)壁相連接，夾取推桿下端通過夾取鉸鏈與彈射橫板相連接；通過夾取推桿的伸縮運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了夾取卡爪的張合，從而達(dá)到了對(duì)試驗(yàn)球體抓取和釋放的功能，且抓取緊牢，釋放快速。

進(jìn)一步，所述的限位機(jī)構(gòu)包括限位底座、限位推桿、限位頂板、限位卡勾、連接鉸鏈和張合推桿；所述的限位推桿位于限位底座與限位頂板之間，限位卡勾后端通過連接鉸鏈與限位頂板相連接，限位卡勾前端按壓在彈射橫板上，張合推桿一端活動(dòng)鉸接在限位頂板上，張合推桿另一端活動(dòng)鉸接在限位卡勾內(nèi)側(cè)壁上；限位機(jī)構(gòu)用于對(duì)夾取機(jī)械手的限位收緊和釋放彈射。

彈射裝置工作原理：試驗(yàn)球體發(fā)射前時(shí)，限位卡勾將夾取機(jī)械手上的彈射橫板按壓住，發(fā)射時(shí)，張合推桿進(jìn)行伸張運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)限位卡勾往外側(cè)運(yùn)動(dòng)，限位卡勾與彈射橫板實(shí)現(xiàn)了分離，夾取機(jī)械手在壓緊彈簧的作用力下彈射出去，同時(shí)，通過夾取推桿的收縮運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)夾取卡爪往外側(cè)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)試驗(yàn)球體的釋放功能，完成了對(duì)試驗(yàn)球體彈射的過程，當(dāng)試驗(yàn)球體發(fā)射外出后，在通過限位推桿伸展運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)限位卡勾的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)限位卡勾接近夾取機(jī)械手上的彈射橫板時(shí)，張合推桿進(jìn)行收縮運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)限位卡勾往內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng)，限位卡勾按壓住彈射橫板后，再通過限位推桿收縮運(yùn)動(dòng)將夾取機(jī)械手收縮回來；彈射裝置利用彈簧壓縮的作用力可對(duì)試驗(yàn)球體進(jìn)行發(fā)射，為試驗(yàn)球體提供了動(dòng)力源，且發(fā)射原理簡(jiǎn)單實(shí)用；其夾取機(jī)械手可對(duì)試驗(yàn)球體抓取和釋放，抓取緊牢，釋放快速；同時(shí)，其限位機(jī)構(gòu)可對(duì)夾取機(jī)械手進(jìn)行限位收緊和釋放彈射。

通過傾角調(diào)節(jié)裝置、可變軌道和彈射裝置的配合使用，可完成“驗(yàn)證摩擦力大小與表面粗糙度程度以及重力大小之間的關(guān)系”的物理實(shí)驗(yàn)，具體實(shí)驗(yàn)過程如下：

首先，通過傾角調(diào)節(jié)裝置可調(diào)整可變軌道的傾斜角度，利用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中驅(qū)動(dòng)螺桿上的間斷區(qū)域的螺齒與驅(qū)動(dòng)齒輪相嚙合時(shí)，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)軸的同步同向轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到了同步轉(zhuǎn)動(dòng)變換旋轉(zhuǎn)跑道的效果，將三個(gè)可變軌道調(diào)整到相統(tǒng)一的第一半圓形凹槽、第二半圓形凹槽、第三半圓形凹槽或第四半圓形凹槽，因此可保證每個(gè)可變軌道上的表面粗糙度程度相同；然后采用三個(gè)夾取機(jī)械手分別夾取不同重力大小的試驗(yàn)球體，通過彈射裝置將試驗(yàn)球體發(fā)射外出，觀察同時(shí)發(fā)射出來的三個(gè)不同重力大小的試驗(yàn)球體通過可變軌道到達(dá)阻擋機(jī)構(gòu)的先后順序，即可完成“驗(yàn)證摩擦力大小與重力大小之間的關(guān)系”的物理實(shí)驗(yàn)；再通過驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中驅(qū)動(dòng)螺桿上的間斷區(qū)域的螺齒與驅(qū)動(dòng)齒輪相分離時(shí)，通過橫向電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)跑道的轉(zhuǎn)換，將三個(gè)可變軌道調(diào)整到不同的第一半圓形凹槽、第二半圓形凹槽、第三半圓形凹槽和第四半圓形凹槽，因此可保證三個(gè)可變軌道上的表面粗糙度程度不同；最后采用三個(gè)夾取機(jī)械手分別夾取相同重力大小的試驗(yàn)球體，通過彈射裝置將試驗(yàn)球體發(fā)射外出，觀察同時(shí)發(fā)射出來的三個(gè)相同重力大小的試驗(yàn)球體通過可變軌道到達(dá)阻擋機(jī)構(gòu)的先后順序，即可完成“驗(yàn)證摩擦力大小與表面粗糙度程度之間的關(guān)系”的物理實(shí)驗(yàn)。

