一種智能機械能守恒實驗裝置的制作方法

本實用新型涉及一種物理教學用實驗裝置，具體涉及一種智能機械能守恒實驗裝置，屬于教學輔助用具技術領域。

背景技術：

在只有重力或系統內彈力做功的物體系統內(或者不受其他外力的作用下），物體系統的動能和勢能（包括重力勢能和彈性勢能）發生相互轉化，但機械能的總量保持不變，即機械能守恒定律。

目前，在機械能守恒定律的教學過程中，為了讓學生加深理解和記憶該定律，老師通常采用機械能守恒實驗裝置進行演示。然而，現有技術的機械能守恒實驗裝置組裝麻煩，測量誤差比較大，操作要求高，容易導致實驗失敗。

中國申請號為2014102338934，名稱為“一種機械能守恒實驗裝置”的發明專利公開了一種實驗裝置，但其存在以下缺陷：

第一，端鉤控制擺錘釋放，容易發生打滑，且手動操作會發生延時現象，從而降低本裝置的精確度。

第二，擋塊鎖止擺錘，容易發生撞擊刮擦，降低裝置的使用壽命。

第三，由于機械阻力存在導致機械能損失，該裝置擋光片固定在刻度板上，擋光片的大小位置均為恒定值，同一誤差重復出現，不利于后期機械矯正。

因此，為解決上述技術問題，確有必要提供一種新型的智能機械能守恒實驗裝置，以克服現有技術中的所述缺陷。

技術實現要素：

本實用新型提供了一種擋光參數可控的智能機械能守恒實驗裝置，其具有實驗結果客觀，數據精度高、誤差小等特點。

為達到上述目的，本實用新型的具體實施方式如下：

一種智能機械能守恒實驗裝置，包括底座、立桿、刻度板、擺桿、光電門傳感球、釋放裝置、數據處理器以及數據采集器；其中，所述立桿豎直安裝于底座上；所述刻度板豎直安裝于底座的一側，其上設有弧形的滑槽，所述滑槽內設有若干滑塊，各滑塊的下方標注有高度刻度結構；所述擺桿一端樞接于立桿上，另一端安裝有所述光電門傳感器；所述光電門傳感球夾持在刻度板上，其能經過所述滑塊，并和數據處理器電性連接；所述釋放裝置設置在刻度板的上部，其能吸附和釋放所述光電門傳感球；所述數據采集器和數據處理器電性連接，并采集數據；所述滑槽包括兩個上下對應的滑軌，所述滑槽的滑軌內壁設置有弧形槽。所述滑塊上下設置有凸起，所述凸起與滑槽的滑軌適配；所述凸起的側邊設置有凹榫，所述凹榫內設置有滑珠，所述滑珠與凹榫底部通過彈簧連接，所述滑珠與弧形槽適配（數量和形狀）。

在實驗結束后，為鎖止電門傳感球擺動，所述智能機械能守恒實驗裝置還包括鎖止裝置，所述鎖止裝置卡合設置在刻度板遠離釋放裝置一側，所述鎖止裝置上端設置有與滑槽適配的弧形，所述鎖止裝置的端部設置有倒鉤。

為降低驟停對光電門傳感球的物理損傷，所述鎖止裝置為彈性材質。4.如權利要求1所述的智能機械能守恒實驗裝置，其特征在于：所述滑珠優選為圓形或類圓形。用戶可通過推動滑塊順暢控制滑塊與滑槽相對位移。

為方便立桿的安裝，所述底座上部設有一安裝座；所述立桿豎直插入安裝座內。

為實現通過切斷磁性來釋放光電門傳感球，降低手動釋放帶來的誤差的目的，所述釋放裝置具體為電磁鐵，所述釋放裝置與數據處理器電性連接。

所述數據處理器套設在所述立桿上，并能沿立桿升降，其通過鎖緊螺絲鎖緊于立桿上。

為方便監測，所述滑塊的數量為6、8或9塊。

與現有技術相比，本實用新型具有如下有益效果：本實用新型通過在在滑槽內設置活動的滑塊，通過變更滑塊的物理參數，如滑塊的寬度、滑塊的數量、滑塊的位置等實現數據的多樣化，實現深入教學的目的；同時也克服擋光片的大小位置為恒定值，帶來的同一誤差重復出現的弊端，有利于后期機械矯正。

此外，本實用新型通過設置具有磁性的釋放裝置，通過切斷磁性來釋放光電門傳感球，降低手動釋放帶來的誤差；通過設置彈性材料的鎖止裝置，在鎖止光電門傳感球的同時降低驟停對光電門傳感球的物理損傷。故而本實用新型具有實驗結果客觀，數據精度高、誤差小等特點

