一种高中物理重力实验模拟装置的制作方法

本实用新型涉及一种高中物理重力实验模拟装置。

背景技术：

目前的高中物理教学过程中，对于刚刚接触到物理学的学生，因为其尚不能明白重力的基础知识，需要在教学过程中使用很多模拟重力实验的装置来辅助教学，特别是对重力方向的理解、重心的寻找以及压力与重力的关系等问题，但是市面上的众多教学用具因为结构简单，功能单一，操作复杂，而且使用不够直观明了，导致教学质量很差，而且使用很不方便。

技术实现要素：

针对上述存在的技术不足，本实用新型的目的是提供一种高中物理重力实验模拟装置，实现重力知识的教学，直观的展示重力实验，提高学生的学习效果和兴趣。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型提供一种高中物理重力实验模拟装置，包括底座、能够拆卸地设置在所述底座上的调节柱以及能够拆卸地设置在所述调节柱上的模拟板，所述底座的上表面上对称设置有两个支撑柱，所述支撑柱上开设有供所述调节柱插接的第一凹槽，所述底座的上表面与下表面上分别开设有坠落槽和放线槽，所述坠落槽的中心位置处开设有供所述调节柱插接的第二凹槽，所述坠落槽上还开设有若干个均匀分布的穿线孔，所述坠落槽内设置有若干个轻触开关；所述调节柱上开设有矩形状的调节槽，所述调节槽内设置有第一连接部，所述模拟板通过所述第一连接部安装在所述调节柱上；所述模拟板为长条状的矩形板，所述模拟板上开设有矩形槽，所述模拟板的两端均设置有电磁铁，所述矩形槽内开设有若干个阵列分布的安装孔，所述安装孔的数量为奇数，所述模拟板上还开设有与所述安装孔一一对应的锁紧孔，其中一个所述锁紧孔内螺纹装配有锁紧螺栓，所述矩形槽内设置有第二连接部；所述底座上还设置有控制器和电源，所述轻触开关、所述电源以及所述电磁铁均与所述控制器电性相连。

优选地，所述第一连接部包括第一螺帽、分别固定设置在所述第一螺帽两侧的安装轴和螺纹柱，所述螺纹柱上螺纹装配有第二螺帽。

优选地，所述第二连接部包括安装在所述矩形槽内的连接螺栓和螺纹装配在连接螺栓上的螺母。

优选地，所述调节柱为正四棱柱状。

本实用新型的有益效果在于：该装置结构简单，采用拆装的方式，能够进行不同形态的变形，更加直观灵活的展示重力知识，实现重力方向的判断，自由落体的测定，重力大小与质量的关系，重心变化，重力与压力的关系等实验的模拟，进而实现关于重力的多种实验，提高学生的学习兴趣和学习效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种高中物理重力实验模拟装置的结构示意图(调节柱插接在第二凹槽内)；

图2为本实用新型实施例提供的一种高中物理重力实验模拟装置的结构示意图(调节柱插接在第一凹槽内)；

图3为调节柱的结构示意图；

图4为模拟板的结构示意图。

附图标记说明：1-底座、11-坠落槽、12-放线槽、13-支撑柱、2-调节柱、21-调节槽、22-第一连接部、221-第一螺帽、222-安装轴、223-螺纹柱、224-第二螺帽、3-模拟板、31-矩形槽、311-安装孔、32-电磁铁、33-锁紧孔、331-锁紧螺栓、34-第二连接部。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1至图4所示，一种高中物理重力实验模拟装置，包括底座1、能够拆卸地设置在底座1上的调节柱2以及能够拆卸地设置在调节柱1上的模拟板3，底座1的上表面上对称设置有两个支撑柱13，支撑柱13上开设有供调节柱2插接的第一凹槽，底座1的上表面与下表面上分别开设有坠落槽11和放线槽12，放线槽12避免了电线对底座1位置的干扰，使得底座1能够平整的放置，坠落槽11的中心位置处开设有供调节柱2插接的第二凹槽，坠落槽11上还开设有若干个均匀分布的穿线孔，穿线孔贯通至放线槽12内，坠落槽11内设置有若干个轻触开关；调节柱2上开设有矩形状的调节槽21，调节槽21内设置有第一连接部22，模拟板3通过第一连接部22安装在调节柱2上；模拟板3为长条状的矩形板，模拟板3上开设有矩形槽31，模拟板3的两端均设置有电磁铁32，矩形槽31内开设有若干个阵列分布的安装孔311，安装孔311的数量为奇数，安装孔311数量为奇数的设置，使得阵列分布的安装孔311最中间的一个安装孔311能够位于模拟板3的中心，以保证模拟板3的均匀性，模拟板3上还开设有与安装孔311一一对应的锁紧孔33，其中一个锁紧孔33内螺纹装配有锁紧螺栓331，锁紧孔33与安装孔311相贯通，矩形槽31内设置有第二连接部34；底座1上还设置有控制器和电源，轻触开关、电源以及电磁铁32均与控制器电性相连；轻触开关上的电线通过穿线孔延伸到放线槽12内与控制器连接，另外电磁铁32、控制器、轻触开关以及电源上的电线采用尼龙绝缘公母对接端子进行连接，实现电线的快速插接，方便在不需要使用电磁铁32时，取下电线。