進(jìn)一步，所述的重力加速度測(cè)試裝置包括測(cè)試滑道、定位沙池、測(cè)量電機(jī)、測(cè)量絲杠、移動(dòng)螺母、測(cè)量支架、帶座工字輪和測(cè)量皮尺；所述的測(cè)試滑道傾斜部分設(shè)置有與底座相固定連接的立板，測(cè)試滑道水平部分設(shè)置有與底座相連接固定的固定架，定位沙池位于測(cè)試滑道正右方，測(cè)量電機(jī)分別位于定位沙池的前后兩側(cè)，測(cè)量絲杠一端與測(cè)量電機(jī)相連接，測(cè)量絲杠另一端與定位沙池外側(cè)壁相連接，移動(dòng)螺母安裝在測(cè)量絲杠上，測(cè)量支架下端固定在移動(dòng)螺母上端面上，帶座工字輪下端設(shè)置有與測(cè)試滑道相連接的固定支座，帶座工字輪上端設(shè)置有帶軸輪體，測(cè)量皮尺一端纏繞在帶座工字輪上端的帶軸輪體上，測(cè)量皮尺另一端固定在測(cè)量支架上端。

采用重力加速度測(cè)試裝置利用滑槽法測(cè)定重力加速度具體過程如下：首先，阻擋馬達(dá)通過帶傳動(dòng)帶動(dòng)阻擋槳的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)阻擋槳中部沿其周向方向均勻設(shè)置的條形擋板的旋轉(zhuǎn)，將停留在可變軌道末端處于靜止?fàn)顟B(tài)的試驗(yàn)球體輕輕推出，試驗(yàn)球體從測(cè)試滑道自由滾出，試驗(yàn)球體經(jīng)過測(cè)試滑道傾斜部分和測(cè)試滑道水平部分后掉落到定位沙池內(nèi)，并用秒表記錄下試驗(yàn)球體從測(cè)試滑道水平部分末端掉落到定位沙池內(nèi)所用的時(shí)間T；然后用直尺測(cè)量出測(cè)試滑道傾斜部分頂端和測(cè)試滑道水平部分之間的垂直距離H；再通過測(cè)量電機(jī)的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)測(cè)量絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)移動(dòng)螺母的水平移動(dòng)，帶動(dòng)測(cè)量皮尺從帶座工字輪上拉扯出來，以便測(cè)量出試驗(yàn)球體掉落在定位沙池中的具體位置與測(cè)試滑道水平部分末端之間的水平距離S，根據(jù)以上測(cè)定的數(shù)據(jù)，并結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式即可測(cè)試出試驗(yàn)球體的重力加速度g＝S/2HT，從而完成了試驗(yàn)球體的重力加速度測(cè)定的實(shí)驗(yàn)，重力加速度測(cè)試裝置可通過一次實(shí)驗(yàn)就可以得出多組數(shù)據(jù)，采用定位沙池可精準(zhǔn)確定落球具體位置點(diǎn)，同時(shí)也可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量落球距離的功能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，可快速多組測(cè)試物體的重力加速度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明具有角度調(diào)節(jié)、跑道變換、物體發(fā)射和同時(shí)多組測(cè)試重力的功能，實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多能，可完成摩擦力影響因素驗(yàn)證和物體重力加速度測(cè)定實(shí)驗(yàn)，結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡(jiǎn)單方便，為物理課堂教學(xué)提供了新型的實(shí)驗(yàn)演示模型，方便了教師教學(xué)，也提高了學(xué)生的認(rèn)知能力。

(2)本發(fā)明的傾角調(diào)節(jié)裝置可用于可變軌道的水平傾斜角度的調(diào)節(jié)，且調(diào)節(jié)方便快速，穩(wěn)定性高，承載能力強(qiáng)。

