本發(fā)明涉及物理教學(xué)領(lǐng)域，具體涉及用于物理教學(xué)的當(dāng)?shù)刂亓铀俣仍囼?yàn)裝置。

背景技術(shù)：

在基礎(chǔ)物理教學(xué)中，重力加速度是一項(xiàng)非常重要的內(nèi)容，由學(xué)生們親自計(jì)算出當(dāng)?shù)刂亓铀俣?，并且直觀的進(jìn)行“兩個(gè)鐵球同時(shí)著地”的試驗(yàn)，有助于幫助學(xué)生們理解重力加速度的含義與特征。但是現(xiàn)有技術(shù)中，對于鐵球自由下落的時(shí)間多由人為操作秒表計(jì)時(shí)，存在很大誤差，同時(shí)現(xiàn)有鐵球自由落體實(shí)驗(yàn)裝置都是在鐵球下方加設(shè)擋板，抽走擋板后使鐵球開始下落，由于抽走擋板時(shí)鐵球與隔板會產(chǎn)生摩擦，摩擦力導(dǎo)致小球開始沿著受力方向轉(zhuǎn)動，并非由靜止?fàn)顟B(tài)下落，因此使得鐵球下落時(shí)的初動量不為零，造成計(jì)算誤差，影響重力加速度試驗(yàn)的精度。對于使用電磁鐵方式吸附鐵球再進(jìn)行釋放的實(shí)驗(yàn)裝置而言，僅能夠使用鐵球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)無法吸附其他物體，不僅體積龐大不便于教學(xué)實(shí)驗(yàn)，而且在電磁鐵斷電瞬間鐵球中存在剩磁，還會導(dǎo)致周圍磁性金屬與鐵球間的相互作用力存在滯后消失的問題，同樣影響實(shí)驗(yàn)精度。此外，現(xiàn)有的教學(xué)用重力加速度試驗(yàn)裝置的功能都很單一，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容片面。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供用于物理教學(xué)的當(dāng)?shù)刂亓铀俣仍囼?yàn)裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中重力加速度試驗(yàn)誤差大、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不夠全面的問題，實(shí)現(xiàn)提高實(shí)驗(yàn)精度與多樣性的目的。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

用于物理教學(xué)的當(dāng)?shù)刂亓铀俣仍囼?yàn)裝置，包括箱體，所述箱體的正面設(shè)置氣密門，所述氣密門的門板由透明材料制作而成；箱體內(nèi)部底面設(shè)置第一凹槽，箱體內(nèi)部頂面設(shè)置與所述第一凹槽正對的第二凹槽，所述第一凹槽、第二凹槽的長度與箱體內(nèi)部深度一致；還包括與所述第一凹槽、第二凹槽相匹配的隔板，所述隔板滑動設(shè)置在第一凹槽、第二凹槽之間，且隔板長度與第一凹槽、第二凹槽的長度相等；當(dāng)氣密門關(guān)閉時(shí)，所述第一凹槽、第二凹槽、隔板均垂直于氣密門；當(dāng)氣密門打開時(shí)，隔板能夠從第一凹槽、第二凹槽中取出；所述隔板位于第一凹槽、第二凹槽之間時(shí)，將箱體內(nèi)部分為第一腔室、第二腔室，所述第一腔室、第二腔室的頂部分別設(shè)置第一真空吸盤、第二真空吸盤，兩個(gè)真空吸盤的高度相同且均配置有吸氣管線；所述箱體外側(cè)設(shè)置三通、負(fù)壓泵，所述三通分別與第一真空吸盤的吸氣管線、第二真空吸盤的吸氣管線、負(fù)壓泵連通；所述第一腔室、第二腔室的底面分別設(shè)置第一小球感應(yīng)裝置、第二小球感應(yīng)裝置，所述第一小球感應(yīng)裝置位于第一真空吸盤的正下方，第二小球感應(yīng)裝置位于第二真空吸盤的正下方；還包括第一計(jì)時(shí)模塊、第二計(jì)時(shí)模塊、顯示屏；所述第一計(jì)時(shí)模塊的輸入端與第一小球感應(yīng)裝置、負(fù)壓泵連接；所述第二計(jì)時(shí)模塊的輸入端與第二小球感應(yīng)裝置、負(fù)壓泵連接；所述第一計(jì)時(shí)模塊、第二計(jì)時(shí)模塊的輸出端均與顯示屏相連。

