本發(fā)明涉及教學(xué)輔助器械領(lǐng)域，具體涉及一種新型物理實(shí)驗(yàn)臺(tái)。

背景技術(shù)：

物理實(shí)驗(yàn)及其教學(xué)是物理教學(xué)的一個(gè)重要內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論講授相配合，有利于學(xué)生對(duì)物理概念和規(guī)律的正確建立，深刻理解和鞏固掌握。實(shí)驗(yàn)教學(xué)有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，是發(fā)展學(xué)生智能的重要途徑，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是幫助學(xué)生樹立正確觀點(diǎn)，養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度和科學(xué)作風(fēng)的有效措施。

高中物理實(shí)驗(yàn)中，加速度實(shí)驗(yàn)和機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)是很重要的項(xiàng)目，現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)方法仍然是采用傳統(tǒng)的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、小車、重塊等設(shè)施進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這種實(shí)驗(yàn)方式干擾因素多、枯燥單調(diào)，進(jìn)而大部分的學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)興趣索然，無法從物理實(shí)驗(yàn)中直觀的學(xué)習(xí)到相關(guān)的知識(shí)，物理實(shí)驗(yàn)也就達(dá)不到想要的效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服所述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種先進(jìn)智能、抗干擾能力強(qiáng)、趣味性高、方便操作的新型物理實(shí)驗(yàn)臺(tái)，能夠提供高精度的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并提高學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的興趣。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種新型物理實(shí)驗(yàn)臺(tái)，包括支撐腿、操作臺(tái)、實(shí)驗(yàn)管，所述操作臺(tái)下方垂直設(shè)有四個(gè)支撐腿，操作臺(tái)上垂直設(shè)有立柱一，所述立柱一頂部固定設(shè)有橫梁一，所述橫梁一遠(yuǎn)離立柱一的一端設(shè)有角度盤，所述實(shí)驗(yàn)管上設(shè)有連接桿，所述連接桿通過轉(zhuǎn)軸與角度盤的中心連接，所述操作臺(tái)上靠近側(cè)邊垂直設(shè)有兩個(gè)立柱二，所述兩個(gè)立柱二之間設(shè)有橫梁二，橫梁二的兩端通過兩個(gè)滑塊一分別與兩個(gè)立柱二連接，通過滑塊一的滑動(dòng)能夠調(diào)節(jié)橫梁二距離操作臺(tái)的高度，所述橫梁二上設(shè)有滑塊二，滑塊二上設(shè)有高速攝像機(jī)，通過滑塊二在橫梁二上滑動(dòng)，進(jìn)而能夠隨意調(diào)節(jié)高速攝像機(jī)的位置，方便將高速攝像機(jī)對(duì)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)管上的實(shí)驗(yàn)位置。

進(jìn)一步，所述實(shí)驗(yàn)管包括管體、彈性區(qū)和實(shí)驗(yàn)球，所述管體呈長(zhǎng)筒形，采用高強(qiáng)度透明玻璃材質(zhì)，實(shí)驗(yàn)球位于管體內(nèi)部，并且能夠自由移動(dòng)，所述管體內(nèi)壁均勻設(shè)有沿長(zhǎng)度方向的鋒刃，鋒刃能夠有效降低實(shí)驗(yàn)球與管體內(nèi)壁的摩擦，提高實(shí)驗(yàn)精度，管體頂端設(shè)有擲物器，所述擲物器采用電磁鐵結(jié)構(gòu)，所述實(shí)驗(yàn)球采用金屬鋼球，通過調(diào)整電流可以控制擲物器吸附或釋放實(shí)驗(yàn)球，管體底端通過螺紋可拆卸連接彈性區(qū)，所述管體長(zhǎng)度方向均勻設(shè)有多個(gè)光電傳感器，能夠?qū)?shí)驗(yàn)球經(jīng)過時(shí)的光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，并傳遞，所述管體壁上設(shè)有刻度尺。

進(jìn)一步，所述操作臺(tái)內(nèi)部設(shè)有電源、微處理器，操作臺(tái)表面設(shè)有液晶操作屏，所述微處理器與液晶操作屏、高速攝像機(jī)、擲物器、光電傳感器連接，操作者可以通過液晶操作屏控制高速攝像機(jī)和擲物器，微處理器能夠處理、存儲(chǔ)高速攝像機(jī)和光電傳感器傳遞的信號(hào)，所述電源為微處理器、液晶操作屏、高速攝像機(jī)、擲物器、光電傳感器提供電力。

進(jìn)一步，所述角度盤上設(shè)有角度刻度，連接桿上設(shè)有指針，指針指向的刻度為當(dāng)前實(shí)驗(yàn)管與操作臺(tái)之間的角度，所述角度盤和連接桿之間的轉(zhuǎn)軸上設(shè)有緊固螺母，能夠固定角度盤和連接桿之間的角度。