第一连接部22包括第一螺帽221、分别固定设置在第一螺帽221两侧的安装轴222和螺纹柱223，螺纹柱223上螺纹装配有第二螺帽224，其中安装轴222的外径与安装孔311间隙配合，保证模拟板3能够在安装轴222上转动。

第二连接部34包括安装在矩形槽31内的连接螺栓和螺纹装配在连接螺栓上的螺母，连接螺栓的螺纹贴在矩形槽31内并能够在矩形槽31内移动。

调节柱2为正四棱柱状，对应的第一凹槽与第二凹槽的形状也是如此并且调节柱2与第一凹槽以及与第二凹槽的配合为过盈配合，进而保证调节柱2的稳定性。

其中控制器为单片机，控制器连接有LCD屏幕和用于给电磁铁32通断电的开关，单片机内烧制有计时程序，计时信息通过LCD屏幕显示，单片机为得捷电子生产的STM32 32位MCU系列，轻触开关为台普生产的TPS540Series型轻触开关，电磁铁32为乐清市正永机电有限公司生产的ZYE1-P25/20微型电磁铁吸盘。

使用时，当进行自由落体实验时，将调节柱2竖直插接在第二凹槽内，模拟板3安装在安装轴222上，使用者可以根据实际情况选择相应安装孔311与安装轴222配合，并在该安装孔311对应的锁紧孔33内旋入锁紧螺栓331，将模拟板3固定，并根据实际情况调整模拟板3两端的高度是否一致，通过第一连接部22在矩形槽31内的位置实现模拟板3整体高度的调整，然后将电磁铁32和轻触开关与控制器相连，通过控制器控制电磁铁32通电将实验铁块吸附在电磁铁32上，随后将轻触开关放置在实验铁块坠落的正下方，按下控制器上控制电磁铁32通断电的开关的同时，控制器开始计时，当实验铁块落下碰到轻触开关时，控制器停止计时，并在LCD屏幕上显示出来，进而得到实验铁块下落的时间，随后在对实验铁块下落的高度进行测量，即可完成自由落体的实验；此外通过模拟板3在安装轴222上保持水平，即使得模拟板3两端的高度一致，还可以进行模拟质量不同的实验铁块坠落时间是否相同；

当进行重心变化实验时，在3模拟板上安装不同数量的第二连接部34，最终将模拟板3制成具有质量不均匀的一个整体(也可以通过改变第二连接部34的位置实现)，然后将模拟板3安装在安装轴222上，取消锁紧螺栓331的锁紧，使得模拟板3能够在安装轴222上转动，最终通过多次悬挂模拟板3看其是否能够保持水平，判断其重心的改变；

当进行压力与重力关系时，将调节柱2插接在第一凹槽内，使得调节柱2水平放置，然后将模拟板3安装在安装轴222上，然后在模拟板3远离调节柱2的一端上悬挂上重物(重物可以为砝码)，促使模拟板3发生弯曲变形，随后翻转底座1(模拟板3放置重物的那一端逐渐抬高)，观察模拟板3的弯曲程度，即可判断出压力与重力关系，得到随着底座1的翻转，模拟板3的弯曲程度会逐渐变小，即压力逐渐减小，而重力则不变；

当进行重力与质量的关系时，模拟板3和调节柱2可以提供支架作用，在其上放置测力器，通过悬挂不同质量的砝码，即可获得质量与重力的关系。

本实用新型中的该装置结构简单，采用拆装的方式，能够进行不同形态的变形，更加直观灵活的展示重力知识，实现重力方向的判断，自由落体的测定，重力大小与质量的关系，重心变化，重力与压力的关系等实验的模拟，进而实现关于重力的多种实验，提高学生的学习兴趣和学习效率。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。