針對現(xiàn)有技術(shù)中重力加速度試驗(yàn)誤差大、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不夠全面的問題，本發(fā)明提出一種用于物理教學(xué)的當(dāng)?shù)刂亓铀俣仍囼?yàn)裝置，包括設(shè)置氣密門的箱體，使得箱體內(nèi)部氣密性能良好，同時(shí)不會受外界空氣流動的干擾，提高實(shí)驗(yàn)環(huán)境的封閉性與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。氣密門的門板由透明材料制作而成，便于在箱體內(nèi)部進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)能夠從外部直觀觀察。箱體內(nèi)部底面設(shè)置第一凹槽，箱體內(nèi)部頂面設(shè)置與所述第一凹槽正對的第二凹槽，第一凹槽、第二凹槽均垂直于箱體的敞口面，因此當(dāng)氣密門關(guān)閉時(shí)，能夠垂直于氣密門表面。還包括隔板，當(dāng)隔板設(shè)置在第一凹槽、第二凹槽中時(shí)，其底邊位于第一凹槽內(nèi)，頂邊位于第二凹槽內(nèi)，在兩個(gè)凹槽的限制下進(jìn)行固定，使得隔板僅能夠沿著兩個(gè)凹槽的長度方向進(jìn)行移動，同時(shí)當(dāng)氣密門打開時(shí)，隔板能夠從兩個(gè)凹槽中取出。由于第一凹槽、第二凹槽、隔板的長度均與箱體內(nèi)部深度一致，因此當(dāng)氣密門關(guān)閉時(shí)，隔板會將箱體內(nèi)部分為左右兩個(gè)區(qū)域，即為第一腔室、第二腔室。第一腔室、第二腔室分別設(shè)置真空吸盤，用于吸附鐵球或其他任意材質(zhì)的球體，以此進(jìn)行“兩個(gè)鐵球同時(shí)著地”的實(shí)驗(yàn)，避免兩側(cè)空氣流動造成干擾，確保兩側(cè)隔離，提高實(shí)驗(yàn)精度。相較于傳統(tǒng)的在鐵球下方設(shè)置擋板、抽走擋板使鐵球下落的方式，本發(fā)明通過真空吸盤實(shí)現(xiàn)對鐵球的吸附，當(dāng)吸附力消失時(shí)，鐵球能夠從完全靜止的狀態(tài)開始下落，不會有初速度、也不會進(jìn)行轉(zhuǎn)動，因此相較于現(xiàn)有技術(shù)極大程度上降低了誤差，提高了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精確程度。本發(fā)明使用時(shí)，首先打開氣密門，裝上隔板，啟動負(fù)壓泵，在第一真空吸盤、第二真空吸盤上分別吸附上大小不同的兩個(gè)鐵球，之后關(guān)閉氣密門，關(guān)閉負(fù)壓泵，由于負(fù)壓泵分別與第一計(jì)時(shí)模塊、第二計(jì)時(shí)模塊相連，因此當(dāng)負(fù)壓泵關(guān)閉時(shí)，由于兩個(gè)真空吸盤處的氣壓連通，因此兩個(gè)鐵球會同時(shí)掉落，同時(shí)兩個(gè)計(jì)時(shí)模塊同時(shí)開始計(jì)時(shí)。位于第一腔室內(nèi)的鐵球掉落到第一小球感應(yīng)裝置上，第一小球感應(yīng)裝置感應(yīng)到小球后向第一計(jì)時(shí)模塊發(fā)出指令，第一計(jì)時(shí)模塊終止計(jì)時(shí)并將計(jì)時(shí)結(jié)果傳輸至顯示屏進(jìn)行顯示。同理，位于第二腔室內(nèi)的鐵球掉落到第二小球感應(yīng)裝置上，由第二計(jì)時(shí)模塊計(jì)時(shí)并將計(jì)時(shí)結(jié)果傳輸至顯示屏進(jìn)行顯示。以此實(shí)現(xiàn)直觀、精確的獲取兩個(gè)鐵球的自由落體時(shí)間的目的，同時(shí)學(xué)生們可以根據(jù)自由落體時(shí)間對當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣戎颠M(jìn)行計(jì)算求解，以此提高獲取知識的趣味性與自主動手能力。本發(fā)明相較于傳統(tǒng)的僅能實(shí)現(xiàn)自由落體的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，還提高了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的多樣性，能夠讓學(xué)生們更加直觀簡單的理解基礎(chǔ)物理知識。