(3)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過驅(qū)動(dòng)螺桿上的間斷區(qū)域的螺齒與驅(qū)動(dòng)齒輪相嚙合或分離，實(shí)現(xiàn)了整體驅(qū)動(dòng)和單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，可對(duì)旋轉(zhuǎn)跑道進(jìn)行整體同步變換和單獨(dú)單向變換，且控制簡(jiǎn)單，傳動(dòng)平穩(wěn)。

(4)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)跑道具有四個(gè)不同表面粗糙度的第一半圓形凹槽、第二半圓形凹槽、第三半圓形凹槽和第四半圓形凹槽，且轉(zhuǎn)換簡(jiǎn)單快捷，通過旋轉(zhuǎn)跑道的旋轉(zhuǎn)變換，可試驗(yàn)表面粗糙度與物體運(yùn)動(dòng)摩擦力的關(guān)系。

(5)本發(fā)明的阻擋機(jī)構(gòu)具有阻擋攔截試驗(yàn)球體和旋轉(zhuǎn)推送試驗(yàn)球體的雙重作用，且簡(jiǎn)單實(shí)用。

(6)本發(fā)明的彈射裝置利用彈簧壓縮的作用力可對(duì)試驗(yàn)球體進(jìn)行發(fā)射，為試驗(yàn)球體提供了動(dòng)力源，且發(fā)射原理簡(jiǎn)單實(shí)用；其夾取機(jī)械手可對(duì)試驗(yàn)球體抓取和釋放，抓取緊牢，釋放快速；同時(shí)，其限位機(jī)構(gòu)可對(duì)夾取機(jī)械手進(jìn)行限位收緊和釋放彈射。

(7)本發(fā)明的重力加速度測(cè)試裝置可通過一次實(shí)驗(yàn)就可以得出多組數(shù)據(jù)，采用定位沙池可精準(zhǔn)確定落球具體位置點(diǎn)，同時(shí)也可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量落球距離的功能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，可快速多組測(cè)試物體的重力加速度。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明去除重力加速度測(cè)試裝置后的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明傾角調(diào)節(jié)裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明傾角調(diào)節(jié)裝置去除調(diào)節(jié)平臺(tái)后的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明可變軌道的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明旋轉(zhuǎn)跑道的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本發(fā)明彈射裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是本發(fā)明重力加速度測(cè)試裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

如圖1至圖9所示，一種物理運(yùn)動(dòng)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)演示模型，包括底座1、傾角調(diào)節(jié)裝置2、可變軌道3、彈射裝置4和重力加速度測(cè)試裝置5，用于可變軌道3傾斜度調(diào)整的傾角調(diào)節(jié)裝置2安裝在底座1左上方，可變軌道3位于傾角調(diào)節(jié)裝置2正上方，彈射裝置4位于可變軌道3左側(cè)，重力加速度測(cè)試裝置5位于可變軌道3右側(cè)，且可變軌道3、彈射裝置4和重力加速度測(cè)試裝置5并排布置。

