本實(shí)用新型涉及一種物理實(shí)驗(yàn)用演示裝置，屬于物理實(shí)驗(yàn)裝置技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

物理在初中和高中的學(xué)習(xí)中至關(guān)重要，物理中力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)是學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，在學(xué)習(xí)的過(guò)程中需要用到各種實(shí)驗(yàn)裝置，現(xiàn)有技術(shù)中僅僅依靠教師在講臺(tái)上的描述無(wú)法使學(xué)生更加形象深入的了解相應(yīng)的情景，需要借助實(shí)驗(yàn)裝置加以演示，在運(yùn)動(dòng)學(xué)中探究物體的重量加速度、超重、失重等現(xiàn)象，以及物體在斜面上的運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)有技術(shù)中一個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置無(wú)法結(jié)合演示多項(xiàng)運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，造成了資源的浪費(fèi)，不利于教學(xué)的開(kāi)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種物理實(shí)驗(yàn)用演示裝置，通過(guò)本裝置可以演示多項(xiàng)物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，充分利用了資源，提高了學(xué)習(xí)的效率。

本實(shí)用新型所述的物理實(shí)驗(yàn)用演示裝置，包括底座，底座的下方設(shè)有萬(wàn)向輪，底座的上方設(shè)有一豎向支架，豎向支架的上方設(shè)有一橫向支架，橫向支架的上方設(shè)有第一滑輪支架，橫向支架的一側(cè)設(shè)有一升降桿，升降桿的外部設(shè)有一升降箱，底座的上方設(shè)有一雙向電機(jī)，雙向電機(jī)外部聯(lián)接第一牽引繩，第一牽引繩穿過(guò)第一滑輪支架聯(lián)接升降箱，橫向支架的上方設(shè)有第二滑輪支架和第三滑輪支架，升降箱的上方還聯(lián)接第二牽引繩，第二牽引繩穿過(guò)第二滑輪支架和第三滑輪支架聯(lián)接一運(yùn)動(dòng)滑道的一端。

在做物理實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要演示物體的超重和失重現(xiàn)向時(shí)，將重物放置在升降箱內(nèi)，通過(guò)雙向電機(jī)帶動(dòng)第一牽引繩在升降桿上運(yùn)動(dòng)，雙向電機(jī)的雙向運(yùn)動(dòng)使第一牽引繩帶動(dòng)升降箱在升降桿上上升或下降，從而觀察重物的超重和失重現(xiàn)象；當(dāng)觀察自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)，將第一牽引繩在升降箱上取下，使升降箱在升降桿上自由下落，觀察重物的運(yùn)動(dòng)；同時(shí)在升降箱的外部聯(lián)接第二牽引繩，第二牽引繩可以聯(lián)接在運(yùn)動(dòng)滑道的一端，當(dāng)升降箱運(yùn)動(dòng)至不同的高度時(shí)，可以使運(yùn)動(dòng)滑道處于不同的角度，從而使物體在斜面上運(yùn)動(dòng)；也可以使第二牽引繩的一端直接聯(lián)接物體，使第二牽引繩帶動(dòng)物體在平面上運(yùn)動(dòng)，觀察摩檫力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響。

所述的升降箱內(nèi)部的下方設(shè)有一壓力傳感器，升降箱的外部設(shè)有一測(cè)距傳感器，豎向支架的外部設(shè)有一顯示器和第一控制器，第一控制器電氣連接壓力傳感器、測(cè)距傳感器和顯示器，第一控制器同時(shí)通過(guò)一無(wú)線傳輸模塊與外部終端實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。

在超重和失重的實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)壓力傳感器可以檢測(cè)物體的重力，同時(shí)結(jié)合測(cè)距傳感器和速度可以計(jì)算運(yùn)動(dòng)的加速度，第一控制器實(shí)時(shí)采集上述檢測(cè)的數(shù)值通過(guò)顯示器顯示出來(lái)，顯示的數(shù)值也可以通過(guò)無(wú)線傳輸模塊傳輸至外部終端中直接查看。

所述的運(yùn)動(dòng)滑道的一端設(shè)有第一擋板，另一端設(shè)有第二擋板，運(yùn)動(dòng)滑道的底部設(shè)有一角度測(cè)量器，第一檔板的前方設(shè)有第一光電檢測(cè)裝置，第二擋板的前方設(shè)有第二光電檢測(cè)裝置，第一光電檢測(cè)裝置和第二光電檢測(cè)裝置上分別設(shè)有第一光電傳感器和第二光電傳感器，運(yùn)動(dòng)滑道的外部設(shè)有第二控制器和計(jì)時(shí)器，第二控制器電氣連接第一光電傳感器、第二光電傳感器和計(jì)時(shí)器，第二控制器連接無(wú)線傳輸模塊。

