本发明属于教学设备技术领域，尤其涉及一种高中物理平抛运动演示装置。
背景技术：
高中物理是高中理科基础之一，是研究运动最一般规律和物质基本结构的学科。作为自然科学的带头学科，物理学研究大至宇宙，小至基本粒子等一切物质最基本的运动形式和规律，因此成为其他各自然学科的研究基础，它的理论结构充分的运用数学作为自己的工作语言，以实验作为检验理论正确性的唯一标准，它是当今最精密的一门自然学学科。
物体以一定的初始速度水平方向抛出，如果物体仅受重力作用，这样的运动就叫做平抛运动。现有的平抛演示装置存在对物理平抛运动过程中初始速度不同，造成所抛物体下降重力不同的演示过程不直观、操作复杂，导致学生难以理解。
技术实现要素：
本发明为解决现有的平抛演示装置存在对物理平抛运动过程中初始速度不同，造成所抛物体下降重力不同的演示过程不直观、操作复杂，导致学生难以理解的技术问题而提供一种高中物理平抛运动演示装置。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
该高中物理平抛运动演示装置包括盒体，盒体的侧壁上一侧焊接有第一滑道、第二滑道和第三滑道，第一滑道、第二滑道和第三滑道的上端均通过螺栓安装有储球盒，第一滑道、第二滑道和第三滑道的下端均水平焊接有平抛槽；
盒体的底部分别放置有与第一滑道、第二滑道和第三滑道相对应的接纳盒，接纳盒的底部均固定安装有压力检测器；盒体的外壁上通过螺钉悬挂有显示屏，压力检测器的信号输出端均通过数据线与显示屏相连接。
进一步，所述第一滑道、第二滑道和第三滑道的下端均焊接有与盒体固定安装的支撑杆。
进一步，所述第一滑道的弧度大于第二滑道的弧度，第二滑道的弧度大于第三滑道的弧度。
进一步，所述盒体的背面安装有太阳能电池板，太阳能电池板的电源输出端均通过控制开关与压力检测器和显示屏的供电端相连接。
所述第一滑道、第二滑道和第三滑道的滑模控制方法包括：
步骤一，采用线加速度计测量导弹俯仰通道的纵向过载ny，加速度计安装在弹体上，故测量值为弹体系的纵向过载；采用速率陀螺仪测量导弹的俯仰角速率ωz，控制器根据测量信号构成过载稳定跟踪控制器，给出输出控制信号uc，输送给舵机，通过舵机控制导弹的纵向过载ny跟踪期望值
步骤二，滑模面与控制量的构造形式及参数选取：
进行前向饱和环节的设置，对过载误差进行限幅处理，定义误差变量：
其中
进行滑模面设计，滑模面由三项组成，分别为上述限幅后的过载误差项、误差积分项，以及角速度项，滑模面表达式如下形式：
其中参数c1，c2与c3选取随高度变化，详见第五步参数选取，其中p1,q1为互质的正奇数；
进行控制量设计，控制量采用柔化函数组成，构成如下表达式所示：
其中参数ky与ka为增益系数，ξ为柔化系数，其中p2,q2为互质的正奇数，p3,q3为互质的正奇数；
参数ky、ka与ξ选取随高度变化，详见第五步参数选取；
步骤三，建立特征点仿真程序，搭建步骤一的特征点仿真程序，其中弹体模型采用如下线性微分方程描述：
其中舵机采用简化模型：
舵机时间常数为10ms，即τ＝0.01，kτ＝1；而aij为空气动力学的气动参数，v＝680；g＝9.810分别为某一高度导弹特征点的气动参数标称值，此处仅举例示意，具体数据根据不同导弹结构略有变化；互质奇数对取值为pi＝7,qi＝9；
步骤四，大小过载信号跟踪与参数调整；首先分别测试系统对大过载与小过载的跟踪能力；
如果控制效果不理想，可以根据仿真情况进行以标准值为中心的适当调整；
步骤五，鲁棒性检验与参数调整：
完成上述控制器参数设计后，再进行气动参数鲁棒性检验，即将气动参数按照标称值a25＝-167.87；a35＝0.243；a22＝-2.876；a24＝-193.65；a34＝1.584整体增大a％或者缩小a％；
控制器参数大小不变，分析气动参数摄动对该组参数控制效果的影响情况；
如果气动参数摄动后，系统不稳定，则需要进行参数调整，并重新进行控制参数鲁棒性检验，直至参数调整至鲁棒性检验满足要求为止。
进一步，所述太阳能电池板的加工方法包括以下步骤：
步骤一、将铜源、锌源、锡源的量比为2:1:1的比例超声分散，并溶解于特定的溶剂中，制备金属盐前躯体溶液，金属盐前躯体溶液的浓度为0.001～0.1mol/l；
步骤二、将金属盐前躯体溶液喷涂于特定的衬底上，经退火处理后在衬底上制备铜锌锡硫薄膜太阳能电池吸收层，退火温度为200～500度；
进一步，所述显示屏的显示方法包括以下步骤：
步骤一、确定三色波长的范围；
步骤二、每个像素点加入一颗波长580nm左右的橙黄色led；
步骤三、dvi重新计算产生红绿黄蓝四色的数据；
步骤四、赋予红绿黄蓝各一组数据信号，并把四色的数据信号分散给黄绿黄蓝四色灯进行显示。
本发明具有的优点和积极效果是：该高中物理平抛运动演示装置通过在第一滑道、第二滑道、第三滑道上分别放置小球，实现对小球从平抛槽中以不同速度抛出，通过压力检测器检测小球下降时产生的重力，并通过显示屏实时显示，演示过程直观、操作简单、学生容易理解。