所述的傾角調(diào)節(jié)裝置2包括U型支架21、調(diào)節(jié)平臺(tái)22、調(diào)節(jié)耳座23、調(diào)節(jié)銷軸24、卡位彈簧25、上鉸鏈26、調(diào)節(jié)連桿27、下鉸鏈28、移動(dòng)滑塊29、導(dǎo)向滑軌210、鋼絲繩211、收卷輪212和收卷電機(jī)213；所述的U型支架21倒立布置，U型支架21中部設(shè)置有隔板，U型支架21右端設(shè)置有導(dǎo)線孔，調(diào)節(jié)平臺(tái)22位于U型支架21上方，調(diào)節(jié)耳座23位于U型支架21右側(cè)端，調(diào)節(jié)平臺(tái)22右端通過調(diào)節(jié)銷軸24與調(diào)節(jié)耳座23相連接，卡位彈簧25下端固定在U型支架21左端，卡位彈簧25上端固定在調(diào)節(jié)平臺(tái)22左端，調(diào)節(jié)連桿27位于U型支架21和調(diào)節(jié)平臺(tái)22之間，且調(diào)節(jié)連桿27上端通過上鉸鏈26與調(diào)節(jié)平臺(tái)22中部相連接，調(diào)節(jié)連桿27下端通過下鉸鏈28安裝在移動(dòng)滑塊29上端面上，移動(dòng)滑塊29安裝在導(dǎo)向滑軌210上，鋼絲繩211一端固定在移動(dòng)滑塊29上，鋼絲繩211另一端穿過U型支架21右端的導(dǎo)線孔纏繞在收卷輪212上，收卷輪212固定在收卷電機(jī)213的輸出軸上，收卷電機(jī)213固定在U型支架21中部的隔板上；通過收卷電機(jī)213的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)鋼絲繩211的收縮，從而帶動(dòng)移動(dòng)滑塊29在導(dǎo)向滑軌210上的運(yùn)動(dòng)，由于調(diào)節(jié)連桿27上端的位置為固定的，調(diào)節(jié)連桿27下端的位置隨著移動(dòng)滑塊29的移動(dòng)而改變，從而調(diào)節(jié)連桿27與調(diào)節(jié)平臺(tái)22之間的水平傾角逐步變大，實(shí)現(xiàn)了調(diào)節(jié)平臺(tái)22傾斜度的調(diào)整功能；傾角調(diào)節(jié)裝置2可用于可變軌道3的水平傾斜角度的調(diào)節(jié)，且調(diào)節(jié)方便快速，穩(wěn)定性高，承載能力強(qiáng)。

所述的可變軌道3包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)31、旋轉(zhuǎn)跑道32和阻擋機(jī)構(gòu)33；所述的旋轉(zhuǎn)跑道32位于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)31和阻擋機(jī)構(gòu)33之間，且驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)31、旋轉(zhuǎn)跑道32和阻擋機(jī)構(gòu)33并排布置。

所述的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)31包括頂升支架311、縱向電機(jī)312、驅(qū)動(dòng)螺桿313、懸臂支架314、橫向電機(jī)315、驅(qū)動(dòng)軸316、驅(qū)動(dòng)齒輪317和旋轉(zhuǎn)軸318；所述的頂升支架311下端前后兩側(cè)分別設(shè)置有頂升推桿，頂升支架311下端中部位置處設(shè)置有連接彈簧，頂升推桿上端設(shè)置有垂直安裝板，頂升支架311外側(cè)設(shè)置有條形板，縱向電機(jī)312固定在頂升支架311上端面一側(cè)，驅(qū)動(dòng)螺桿313一端與縱向電機(jī)312輸出軸相連接，驅(qū)動(dòng)螺桿313另一端穿過頂升支架311上端面上的垂直安裝板，驅(qū)動(dòng)螺桿313上設(shè)置有間斷區(qū)域的螺齒，懸臂支架314位于頂升支架311內(nèi)側(cè)，橫向電機(jī)315安裝在懸臂支架314頂端處，橫向電機(jī)315為雙軸輸出電機(jī)，橫向電機(jī)315外側(cè)輸出軸與驅(qū)動(dòng)軸316一端相連接，驅(qū)動(dòng)軸316另一端安裝在頂升支架311外側(cè)的條形板上，驅(qū)動(dòng)齒輪317固定在驅(qū)動(dòng)軸316的中部位置處，驅(qū)動(dòng)齒輪317與驅(qū)動(dòng)螺桿313上的螺齒相嚙合，橫向電機(jī)315內(nèi)側(cè)輸出軸與旋轉(zhuǎn)軸318相連接；當(dāng)驅(qū)動(dòng)螺桿313上的間斷區(qū)域的螺齒與驅(qū)動(dòng)齒輪317相嚙合時(shí)，通過縱向電機(jī)312的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)螺桿313的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)與驅(qū)動(dòng)齒輪317同軸安裝的驅(qū)動(dòng)軸316同步旋轉(zhuǎn)，由于橫向電機(jī)315采用的是雙軸輸出電機(jī)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)軸318的同步同向轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到了同步轉(zhuǎn)動(dòng)變換旋轉(zhuǎn)跑道32的效果；當(dāng)驅(qū)動(dòng)螺桿313上的間斷區(qū)域的螺齒與驅(qū)動(dòng)齒輪317相分離時(shí)，通過橫向電機(jī)315的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸318的旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)跑道32的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)了單獨(dú)單向控制旋轉(zhuǎn)跑道32轉(zhuǎn)換的效果；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)31通過驅(qū)動(dòng)螺桿313上的間斷區(qū)域的螺齒與驅(qū)動(dòng)齒輪317相嚙合或分離，實(shí)現(xiàn)了整體驅(qū)動(dòng)和單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，可對(duì)旋轉(zhuǎn)跑道32進(jìn)行整體同步變換和單獨(dú)單向變換，且控制簡(jiǎn)單，傳動(dòng)平穩(wěn)。