優(yōu)選的，第一真空吸盤與三通之間、第二真空吸盤與三通之間均設(shè)置有閥門。即是通過閥門實(shí)現(xiàn)兩個(gè)真空吸盤的氣流通暢與否，關(guān)閉其中一個(gè)閥門，負(fù)壓泵僅對另一個(gè)真空吸盤進(jìn)行抽吸，從而便于單獨(dú)對一個(gè)鐵球進(jìn)行自由落體實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步增加本發(fā)明中實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的多樣性。

優(yōu)選的，所述氣密門的門板由真空玻璃制作而成。為了避免鐵球落地時(shí)產(chǎn)生的較大碰撞噪聲對學(xué)生耳膜造成傷害，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，選取真空玻璃制作氣密門的門板，利用真空優(yōu)良的隔音降噪性能，降低對學(xué)生可能造成的影響與傷害，提高實(shí)驗(yàn)的安全性，保護(hù)學(xué)生聽覺不受影響。

優(yōu)選的，所述第一小球感應(yīng)裝置、第二小球感應(yīng)裝置均為壓力傳感器。通過對鐵球下落在感應(yīng)裝置上的碰撞進(jìn)行壓力感應(yīng)，能夠簡單方便的實(shí)現(xiàn)對鐵球的感應(yīng)。相較于物理學(xué)研究領(lǐng)域所使用的光電開關(guān)的感應(yīng)方式，不僅極大程度上降低了成本、還便于學(xué)生們理解實(shí)驗(yàn)原理，解決了在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)獲得知識時(shí)讓學(xué)生們對感應(yīng)方式產(chǎn)生新的困惑的問題，具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)。

進(jìn)一步的，所述箱體外部還設(shè)置增壓設(shè)備，所述增壓設(shè)備通過氣密管線連通至第二腔室內(nèi)部。作為本發(fā)明提高教學(xué)實(shí)驗(yàn)多樣性的體現(xiàn)，本優(yōu)選方案中還能夠通過增壓設(shè)備向第二腔室內(nèi)單獨(dú)增壓再進(jìn)行“兩個(gè)鐵球同時(shí)著地”的實(shí)驗(yàn)，從而向?qū)W生們演示氣壓對物體自由落體的影響，更加清楚的向?qū)W生們解釋重力加速度的成因與要素。

進(jìn)一步的，所述第二腔室的內(nèi)部還設(shè)置有電加熱裝置、溫度傳感器，所述溫度傳感器與顯示屏相連。作為本發(fā)明提高教學(xué)實(shí)驗(yàn)多樣性的又一個(gè)體現(xiàn)，在第二腔室內(nèi)還設(shè)置電加熱裝置，加熱溫度通過溫度傳感器監(jiān)測并顯示在顯示屏上，便于調(diào)整控制溫度。本方案中，還能夠單獨(dú)變換溫度條件、或配合增壓泵同時(shí)變化溫度、壓力條件，進(jìn)行各種溫度壓力下的自由落體實(shí)驗(yàn)并與正常溫度壓力下進(jìn)行對比，以此使得實(shí)驗(yàn)更加豐富多樣，更加清楚的向?qū)W生們解釋重力加速度的成因與要素。

優(yōu)選的，所述增壓設(shè)備與第二腔室之間的氣密管線上設(shè)置閥門。便于切斷增壓泵與第二腔室內(nèi)部的聯(lián)系。

優(yōu)選的，所述隔板為真空絕熱板。使得隔板具有優(yōu)良的絕熱能力，降低兩個(gè)腔室之間的熱量傳遞、確保實(shí)驗(yàn)時(shí)相互獨(dú)立不干擾。

優(yōu)選的，所述箱體頂部設(shè)置兩個(gè)氣壓表，兩個(gè)氣壓表分別連通至第一腔室、第二腔室內(nèi)。便于直觀的監(jiān)控兩個(gè)腔室內(nèi)部的壓力情況，準(zhǔn)確記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。也確保在實(shí)驗(yàn)完畢打開氣密門時(shí)能夠提前預(yù)制內(nèi)部氣壓情況防止箱體內(nèi)部憋壓事故導(dǎo)致氣密門打開后對學(xué)生或老師造成傷害的情況出現(xiàn)，從而提高本發(fā)明的安全系數(shù)。

優(yōu)選的，所述第一凹槽、第二凹槽、隔板表面均覆蓋一層橡膠。使得隔板插在第一凹槽、第二凹槽之間時(shí)，兩者表面通過擠壓橡膠進(jìn)行接觸，氣密性能顯著提高，確保第一腔室、第二腔室之間的完全隔離。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