在實(shí)驗(yàn)時(shí)，物體從第一擋板處放下，當(dāng)運(yùn)動(dòng)至第一光電檢測(cè)裝置時(shí)觸發(fā)第一光電傳感器，第一光電傳感器通過(guò)第二控制器驅(qū)動(dòng)計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)至第二光電檢測(cè)裝置時(shí)，觸發(fā)第二光電傳感器，第二控制器驅(qū)動(dòng)計(jì)時(shí)器停止計(jì)時(shí)，記錄計(jì)時(shí)器的時(shí)間，同時(shí)角度測(cè)量器可以測(cè)量運(yùn)動(dòng)滑道的角度；做平面運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以將第二牽引繩直接聯(lián)接在物體上，由雙向電機(jī)帶動(dòng)第二牽引繩使物體在運(yùn)動(dòng)滑道上運(yùn)動(dòng)，可以在運(yùn)動(dòng)滑道上增加不同的摩擦物，觀察物體的運(yùn)動(dòng)。

所述的底座上方設(shè)有一電源，電源為蓄電池電氣連接第一控制器、壓力傳感器、測(cè)距傳感器、顯示器、雙向電機(jī)、無(wú)線傳輸模塊、第二控制器、計(jì)時(shí)器、第一光電傳感器和第二光電傳感器。

所述的無(wú)線傳輸模塊為WIFI模塊/3G模塊/4G模塊中的一種或多種，無(wú)線傳輸模塊為現(xiàn)有技術(shù)中的無(wú)線傳輸設(shè)備。

所述的第一控制器和第二控制器均采用STM32型單片機(jī)，測(cè)距傳感器采用激光測(cè)距傳感器，STM32型單片機(jī)為一種嵌入式單片機(jī)，成本低滿足設(shè)計(jì)需求。

所述的運(yùn)動(dòng)滑道一側(cè)設(shè)有一攝像頭，攝像頭的下方設(shè)有一攝像頭支架，通過(guò)攝像頭可以拍攝物體的運(yùn)動(dòng)情況。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：

提供一種物理實(shí)驗(yàn)用演示裝置，通過(guò)本裝置可以演示多項(xiàng)物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，操作時(shí)靈活方便，可以通過(guò)本裝置演示重力加速度實(shí)驗(yàn)，超重失重實(shí)驗(yàn)、物體斜面、平面運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，充分利用了資源，提高了學(xué)習(xí)的效率，可廣泛應(yīng)用于物理實(shí)驗(yàn)中。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中第一控制器的電路連接框圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例中第二控制器的電路連接框圖；

圖中：1、底座；2、雙向電機(jī)；3、壓力傳感器；4、測(cè)距傳感器；5、升降箱；6、升降桿；7、橫向支架；8、第一牽引繩；9、第一滑輪支架；10、第二滑輪支架；11、第二牽引繩；12、第三滑輪支架；13、第一擋板；14、第一光電檢測(cè)裝置；15、第一光電傳感器；16、顯示器；17、無(wú)線傳輸模塊；18、豎向支架；19、第一控制器；20、電源；21、運(yùn)動(dòng)滑道；22、計(jì)時(shí)器；23、第二光電檢測(cè)裝置；24、第二光電傳感器；25、第二擋板；26、攝像頭；27、攝像頭支架；28、角度測(cè)量器；29、萬(wàn)向輪。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明：

實(shí)施例

如圖1-3所示，本實(shí)用新型所述的物理實(shí)驗(yàn)用演示裝置，包括底座1，底座1的下方設(shè)有萬(wàn)向輪29，底座1的上方設(shè)有一豎向支架18，豎向支架18的上方設(shè)有一橫向支架7，橫向支架7的上方設(shè)有第一滑輪支架9，橫向支架7的一側(cè)設(shè)有一升降桿6，升降桿6的外部設(shè)有一升降箱5，底座1的上方設(shè)有一雙向電機(jī)2，雙向電機(jī)2外部聯(lián)接第一牽引繩8，第一牽引繩8穿過(guò)第一滑輪支架9聯(lián)接升降箱5，橫向支架7的上方設(shè)有第二滑輪支架10和第三滑輪支架12，升降箱5的上方還聯(lián)接第二牽引繩11，第二牽引繩11穿過(guò)第二滑輪支架10和第三滑輪支架12聯(lián)接一運(yùn)動(dòng)滑道21的一端。

為了進(jìn)一步說(shuō)明上述實(shí)施例，升降箱5內(nèi)部的下方設(shè)有一壓力傳感器3，升降箱5的外部設(shè)有一測(cè)距傳感器4，豎向支架18的外部設(shè)有一顯示器16和第一控制器19，第一控制器19電氣連接壓力傳感器3、測(cè)距傳感器4和顯示器16，第一控制器19同時(shí)通過(guò)一無(wú)線傳輸模塊17與外部終端實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。