進(jìn)一步，所述四個(gè)支撐腿底部各設(shè)有一個(gè)液壓柱，每個(gè)支撐腿內(nèi)部分別設(shè)有一個(gè)電機(jī)，電機(jī)與電源、液壓柱連接，每一個(gè)電機(jī)與微處理器連接，所述操作臺(tái)上表面中間位置設(shè)有氣泡水平儀，能夠顯示操作臺(tái)是否水平，如果操作臺(tái)不水平的話，操作者可以通過液晶操作屏控制電機(jī)，使液壓柱升降，從而實(shí)現(xiàn)操作臺(tái)水平。

進(jìn)一步，所述實(shí)驗(yàn)管上的彈性區(qū)包括封蓋和彈簧，所述彈性區(qū)設(shè)有多種型號(hào)，不同的型號(hào)設(shè)有不同彈性系數(shù)的彈簧，所述實(shí)驗(yàn)管內(nèi)的實(shí)驗(yàn)球設(shè)有多種型號(hào)，每種型號(hào)的質(zhì)量不同。

進(jìn)一步，所述滑塊一和滑塊二上都設(shè)有緊固手柄，用來固定滑塊一和滑塊二。

本發(fā)明具有以下有益效果：先進(jìn)智能，采用高速攝像機(jī)、光電傳感器、微處理器等高科技裝置，提高實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確度；通過氣泡水平儀、液壓柱等裝置保證操作臺(tái)水平；實(shí)驗(yàn)管內(nèi)的鋒刃能有效降摩擦，降低干擾因素；趣味性高、方便操作，能夠提供高精度的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并提高學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的興趣。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，

圖2是本發(fā)明的連接桿和角度盤的結(jié)構(gòu)示意圖，

圖3是本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)管的剖視圖，

圖4是本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)管的A-A剖視圖。

圖中，1支撐腿，11液壓柱，2操作臺(tái)，21立柱一，22橫梁一，23角度盤，231角度刻度，24立柱二，25橫梁二，26滑塊一，261緊固手柄，27滑塊二，28高速攝像機(jī)，29液晶操作屏，210氣泡水平儀，3實(shí)驗(yàn)管，31管體，311鋒刃，312擲物器，32彈性區(qū)，321封蓋，322彈簧，33實(shí)驗(yàn)球，34連接桿，341指針，342緊固螺母，36光電傳感器，37刻度尺。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

根據(jù)圖1、圖2、圖3、圖4所示的一種新型物理實(shí)驗(yàn)臺(tái)，包括支撐腿1、操作臺(tái)2、實(shí)驗(yàn)管3，所述操作臺(tái)2下方垂直設(shè)有四個(gè)支撐腿1，操作臺(tái)2上垂直設(shè)有立柱一21，所述立柱一21頂部固定設(shè)有橫梁一22，所述橫梁一22遠(yuǎn)離立柱一21的一端設(shè)有角度盤23，所述實(shí)驗(yàn)管3上設(shè)有連接桿34，所述連接桿34通過轉(zhuǎn)軸與角度盤23的中心連接，所述操作臺(tái)2上靠近側(cè)邊垂直設(shè)有兩個(gè)立柱二24，所述兩個(gè)立柱二24之間設(shè)有橫梁二25，橫梁二25的兩端通過兩個(gè)滑塊一26分別與兩個(gè)立柱二24連接，通過滑塊一26的滑動(dòng)能夠調(diào)節(jié)橫梁二25距離操作臺(tái)2的高度，所述橫梁二25上設(shè)有滑塊二27，滑塊二27上設(shè)有高速攝像機(jī)28，通過滑塊二27在橫梁二25上滑動(dòng)，進(jìn)而能夠隨意調(diào)節(jié)高速攝像機(jī)28的位置，方便將高速攝像機(jī)28對(duì)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)管3上的實(shí)驗(yàn)位置。

進(jìn)一步，所述實(shí)驗(yàn)管3包括管體31、彈性區(qū)32和實(shí)驗(yàn)球33，所述管體31呈長(zhǎng)筒形，采用高強(qiáng)度透明玻璃材質(zhì)，實(shí)驗(yàn)球33位于管體31內(nèi)部，并且能夠自由移動(dòng)，所述管體31內(nèi)壁均勻設(shè)有沿長(zhǎng)度方向的鋒刃311，鋒刃311能夠有效降低實(shí)驗(yàn)球33與管體31內(nèi)壁的摩擦，提高實(shí)驗(yàn)精度，管體31頂端設(shè)有擲物器312，所述擲物器312采用電磁鐵結(jié)構(gòu)，所述實(shí)驗(yàn)球33采用金屬鋼球，通過調(diào)整電流可以控制擲物器312吸附或釋放實(shí)驗(yàn)球33，管體31底端通過螺紋可拆卸連接彈性區(qū)32，所述管體31長(zhǎng)度方向均勻設(shè)有多個(gè)光電傳感器36，能夠?qū)?shí)驗(yàn)球33經(jīng)過時(shí)的光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，并傳遞，所述管體31壁上設(shè)有刻度尺37。