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為本實用新型的結構示意圖（不包括鎖止裝置）；

圖3為本實用新型的滑塊的結構示意圖；

圖4為本實用新型的滑塊的剖面圖；

圖5為本實用新型的滑塊和滑槽配合的剖面圖。

標號說明

底座1，刻度板2，滑槽21，弧形槽210，滑塊22，凸起220，彈簧221，滑珠222，凹榫223，刻度結構23，立桿3，釋放裝置4，光電門傳感球5，擺桿6，數據處理器7，數據采集器8，鎖止裝置9，倒鉤91。

具體實施方式

一種智能機械能守恒實驗裝置，其由底座1、立桿3、刻度板2、擺桿6、光電門傳感球5、釋放裝置4、鎖止裝置9、數據處理器7以及數據采集器8等幾部分組成。

其中，所述立桿3豎直安裝于底座1上。具體的說，所述底座1上部設有一安裝座（圖中為做標注）；所述立桿2豎直插入安裝座內，從而方便底座1和立桿3的安裝和拆卸。

所述刻度板2豎直安裝于底座1的一側，其上設有一弧形的滑槽21，所述滑槽21內活動設有若干滑塊22，各滑塊22的下方標注有高度刻度結構23。相鄰兩滑塊22之間的高度差相等。最底部的滑塊22下方標注0刻度。

所述滑槽21包括兩個上下對應的滑軌，所述滑槽21的滑軌內壁設置有弧形槽210。

所述滑塊22上下設置有凸起220，所述凸起220與滑槽21的滑軌適配，使得滑塊22沿著滑槽21活動。所述凸起220的側邊設置有凹榫223，所述凹榫223內設置有滑珠222，所述滑珠222與凹榫223底部通過彈簧221連接，所述滑珠222與弧形槽210適配（數量和形狀），使得滑珠222部分容納在弧形槽210內，從而使得滑塊22和滑槽21固定。所述滑珠222優選為圓形或類圓形，用戶可通過推動滑塊22順暢控制滑塊22與滑槽21相對位移，如圖4-5所示。

所述滑塊22的數量優選為6、8或9塊。

所述擺桿6一端樞接于立桿3上，另一端安裝有所述光電門傳感器5。

所述光電門傳感球5夾持在刻度板2上，其能經過所述滑塊22和滑槽21，并和數據處理器7電性連接。所述光電門傳感球5在通過滑塊22時，根據滑塊22擋住光電門傳感球5的時間，能夠得出光電門傳感球5的運動速度。

所述釋放裝置4設置在刻度板2的上部，其能吸附和釋放所述光電門傳感球5。在本實施方式中，所述釋放裝置4具體為電磁鐵，所述釋放裝置與數據處理器電性連接，用于切斷磁鐵的磁性。

所述鎖止裝置9卡合設置在刻度板2遠離釋放裝置4一側，所述鎖止裝置9上端設置有與滑槽21適配的弧形，所述鎖止裝置9的端部設置有倒鉤91，當光電門傳感球5擺動至鎖止裝置9時，倒鉤91扣合光電門傳感球5達到驟停的目的。所述鎖止裝置9為彈性材質，以降低驟停對光電門傳感球5的物理損傷。

所述數據處理器7套設在所述立桿2上，并能沿立桿2升降，其通過一鎖緊螺絲13鎖緊于立桿2上，從而可以方便的調節實驗裝置。

所述數據采集器8和數據處理器7電性連接，并采集數據，并將數值傳輸至計算機（圖中未標示）。

本實用新型的原理為通過光電門傳感球5能夠得出其在各滑塊22處的速度，結合該滑塊22所處的實際高度，將相關數據輸送至數據處理器7，數據處理器7將信號處理后輸送至數據采集器8，數據采集器8將數據輸送至計算機，并在計算機上顯示。

本實用新型通過在在滑槽21內設置活動的滑塊22，通過變更滑塊22的物理參數（如圖2所示，滑動滑塊22至最左端至滑出滑槽21），如滑塊22的寬度、滑塊的數量、滑塊的位置等實現數據的多樣化，實現深入教學的目的；同時也克服擋光片的大小位置為恒定值，帶來的同一誤差重復出現的弊端，有利于后期機械矯正。

此外，本實用新型通過設置具有磁性的釋放裝置4，通過切斷磁性來釋放光電門傳感球5，降低手動釋放帶來的誤差；通過設置彈性材料的鎖止裝置9，在鎖止光電門傳感球5的同時降低驟停對光電門傳感球5的物理損傷。

以上的具體實施方式僅為本創作的較佳實施例，并不用以限制本創作，凡在本創作的精神及原則之內所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本創作的保護范圍之內。