一种用于物理实验的测速装置的制作方法

本发明属于教学器械技术领域，涉及一种用于物理实验的测速装置。

背景技术：

在物理教学过程中，速度、势能以及动能的概念属于重要且难以理解的内容之一，单纯地按课本上的内容进行讲述，则抽象且难以理解；此外，对于动能和势能之间的转换关系，如果仅仅按照书本上的公式让学生去理解必然显得枯燥乏味，并且难以使学生深刻掌握，如有一种直观的通过势能的任意改变能够方便的得到动能所对应的速度值，则能够加深学生对速度、势能、动能等物理概念及其相互关系的深刻理解。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种用于物理实验的测速装置，本发明所要解决的技术问题是：如何直观的通过势能的任意改变，方便的得到动能所对应的速度值，提高教学的质量。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种用于物理实验的测速装置,包括呈长条状的滑轨、左支撑杆和右支撑杆，所述滑轨左端铰接在所述左支撑杆上，其特征在于，所述右支撑杆包括上支杆和下支杆，所述上支杆的下端滑动穿设在下支杆内并能够定位，所述上支杆的上端铰接有第一滑块，所述滑轨的右端底部具有沿其长度方向的第一滑槽，所述第一滑块滑动连接在第一滑槽内，所述滑轨上沿其长度方向还滑动连接有支架一和支架二，所述支架一和支架二上均设有光电收发器，所述滑轨上沿其长度方向还设有透光缝隙，所述光电收发器的发射端和接收端分别位于透光缝隙的两侧且与所述透光缝隙相对，所述滑轨上滑动连接有运动块且运动块通过滑动能够遮挡所述透光缝隙，所述测速装置还包括微处理器和计时器，所述光电收发器和计时器均与所述微处理器相连接，所述滑轨和上支杆上沿各自的长度方向均设有刻度线，所述上支杆上还滑动连接有呈水平设置的水平杆，所述水平杆能绕连接处在水平面内转动。

当需要测量运动块滑动到滑轨的某处速度时，将两个光电收发器滑动并排固定于所要测试的位置处，滑动上支杆并定位使得滑轨呈倾斜设置，将运动块从滑轨的右端沿着滑轨释放，由于滑轨是倾斜状态，因此在重力的作用下，运动块的势能转换为动能沿着滑轨向下滑动，当滑动到第一个光电收发器处时，第一个光电收发器的收发光受到遮挡，产生第一遮挡信号，此时微处理器收到第一遮挡信号后通过计时开关启动计时器进行计时，当运动块运动到第二个光电收发器处时，第二个光电收发器的收发光受到遮挡，产生第二遮挡信号，此时微处理器收到第二遮挡信号后通过计时开关关闭计时器，从而产生一个运动块通过第一和第二光电收发器之间的时间间隔，再通过第一和第二光电收发器之间的刻度线可以读出两个光电收发器之间的距离，通过计算机便能算出运动块经过滑轨需要测速的该位置处的速度，在水平面内转动水平杆，同时向上提升水平杆，将水平杆与需要测速的该位置相接触，通过上支杆上的刻度线能够读出运动块测试前的高度差，代表其势能，从而能够直观的通过势能的任意改变，方便的得到动能所对应的速度值，提高教学的质量。

在上述的用于物理实验的测速装置中，所述滑轨上沿其长度方向设有第二滑槽，所述支架一和支架二上均设有第二滑块，所述第二滑块滑动连接在所述第二滑槽内，所述滑轨上还设有能够将第二滑块锁定的锁定螺栓。通过第二滑块与第二滑槽的配合作用，能够实现支架一和支架二的位置调节，通过锁紧螺栓能够将调整后的支架一和支架二锁定，从而能够直观的通过势能的任意改变，方便的得到动能所对应的速度值，提高教学的质量。

在上述的用于通过滑块物理实验的测速装置中，所述滑轨的左端还设有用于接收运动块的收纳袋。收纳袋的设置，使得运动块从滑轨的右端滑动到左端后能够进入收纳袋中，不会丢失。

在上述的用于物理实验的测速装置中，所述左支撑杆和下支杆的下端均设有底座，所述微处理器、计时器均设置在左支撑杆的底座上，所述下支杆的底座上还设有气缸，所述气缸的活塞杆与所述上支杆的下端相连接。气缸用于驱动上支杆相对下支杆滑动，从而起到调节滑轨倾斜角度的作用，底座的设置，使得测速装置整体的稳定性较好，空间布置也较紧凑。

在上述的用于物理实验的测速装置中，所述测速装置还包括蓄电池，所述微处理器和气缸均与蓄电池电连接。蓄电池用于给微处理器和气缸供电。

在上述的用于物理实验的测速装置中，所述上支杆上滑动套设有套筒，所述套筒的外侧壁上具有环形安装槽，所述水平杆的一端具有环形套圈，所述环形套圈转动套设在套筒外且嵌入所述环形安装槽内。套筒的设计，能够实现水平杆竖直方向上的移动，通过环形套圈与环形安装槽的配合设计，使得水平杆能够相对套筒转动，实现水平方向上的移动，将水平杆与需要测速的该位置相接触，通过上支杆上的刻度线能够读出运动块测试前的高度差，代表其势能，从而能够直观的通过势能的任意改变，方便的得到动能所对应的速度值，提高教学的质量。