1、本發(fā)明用于物理教學(xué)的當(dāng)?shù)刂亓铀俣仍囼?yàn)裝置，通過真空吸盤實(shí)現(xiàn)對鐵球的吸附，當(dāng)吸附力消失時(shí)，鐵球能夠從完全靜止的狀態(tài)開始下落，不會有初速度、也不會進(jìn)行轉(zhuǎn)動，同時(shí)還不會有剩磁現(xiàn)象發(fā)生，因此相較于現(xiàn)有技術(shù)極大程度上降低了誤差，提高了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精確程度。

2、本發(fā)明用于物理教學(xué)的當(dāng)?shù)刂亓铀俣仍囼?yàn)裝置，箱體內(nèi)部氣密性能良好，同時(shí)不會受外界空氣流動的干擾，提高實(shí)驗(yàn)環(huán)境的封閉性與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，避免兩側(cè)空氣流動造成相互干擾，確保兩側(cè)隔離，提高實(shí)驗(yàn)精度。

3、本發(fā)明用于物理教學(xué)的當(dāng)?shù)刂亓铀俣仍囼?yàn)裝置，提高了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的多樣性，能夠讓學(xué)生們更加直觀簡單的理解基礎(chǔ)物理知識，使得實(shí)驗(yàn)更加豐富多樣，更加清楚的向?qū)W生們解釋重力加速度的成因與要素。

4、本發(fā)明用于物理教學(xué)的當(dāng)?shù)刂亓铀俣仍囼?yàn)裝置，相較于物理學(xué)研究領(lǐng)域所使用的光電開關(guān)的感應(yīng)方式，不僅極大程度上降低了成本、還便于學(xué)生們理解實(shí)驗(yàn)原理，解決了在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)獲得知識時(shí)讓學(xué)生們對感應(yīng)方式產(chǎn)生新的困惑的問題，具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不構(gòu)成對本發(fā)明實(shí)施例的限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明具體實(shí)施例的縱向剖視圖；

圖2為本發(fā)明具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明具體實(shí)施例的連接關(guān)系示意圖。

附圖中標(biāo)記及對應(yīng)的零部件名稱：

1-箱體，2-氣密門，3-第一凹槽，4-第二凹槽，5-隔板，6-第一腔室，7-第二腔室，8-第一真空吸盤，9-第二真空吸盤，10-三通，11-負(fù)壓泵，12-第一小球感應(yīng)裝置，13-第二小球感應(yīng)裝置，14-顯示屏，15-增壓設(shè)備，16-電加熱裝置，17-溫度傳感器，18-氣壓表。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，本發(fā)明的示意性實(shí)施方式及其說明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對本發(fā)明的限定。