附图说明
图1是本发明实施例提供的高中物理平抛运动演示装置的结构示意图；
图中：1、盒体；2、第一滑道；3、第二滑道；4、第三滑道；5、储球盒；6、平抛槽；7、支撑杆；8、接纳盒；9、压力检测器；10、显示屏。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。
下面结合图1对本发明的结构作详细的描述。
该高中物理平抛运动演示装置包括盒体1，盒体1的侧壁上一侧焊接有第一滑道2、第二滑道3和第三滑道4，第一滑道2、第二滑道3和第三滑道4的上端均通过螺栓安装有储球盒5，第一滑道2、第二滑道3和第三滑道4的下端均水平焊接有平抛槽6；
盒体1的底部分别放置有与第一滑道2、第二滑道3和第三滑道4相对应的接纳盒8，接纳盒8的底部均固定安装有压力检测器9；盒体1的外壁上通过螺钉悬挂有显示屏10，压力检测9器的信号输出端均通过数据线与显示屏10相连接。
进一步，所述第一滑道2、第二滑道3和第三滑道4的下端均焊接有与盒体1固定安装的支撑杆7；通过支撑杆7增加了第一滑道2、第二滑道3和第三滑道4的强度。
进一步，所述第一滑道2的弧度大于第二滑道3的弧度，第二滑道3的弧度大于第三滑道4的弧度。
进一步，所述盒体1的背面安装有太阳能电池板，太阳能电池板的电源输出端均通过控制开关与压力检测器9和显示屏10的供电端相连接；太阳能电池板将太阳能转换为电能，为压力检测器9和显示屏10供电。
所述第一滑道、第二滑道和第三滑道的滑模控制方法包括：
步骤一，采用线加速度计测量导弹俯仰通道的纵向过载ny，加速度计安装在弹体上，故测量值为弹体系的纵向过载；采用速率陀螺仪测量导弹的俯仰角速率ωz，控制器根据测量信号构成过载稳定跟踪控制器，给出输出控制信号uc，输送给舵机，通过舵机控制导弹的纵向过载ny跟踪期望值
步骤二，滑模面与控制量的构造形式及参数选取：
进行前向饱和环节的设置，对过载误差进行限幅处理，定义误差变量：
其中
进行滑模面设计，滑模面由三项组成，分别为上述限幅后的过载误差项、误差积分项，以及角速度项，滑模面表达式如下形式：
其中参数c1，c2与c3选取随高度变化，详见第五步参数选取，其中p1,q1为互质的正奇数；
进行控制量设计，控制量采用柔化函数组成，构成如下表达式所示：
其中参数ky与ka为增益系数，ξ为柔化系数，其中p2,q2为互质的正奇数，p3,q3为互质的正奇数；
参数ky、ka与ξ选取随高度变化，详见第五步参数选取；
步骤三，建立特征点仿真程序，搭建步骤一的特征点仿真程序，其中弹体模型采用如下线性微分方程描述：
其中舵机采用简化模型：
舵机时间常数为10ms，即τ＝0.01，kτ＝1；而aij为空气动力学的气动参数，v＝680；g＝9.810分别为某一高度导弹特征点的气动参数标称值，此处仅举例示意，具体数据根据不同导弹结构略有变化；互质奇数对取值为pi＝7,qi＝9；
步骤四，大小过载信号跟踪与参数调整；首先分别测试系统对大过载与小过载的跟踪能力；
如果控制效果不理想，可以根据仿真情况进行以标准值为中心的适当调整；
步骤五，鲁棒性检验与参数调整：
完成上述控制器参数设计后，再进行气动参数鲁棒性检验，即将气动参数按照标称值a25＝-167.87；a35＝0.243；a22＝-2.876；a24＝-193.65；a34＝1.584整体增大a％或者缩小a％；
控制器参数大小不变，分析气动参数摄动对该组参数控制效果的影响情况；
如果气动参数摄动后，系统不稳定，则需要进行参数调整，并重新进行控制参数鲁棒性检验，直至参数调整至鲁棒性检验满足要求为止。
进一步，所述太阳能电池板的加工方法包括以下步骤：
步骤一、将铜源、锌源、锡源的量比为2:1:1的比例超声分散，并溶解于特定的溶剂中，制备金属盐前躯体溶液，金属盐前躯体溶液的浓度为0.001～0.1mol/l；
步骤二、将金属盐前躯体溶液喷涂于特定的衬底上，经退火处理后在衬底上制备铜锌锡硫薄膜太阳能电池吸收层，退火温度为200～500度；
进一步，所述显示屏的显示方法包括以下步骤：
步骤一、确定三色波长的范围；
步骤二、每个像素点加入一颗波长580nm左右的橙黄色led；
步骤三、dvi重新计算产生红绿黄蓝四色的数据；
步骤四、赋予红绿黄蓝各一组数据信号，并把四色的数据信号分散给黄绿黄蓝四色灯进行显示。
在盒体1的上端安装第一滑道2、第二滑道3和第三滑道4，第一滑道2、第二滑道3和第三滑道4顶部储球盒5的高度一致，但是第一滑道2、第二滑道3和第三滑道4的弧度不一致，实现对所抛小球初始速度的不同。当小球从平抛槽6中抛出以后，会掉落到接纳盒8的压力检测器9，压力检测器9将检测到的压力信号通过显示屏10实时显示，演示过程直观、操作简单、学生容易理解。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。