在上述的用于物理实验的测速装置中，所述测速装置还包括计算器，所述计算器设置在左支撑杆的底座上，所述计算器与微处理器连接。通过设置计算器，微处理器将测量的各组数据反馈到计算器中能够自动计算出结果，从而能够更直观的观察到通过势能的任意改变，得到动能所对应的速度值，提高教学的质量。

与现有技术相比，本物理实验的测速装置具有以下优点：通过运动块相对滑轨运动，通过检测运动块经过指定点的距离和时间，能够就算出速度，并将水平杆与需要测速的该位置相接触，通过上支杆上的刻度线能够读出运动块测试前的高度差，代表其势能，从而能够直观的通过势能的任意改变，方便的得到动能所对应的速度值，提高教学的质量。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的局部结构剖视图。

图中，1、滑轨；1a、透光缝隙；1a1、第一滑槽；1b、第二滑槽；2、左支撑杆；3、上支杆；4、下支杆；5、底座；6、第一滑块；7、支架一；8、支架二；9、光电收发器；10、运动块；11、微处理器；12、计时器；13、水平杆；14、第二滑块；15、收纳袋；16、气缸；17、蓄电池；18、套筒；19、计算器。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1、图2所示，本用于物理实验的测速装置,包括呈长条状的滑轨1、左支撑杆2、右支撑杆、微处理器11、计时器12、蓄电池17和计算器19，滑轨1左端铰接在左支撑杆2上，右支撑杆包括上支杆3和下支杆4，上支杆3的下端滑动穿设在下支杆4内并能够定位，上支杆3的上端铰接有第一滑块6，滑轨1的右端底部具有沿其长度方向的第一滑槽1a1，第一滑块6滑动连接在第一滑槽1a1内。

左支撑杆2和下支杆4的下端均设有底座5，微处理器11、计时器12、蓄电池17和计算器19均设置在左支撑杆2的底座5上。下支杆4的底座5上还设有气缸16，气缸16的活塞杆与所述上支杆3的下端相连接，用于驱动上支杆3相对下支杆4滑动，从而起到调节滑轨1倾斜角度的作用。微处理器11和气缸16均与蓄电池17电连接。

滑轨1上沿其长度方向还滑动连接有支架一7和支架二8，滑轨1上沿其长度方向设有第二滑槽1b，支架一7和支架二8上均设有第二滑块14，第二滑块14滑动连接在第二滑槽1b内，滑轨1上还设有能够将第二滑块14锁定的锁定螺栓。支架一7和支架二8上均设有光电收发器9，滑轨1上沿其长度方向还设有透光缝隙1a，光电收发器9的发射端和接收端分别位于透光缝隙1a的两侧且与透光缝隙1a相对，滑轨1上滑动连接有运动块10且运动块10通过滑动能够遮挡透光缝隙1a，滑轨1的左端还设有用于接收运动块10的收纳袋15。

光电收发器9和计时器12均与微处理器11相连接，滑轨1和上支杆3上沿各自的长度方向均设有刻度线。上支杆3上还滑动连接有呈水平设置的水平杆13，上支杆3上滑动套设有套筒18，所述套筒18的外侧壁上具有环形安装槽，水平杆13的一端具有环形套圈，环形套圈转动套设在套筒18外且嵌入环形安装槽内。

当需要测量运动块10滑动到滑轨1的某处速度时，将两个光电收发器9滑动并排固定于所要测试的位置处，滑动上支杆3并定位使得滑轨1呈倾斜设置，将运动块10从滑轨1的右端沿着滑轨1释放，由于滑轨1是倾斜状态，因此在重力的作用下，运动块10的势能转换为动能沿着滑轨1向下滑动，当滑动到第一个光电收发器9处时，第一个光电收发器9的收发光受到遮挡，产生第一遮挡信号，此时微处理器11收到第一遮挡信号后通过计时开关启动计时器12进行计时，当运动块10运动到第二个光电收发器9处时，第二个光电收发器9的收发光受到遮挡，产生第二遮挡信号，此时微处理器11收到第二遮挡信号后通过计时开关关闭计时器12，从而产生一个运动块10通过第一和第二光电收发器9之间的时间间隔，再通过第一和第二光电收发器9之间的刻度线可以读出两个光电收发器9之间的距离，通过计算机便能算出运动块10经过滑轨1需要测速的该位置处的速度，在水平面内转动水平杆13，同时向上提升水平杆13，将水平杆13与需要测速的该位置相接触，通过上支杆3上的刻度线能够读出运动块10测试前的高度差，代表其势能，从而能够直观的通过势能的任意改变，方便的得到动能所对应的速度值，提高教学的质量。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。