實(shí)施例1：

如圖1至圖3所示的用于物理教學(xué)的當(dāng)?shù)刂亓铀俣仍囼?yàn)裝置，其中圖2中隔板已取下。包括箱體1，所述箱體1的正面設(shè)置氣密門2，所述氣密門2的門板由透明材料制作而成；箱體1內(nèi)部底面設(shè)置第一凹槽3，箱體1內(nèi)部頂面設(shè)置與所述第一凹槽3正對的第二凹槽4，所述第一凹槽3、第二凹槽4的長度與箱體1內(nèi)部深度一致；還包括與所述第一凹槽3、第二凹槽4相匹配的隔板5，所述隔板5滑動設(shè)置在第一凹槽3、第二凹槽4之間，且隔板5長度與第一凹槽3、第二凹槽4的長度相等；當(dāng)氣密門2關(guān)閉時(shí)，所述第一凹槽3、第二凹槽4、隔板5均垂直于氣密門2；當(dāng)氣密門2打開時(shí)，隔板5能夠從第一凹槽3、第二凹槽4中取出；所述隔板5位于第一凹槽3、第二凹槽4之間時(shí)，將箱體1內(nèi)部分為第一腔室6、第二腔室7，所述第一腔室6、第二腔室7的頂部分別設(shè)置第一真空吸盤8、第二真空吸盤9，兩個(gè)真空吸盤的高度相同且均配置有吸氣管線；所述箱體1外側(cè)設(shè)置三通10、負(fù)壓泵11，所述三通10分別與第一真空吸盤8的吸氣管線、第二真空吸盤9的吸氣管線、負(fù)壓泵11連通；所述第一腔室6、第二腔室7的底面分別設(shè)置第一小球感應(yīng)裝置12、第二小球感應(yīng)裝置13，所述第一小球感應(yīng)裝置12位于第一真空吸盤8的正下方，第二小球感應(yīng)裝置13位于第二真空吸盤9的正下方；還包括第一計(jì)時(shí)模塊、第二計(jì)時(shí)模塊、顯示屏14；所述第一計(jì)時(shí)模塊的輸入端與第一小球感應(yīng)裝置12、負(fù)壓泵11連接；所述第二計(jì)時(shí)模塊的輸入端與第二小球感應(yīng)裝置13、負(fù)壓泵11連接；所述第一計(jì)時(shí)模塊、第二計(jì)時(shí)模塊的輸出端均與顯示屏14相連。第一真空吸盤8與三通10之間、第二真空吸盤9與三通10之間均設(shè)置有閥門。所述氣密門2的門板由真空玻璃制作而成。所述第一小球感應(yīng)裝置12、第二小球感應(yīng)裝置13均為壓力傳感器。所述箱體1外部還設(shè)置增壓設(shè)備15，所述增壓設(shè)備15通過氣密管線連通至第二腔室7內(nèi)部。所述第二腔室7的內(nèi)部還設(shè)置有電加熱裝置16、溫度傳感器17，所述溫度傳感器17與顯示屏14相連。所述增壓設(shè)備15與第二腔室7之間的氣密管線上設(shè)置閥門。所述隔板5為真空絕熱板。所述箱體1頂部設(shè)置兩個(gè)氣壓表18，兩個(gè)氣壓表18分別連通至第一腔室6、第二腔室7內(nèi)。所述第一凹槽3、第二凹槽4、隔板5表面均覆蓋一層橡膠。本發(fā)明使用時(shí)，首先打開氣密門2，裝上隔板5，啟動負(fù)壓泵11，在第一真空吸盤8、第二真空吸盤9上分別吸附上大小不同的兩個(gè)鐵球，之后關(guān)閉氣密門2，關(guān)閉負(fù)壓泵11，由于負(fù)壓泵11分別與第一計(jì)時(shí)模塊、第二計(jì)時(shí)模塊相連，因此當(dāng)負(fù)壓泵11關(guān)閉時(shí)，由于兩個(gè)真空吸盤處的氣壓連通，因此兩個(gè)鐵球會同時(shí)掉落，同時(shí)兩個(gè)計(jì)時(shí)模塊同時(shí)開始計(jì)時(shí)。位于第一腔室6內(nèi)的鐵球掉落到第一小球感應(yīng)裝置12上，第一小球感應(yīng)裝置12感應(yīng)到小球后向第一計(jì)時(shí)模塊發(fā)出指令，第一計(jì)時(shí)模塊終止計(jì)時(shí)并將計(jì)時(shí)結(jié)果傳輸至顯示屏進(jìn)行顯示。同理，位于第二腔室7內(nèi)的鐵球掉落到第二小球感應(yīng)裝置13上，由第二計(jì)時(shí)模塊計(jì)時(shí)并將計(jì)時(shí)結(jié)果傳輸至顯示屏進(jìn)行顯示。以此實(shí)現(xiàn)直觀、精確的獲取兩個(gè)鐵球的自由落體時(shí)間的目的，同時(shí)學(xué)生們可以根據(jù)自由落體時(shí)間對當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣戎颠M(jìn)行計(jì)算求解，以此提高獲取知識的趣味性與自主動手能力。本發(fā)明相較于傳統(tǒng)的僅能實(shí)現(xiàn)自由落體的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，還提高了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的多樣性，能夠讓學(xué)生們更加直觀簡單的理解基礎(chǔ)物理知識。選取真空玻璃制作氣密門2的門板，利用真空優(yōu)良的隔音降噪性能，降低對學(xué)生可能造成的影響與傷害，提高實(shí)驗(yàn)的安全性，保護(hù)學(xué)生聽覺不受影響。本實(shí)施例還能夠單獨(dú)變換溫度條件、或配合增壓泵同時(shí)變化溫度、壓力條件，進(jìn)行各種溫度壓力下的自由落體實(shí)驗(yàn)并與正常溫度壓力下進(jìn)行對比，以此使得實(shí)驗(yàn)更加豐富多樣，更加清楚的向?qū)W生們解釋重力加速度的成因與要素。

以上所述的具體實(shí)施方式，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。