所述的旋轉(zhuǎn)跑道32為方形柱體結(jié)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)跑道32中部位置處設(shè)置有貫穿軸孔，旋轉(zhuǎn)跑道32的四個(gè)側(cè)面上分別依次設(shè)置有第一半圓形凹槽、第二半圓形凹槽、第三半圓形凹槽和第四半圓形凹槽，第一半圓形凹槽上設(shè)置有橡膠墊，第二半圓形凹槽上沿其軸向方向均勻設(shè)置有凸型條，第三半圓形凹槽上沿其軸向方向均勻設(shè)置有磨砂條，第四半圓形凹槽上設(shè)置有光滑鋁片墊；旋轉(zhuǎn)跑道32具有四個(gè)不同表面粗糙度的第一半圓形凹槽、第二半圓形凹槽、第三半圓形凹槽和第四半圓形凹槽，且轉(zhuǎn)換簡(jiǎn)單快捷，通過旋轉(zhuǎn)跑道32的旋轉(zhuǎn)變換，可試驗(yàn)表面粗糙度與物體運(yùn)動(dòng)摩擦力的關(guān)系。

所述的阻擋機(jī)構(gòu)33包括龍門支架331、阻擋馬達(dá)332、阻擋主動(dòng)輪333、阻擋從動(dòng)輪334、阻擋傳動(dòng)帶335和阻擋槳336；所述的龍門支架331上端設(shè)置有弧形凹面，弧形凹面前后兩側(cè)分別對(duì)稱設(shè)置有安裝耳座，阻擋馬達(dá)332位于龍門支架331一側(cè)，阻擋主動(dòng)輪333固定在阻擋馬達(dá)332輸出軸上，阻擋主動(dòng)輪333與阻擋從動(dòng)輪334之間采用阻擋傳動(dòng)帶335進(jìn)行連接，阻擋槳336中部沿其周向方向均勻設(shè)置有條形擋板，阻擋槳336兩端分別安裝在弧形凹面前后兩側(cè)的安裝耳座上，且阻擋槳336與阻擋從動(dòng)輪334同軸安裝連接；阻擋機(jī)構(gòu)33主要用于對(duì)試驗(yàn)球體的攔截，同時(shí)采用阻擋馬達(dá)332通過帶傳動(dòng)帶動(dòng)阻擋槳336的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)阻擋槳336中部沿其周向方向均勻設(shè)置的條形擋板的旋轉(zhuǎn)，達(dá)到了在測(cè)試物體重力加速度時(shí)推送試驗(yàn)球體的效果，阻擋機(jī)構(gòu)33具有阻擋攔截試驗(yàn)球體和旋轉(zhuǎn)推送試驗(yàn)球體的雙重作用，且簡(jiǎn)單實(shí)用。

所述的彈射裝置4包括L型支架41、彈射推桿42、夾取機(jī)械手43、壓緊彈簧44和限位機(jī)構(gòu)45；所述的彈射推桿42等間距并排布置在L型支架41和夾取機(jī)械手43之間，且彈射推桿42一端與L型支架41相連接，彈射推桿42另一端與夾取機(jī)械手43相連接，壓緊彈簧44纏繞在彈射推桿42上，限位機(jī)構(gòu)45數(shù)量為二，限位機(jī)構(gòu)45分別對(duì)稱位于夾取機(jī)械手43前后兩側(cè)。