進(jìn)一步，所述操作臺(tái)2內(nèi)部設(shè)有電源、微處理器，操作臺(tái)2表面設(shè)有液晶操作屏29，所述微處理器與液晶操作屏29、高速攝像機(jī)28、擲物器312、光電傳感器36連接，操作者可以通過液晶操作屏29控制高速攝像機(jī)28和擲物器312，微處理器能夠處理、存儲(chǔ)高速攝像機(jī)28和光電傳感器36傳遞的信號(hào)，所述電源為微處理器、液晶操作屏29、高速攝像機(jī)28、擲物器312、光電傳感器36提供電力。

進(jìn)一步，所述角度盤23上設(shè)有角度刻度231，連接桿34上設(shè)有指針341，指針341指向的刻度為當(dāng)前實(shí)驗(yàn)管3與操作臺(tái)2之間的角度，所述角度盤23和連接桿34之間的轉(zhuǎn)軸上設(shè)有緊固螺母342，能夠固定角度盤23和連接桿之34間的角度。

進(jìn)一步，所述四個(gè)支撐腿1底部各設(shè)有一個(gè)液壓柱11，每個(gè)支撐腿1內(nèi)部分別設(shè)有一個(gè)電機(jī)，電機(jī)與電源、液壓柱11連接，每一個(gè)電機(jī)與微處理器連接，所述操作臺(tái)2上表面中間位置設(shè)有氣泡水平儀210，能夠顯示操作臺(tái)2是否水平，如果操作臺(tái)2不水平的話，操作者可以通過液晶操作屏29控制電機(jī)，使液壓柱11升降，從而實(shí)現(xiàn)操作臺(tái)2水平。

進(jìn)一步，所述實(shí)驗(yàn)管3上的彈性區(qū)32包括封蓋321和彈簧322，所述彈性區(qū)32設(shè)有多種型號(hào)，不同的型號(hào)設(shè)有不同彈性系數(shù)的彈簧322，所述實(shí)驗(yàn)管3內(nèi)的實(shí)驗(yàn)球33設(shè)有多種型號(hào)，每種型號(hào)的質(zhì)量不同。

進(jìn)一步，所述滑塊一26和滑塊二27上都設(shè)有緊固手柄261，用來固定滑塊一26和滑塊二27。

使用時(shí)，首先觀察氣泡水平儀210，并通過液晶操作屏29調(diào)整液壓柱11的高度，使操作臺(tái)水平，然后調(diào)整高速攝像機(jī)28的位置，使其對(duì)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)區(qū)。

(1)進(jìn)行加速度實(shí)驗(yàn)，操作者首先將實(shí)驗(yàn)球33吸附到擲物器312上，然后將實(shí)驗(yàn)管3調(diào)整至垂直操作臺(tái)2或呈一定角度，通過液晶操作屏29控制擲物器312釋放實(shí)驗(yàn)球33，光電傳感器36將實(shí)驗(yàn)球33經(jīng)過的光信號(hào)，轉(zhuǎn)變成電信號(hào)傳遞至微處理器，微處理器經(jīng)過分析并得出實(shí)驗(yàn)球33經(jīng)過每一個(gè)光電傳感器36的時(shí)間，已知每一個(gè)光電傳感器36距離擲物器312間的距離以及每一個(gè)光電傳感器36之間的距離，通過微處理器提供的時(shí)間，則可以求出相應(yīng)的加速度，并通過與常量重力加速度對(duì)比，確定實(shí)驗(yàn)是否準(zhǔn)確，當(dāng)實(shí)驗(yàn)管3與操作臺(tái)2呈一定角度時(shí)，可以通過角度盤23上的角度讀數(shù)，然后通過加速度分解計(jì)算出實(shí)驗(yàn)球33的理論加速度，再進(jìn)行對(duì)比。

(2)進(jìn)行機(jī)械能守恒定律，操作者首先將實(shí)驗(yàn)球33吸附到擲物器312上，然后將實(shí)驗(yàn)管3調(diào)整至垂直操作臺(tái)2或呈一定角度，通過液晶操作屏29控制擲物器312釋放實(shí)驗(yàn)球33，當(dāng)實(shí)驗(yàn)球33落到實(shí)驗(yàn)管3底部的彈性區(qū)32，經(jīng)過彈簧322的作用，實(shí)驗(yàn)球33回彈，觀察實(shí)驗(yàn)球33下落的高度以及回彈后的高度，可以觀察機(jī)械能守恒定律，即重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，然后動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能，然后彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，最后動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能，實(shí)驗(yàn)過程中可以通過更換不同的實(shí)驗(yàn)球33和彈簧322，觀察機(jī)械能與其之間的關(guān)系。

本發(fā)明不局限于所述實(shí)施方式，任何人應(yīng)得知在本發(fā)明的啟示下作出的結(jié)構(gòu)變化，凡是與本發(fā)明具有相同或相近的技術(shù)方案，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

本發(fā)明未詳細(xì)描述的技術(shù)、形狀、構(gòu)造部分均為公知技術(shù)。