為了進(jìn)一步說(shuō)明上述實(shí)施例，運(yùn)動(dòng)滑道21的一端設(shè)有第一擋板13，另一端設(shè)有第二擋板25，運(yùn)動(dòng)滑道21的底部設(shè)有一角度測(cè)量器28，第一檔板13的前方設(shè)有第一光電檢測(cè)裝置14，第二擋板25的前方設(shè)有第二光電檢測(cè)裝置23，第一光電檢測(cè)裝置14和第二光電檢測(cè)裝置23上分別設(shè)有第一光電傳感器15和第二光電傳感器24，運(yùn)動(dòng)滑道21的外部設(shè)有第二控制器和計(jì)時(shí)器22，第二控制器電氣連接第一光電傳感器15、第二光電傳感器24和計(jì)時(shí)器22，第二控制器連接無(wú)線傳輸模塊17。

為了進(jìn)一步說(shuō)明上述實(shí)施例，底座1上方設(shè)有一電源20，電源20為蓄電池電氣連接第一控制器19、壓力傳感器3、測(cè)距傳感器4、顯示器16、雙向電機(jī)2、無(wú)線傳輸模塊17、第二控制器、計(jì)時(shí)器22、第一光電傳感器15和第二光電傳感器24。

為了進(jìn)一步說(shuō)明上述實(shí)施例，無(wú)線傳輸模塊17為WIFI模塊/3G模塊/4G模塊中的一種或多種。

為了進(jìn)一步說(shuō)明上述實(shí)施例，第一控制器19和第二控制器均采用STM32型單片機(jī)，測(cè)距傳感器4采用激光測(cè)距傳感器。

為了進(jìn)一步說(shuō)明上述實(shí)施例，運(yùn)動(dòng)滑道21一側(cè)設(shè)有一攝像頭26，攝像頭26的下方設(shè)有一攝像頭支架27。

本實(shí)施例的工作原理為：在做物理實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要演示物體的超重和失重現(xiàn)向時(shí)，將重物放置在升降箱5內(nèi)，通過(guò)雙向電機(jī)2帶動(dòng)第一牽引繩8在升降桿6上運(yùn)動(dòng)，雙向電機(jī)2的雙向運(yùn)動(dòng)使第一牽引繩8帶動(dòng)升降箱5在升降桿6上上升或下降，從而觀察重物的超重和失重現(xiàn)象，通過(guò)壓力傳感器3可以檢測(cè)物體的重力，同時(shí)結(jié)合測(cè)距傳感器4和速度可以計(jì)算運(yùn)動(dòng)的加速度，第一控制器19實(shí)時(shí)采集上述檢測(cè)的數(shù)值通過(guò)顯示器16顯示出來(lái)，顯示的數(shù)值也可以通過(guò)無(wú)線傳輸模塊17傳輸至外部終端中直接查看；當(dāng)觀察自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)，將第一牽引繩8在升降箱5上取下，使升降箱5在升降桿6上自由下落，觀察重物的運(yùn)動(dòng)；同時(shí)在升降箱5的外部聯(lián)接第二牽引繩11，第二牽引繩11可以聯(lián)接在運(yùn)動(dòng)滑道21的一端，當(dāng)升降箱5運(yùn)動(dòng)至不同的高度時(shí)，可以使運(yùn)動(dòng)滑道21處于不同的角度，從而使物體在斜面上運(yùn)動(dòng)，物體從第一擋板13處放下，當(dāng)運(yùn)動(dòng)至第一光電檢測(cè)裝置14時(shí)觸發(fā)第一光電傳感器15，第一光電傳感器15通過(guò)第二控制器驅(qū)動(dòng)計(jì)時(shí)器22開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)至第二光電檢測(cè)裝置23時(shí)，觸發(fā)第二光電傳感器24，第二控制器驅(qū)動(dòng)計(jì)時(shí)器22停止計(jì)時(shí)，記錄計(jì)時(shí)器22的時(shí)間，同時(shí)角度測(cè)量器28測(cè)量運(yùn)動(dòng)滑道21的角度；第二控制器和第一光電傳感器15、第二光電傳感器24的具體電路結(jié)構(gòu)依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施；也可以使第二牽引繩11的一端直接聯(lián)接物體，使第二牽引繩11帶動(dòng)物體在平面上運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)滑道21上增加不同的摩擦物，觀察摩檫力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響。

采用以上結(jié)合附圖描述的本實(shí)用新型的實(shí)施例的物理實(shí)驗(yàn)用演示裝置，通過(guò)本裝置可以演示多項(xiàng)物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，充分利用了資源，提高了學(xué)習(xí)的效率。但本實(shí)用新型不局限于所描述的實(shí)施方式，在不脫離本實(shí)用新型的原理和精神的情況下這些對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行的變化、修改、替換和變形仍落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。