所述的夾取機(jī)械手43包括彈射橫板431、夾取耳座432、夾取轉(zhuǎn)銷433、夾取卡爪434、夾取推桿435和夾取鉸鏈436；所述的夾取耳座432沿彈射橫板431縱向中心軸線分別對(duì)稱布置，夾取卡爪434下端通過夾取轉(zhuǎn)銷433安裝在夾取耳座432上，夾取卡爪434為弧形狀尖頭結(jié)構(gòu)，夾取卡爪434內(nèi)側(cè)壁上設(shè)置有楔形爪齒，夾取推桿435位于夾取卡爪434外側(cè)，且夾取推桿435上端通過夾取鉸鏈436與夾取卡爪434外側(cè)壁相連接，夾取推桿435下端通過夾取鉸鏈436與彈射橫板431相連接；通過夾取推桿435的伸縮運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了夾取卡爪434的張合，從而達(dá)到了對(duì)試驗(yàn)球體抓取和釋放的功能，且抓取緊牢，釋放快速。

所述的限位機(jī)構(gòu)45包括限位底座451、限位推桿452、限位頂板453、限位卡勾454、連接鉸鏈455和張合推桿456；所述的限位推桿452位于限位底座451與限位頂板453之間，限位卡勾454后端通過連接鉸鏈455與限位頂板453相連接，限位卡勾454前端按壓在彈射橫板431上，張合推桿456一端活動(dòng)鉸接在限位頂板453上，張合推桿456另一端活動(dòng)鉸接在限位卡勾454內(nèi)側(cè)壁上；限位機(jī)構(gòu)45用于對(duì)夾取機(jī)械手43的限位收緊和釋放彈射。

彈射裝置4工作原理：試驗(yàn)球體發(fā)射前時(shí)，限位卡勾454將夾取機(jī)械手43上的彈射橫板431按壓住，發(fā)射時(shí)，張合推桿456進(jìn)行伸張運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)限位卡勾454往外側(cè)運(yùn)動(dòng)，限位卡勾454與彈射橫板431實(shí)現(xiàn)了分離，夾取機(jī)械手43在壓緊彈簧44的作用力下彈射出去，同時(shí)，通過夾取推桿435的收縮運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)夾取卡爪434往外側(cè)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)試驗(yàn)球體的釋放功能，完成了對(duì)試驗(yàn)球體彈射的過程，當(dāng)試驗(yàn)球體發(fā)射外出后，在通過限位推桿452伸展運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)限位卡勾454的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)限位卡勾454接近夾取機(jī)械手43上的彈射橫板431時(shí)，張合推桿456進(jìn)行收縮運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)限位卡勾454往內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng)，限位卡勾454按壓住彈射橫板431后，再通過限位推桿452收縮運(yùn)動(dòng)將夾取機(jī)械手43收縮回來；彈射裝置4利用彈簧壓縮的作用力可對(duì)試驗(yàn)球體進(jìn)行發(fā)射，為試驗(yàn)球體提供了動(dòng)力源，且發(fā)射原理簡(jiǎn)單實(shí)用；其夾取機(jī)械手43可對(duì)試驗(yàn)球體抓取和釋放，抓取緊牢，釋放快速；同時(shí)，其限位機(jī)構(gòu)45可對(duì)夾取機(jī)械手43進(jìn)行限位收緊和釋放彈射。

通過傾角調(diào)節(jié)裝置2、可變軌道3和彈射裝置4的配合使用，可完成“驗(yàn)證摩擦力大小與表面粗糙度程度以及重力大小之間的關(guān)系”的物理實(shí)驗(yàn)，具體實(shí)驗(yàn)過程如下：

首先，通過傾角調(diào)節(jié)裝置2可調(diào)整可變軌道3的傾斜角度，利用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)31中驅(qū)動(dòng)螺桿313上的間斷區(qū)域的螺齒與驅(qū)動(dòng)齒輪317相嚙合時(shí)，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)軸318的同步同向轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到了同步轉(zhuǎn)動(dòng)變換旋轉(zhuǎn)跑道32的效果，將三個(gè)可變軌道3調(diào)整到相統(tǒng)一的第一半圓形凹槽、第二半圓形凹槽、第三半圓形凹槽或第四半圓形凹槽，因此可保證每個(gè)可變軌道3上的表面粗糙度程度相同；然后采用三個(gè)夾取機(jī)械手43分別夾取不同重力大小的試驗(yàn)球體，通過彈射裝置4將試驗(yàn)球體發(fā)射外出，觀察同時(shí)發(fā)射出來的三個(gè)不同重力大小的試驗(yàn)球體通過可變軌道3到達(dá)阻擋機(jī)構(gòu)33的先后順序，即可完成“驗(yàn)證摩擦力大小與重力大小之間的關(guān)系”的物理實(shí)驗(yàn)；再通過驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)31中驅(qū)動(dòng)螺桿313上的間斷區(qū)域的螺齒與驅(qū)動(dòng)齒輪317相分離時(shí)，通過橫向電機(jī)315的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸318的旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)跑道32的轉(zhuǎn)換，將三個(gè)可變軌道3調(diào)整到不同的第一半圓形凹槽、第二半圓形凹槽、第三半圓形凹槽和第四半圓形凹槽，因此可保證三個(gè)可變軌道3上的表面粗糙度程度不同；最后采用三個(gè)夾取機(jī)械手43分別夾取相同重力大小的試驗(yàn)球體，通過彈射裝置4將試驗(yàn)球體發(fā)射外出，觀察同時(shí)發(fā)射出來的三個(gè)相同重力大小的試驗(yàn)球體通過可變軌道3到達(dá)阻擋機(jī)構(gòu)33的先后順序，即可完成“驗(yàn)證摩擦力大小與表面粗糙度程度之間的關(guān)系”的物理實(shí)驗(yàn)。

進(jìn)一步，所述的重力加速度測(cè)試裝置5包括測(cè)試滑道51、定位沙池52、測(cè)量電機(jī)53、測(cè)量絲杠54、移動(dòng)螺母55、測(cè)量支架56、帶座工字輪57和測(cè)量皮尺58；所述的測(cè)試滑道51傾斜部分設(shè)置有與底座1相固定連接的立板，測(cè)試滑道51水平部分設(shè)置有與底座1相連接固定的固定架，定位沙池52位于測(cè)試滑道51正右方，測(cè)量電機(jī)53分別位于定位沙池52的前后兩側(cè)，測(cè)量絲杠54一端與測(cè)量電機(jī)53相連接，測(cè)量絲杠54另一端與定位沙池52外側(cè)壁相連接，移動(dòng)螺母55安裝在測(cè)量絲杠54上，測(cè)量支架56下端固定在移動(dòng)螺母55上端面上，帶座工字輪57下端設(shè)置有與測(cè)試滑道51相連接的固定支座，帶座工字輪57上端設(shè)置有帶軸輪體，測(cè)量皮尺58一端纏繞在帶座工字輪57上端的帶軸輪體上，測(cè)量皮尺58另一端固定在測(cè)量支架56上端。

采用重力加速度測(cè)試裝置5利用滑槽法測(cè)定重力加速度具體過程如下：首先，阻擋馬達(dá)332通過帶傳動(dòng)帶動(dòng)阻擋槳336的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)阻擋槳336中部沿其周向方向均勻設(shè)置的條形擋板的旋轉(zhuǎn)，將停留在可變軌道3末端處于靜止?fàn)顟B(tài)的試驗(yàn)球體輕輕推出，試驗(yàn)球體從測(cè)試滑道51自由滾出，試驗(yàn)球體經(jīng)過測(cè)試滑道51傾斜部分和測(cè)試滑道51水平部分后掉落到定位沙池52內(nèi)，并用秒表記錄下試驗(yàn)球體從測(cè)試滑道51水平部分末端掉落到定位沙池52內(nèi)所用的時(shí)間T；然后用直尺測(cè)量出測(cè)試滑道51傾斜部分頂端和測(cè)試滑道51水平部分之間的垂直距離H；再通過測(cè)量電機(jī)53的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)測(cè)量絲杠54的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)移動(dòng)螺母55的水平移動(dòng)，帶動(dòng)測(cè)量皮尺58從帶座工字輪57上拉扯出來，以便測(cè)量出試驗(yàn)球體掉落在定位沙池52中的具體位置與測(cè)試滑道51水平部分末端之間的水平距離S，根據(jù)以上測(cè)定的數(shù)據(jù)，并結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式即可測(cè)試出試驗(yàn)球體的重力加速度g＝S/2HT，從而完成了試驗(yàn)球體的重力加速度測(cè)定的實(shí)驗(yàn)，重力加速度測(cè)試裝置可通過一次實(shí)驗(yàn)就可以得出多組數(shù)據(jù)，采用定位沙池52可精準(zhǔn)確定落球具體位置點(diǎn)，同時(shí)也可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量落球距離的功能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，可快速多組測(cè)試物體的重力加速度。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中的描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。