一种智能机械能守恒实验装置的制作方法

本实用新型涉及一种物理教学用实验装置，具体涉及一种智能机械能守恒实验装置，属于教学辅助用具技术领域。

背景技术：

在只有重力或系统内弹力做功的物体系统内(或者不受其他外力的作用下），物体系统的动能和势能（包括重力势能和弹性势能）发生相互转化，但机械能的总量保持不变，即机械能守恒定律。

目前，在机械能守恒定律的教学过程中，为了让学生加深理解和记忆该定律，老师通常采用机械能守恒实验装置进行演示。然而，现有技术的机械能守恒实验装置组装麻烦，测量误差比较大，操作要求高，容易导致实验失败。

中国申请号为2014102338934，名称为“一种机械能守恒实验装置”的发明专利公开了一种实验装置，但其存在以下缺陷：

第一，端钩控制摆锤释放，容易发生打滑，且手动操作会发生延时现象，从而降低本装置的精确度。

第二，挡块锁止摆锤，容易发生撞击刮擦，降低装置的使用寿命。

第三，由于机械阻力存在导致机械能损失，该装置挡光片固定在刻度板上，挡光片的大小位置均为恒定值，同一误差重复出现，不利于后期机械矫正。

因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种新型的智能机械能守恒实验装置，以克服现有技术中的所述缺陷。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种挡光参数可控的智能机械能守恒实验装置，其具有实验结果客观，数据精度高、误差小等特点。

为达到上述目的，本实用新型的具体实施方式如下：

一种智能机械能守恒实验装置，包括底座、立杆、刻度板、摆杆、光电门传感球、释放装置、数据处理器以及数据采集器；其中，所述立杆竖直安装于底座上；所述刻度板竖直安装于底座的一侧，其上设有弧形的滑槽，所述滑槽内设有若干滑块，各滑块的下方标注有高度刻度结构；所述摆杆一端枢接于立杆上，另一端安装有所述光电门传感器；所述光电门传感球夹持在刻度板上，其能经过所述滑块，并和数据处理器电性连接；所述释放装置设置在刻度板的上部，其能吸附和释放所述光电门传感球；所述数据采集器和数据处理器电性连接，并采集数据；所述滑槽包括两个上下对应的滑轨，所述滑槽的滑轨内壁设置有弧形槽。所述滑块上下设置有凸起，所述凸起与滑槽的滑轨适配；所述凸起的侧边设置有凹榫，所述凹榫内设置有滑珠，所述滑珠与凹榫底部通过弹簧连接，所述滑珠与弧形槽适配（数量和形状）。

在实验结束后，为锁止电门传感球摆动，所述智能机械能守恒实验装置还包括锁止装置，所述锁止装置卡合设置在刻度板远离释放装置一侧，所述锁止装置上端设置有与滑槽适配的弧形，所述锁止装置的端部设置有倒钩。

为降低骤停对光电门传感球的物理损伤，所述锁止装置为弹性材质。4.如权利要求1所述的智能机械能守恒实验装置，其特征在于：所述滑珠优选为圆形或类圆形。用户可通过推动滑块顺畅控制滑块与滑槽相对位移。

为方便立杆的安装，所述底座上部设有一安装座；所述立杆竖直插入安装座内。

为实现通过切断磁性来释放光电门传感球，降低手动释放带来的误差的目的，所述释放装置具体为电磁铁，所述释放装置与数据处理器电性连接。

所述数据处理器套设在所述立杆上，并能沿立杆升降，其通过锁紧螺丝锁紧于立杆上。

为方便监测，所述滑块的数量为6、8或9块。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型通过在在滑槽内设置活动的滑块，通过变更滑块的物理参数，如滑块的宽度、滑块的数量、滑块的位置等实现数据的多样化，实现深入教学的目的；同时也克服挡光片的大小位置为恒定值，带来的同一误差重复出现的弊端，有利于后期机械矫正。

此外，本实用新型通过设置具有磁性的释放装置，通过切断磁性来释放光电门传感球，降低手动释放带来的误差；通过设置弹性材料的锁止装置，在锁止光电门传感球的同时降低骤停对光电门传感球的物理损伤。故而本实用新型具有实验结果客观，数据精度高、误差小等特点

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的结构示意图（不包括锁止装置）；

图3为本实用新型的滑块的结构示意图；

图4为本实用新型的滑块的剖面图；

图5为本实用新型的滑块和滑槽配合的剖面图。

标号说明

底座1，刻度板2，滑槽21，弧形槽210，滑块22，凸起220，弹簧221，滑珠222，凹榫223，刻度结构23，立杆3，释放装置4，光电门传感球5，摆杆6，数据处理器7，数据采集器8，锁止装置9，倒钩91。

具体实施方式

一种智能机械能守恒实验装置，其由底座1、立杆3、刻度板2、摆杆6、光电门传感球5、释放装置4、锁止装置9、数据处理器7以及数据采集器8等几部分组成。

其中，所述立杆3竖直安装于底座1上。具体的说，所述底座1上部设有一安装座（图中为做标注）；所述立杆2竖直插入安装座内，从而方便底座1和立杆3的安装和拆卸。

所述刻度板2竖直安装于底座1的一侧，其上设有一弧形的滑槽21，所述滑槽21内活动设有若干滑块22，各滑块22的下方标注有高度刻度结构23。相邻两滑块22之间的高度差相等。最底部的滑块22下方标注0刻度。

所述滑槽21包括两个上下对应的滑轨，所述滑槽21的滑轨内壁设置有弧形槽210。

所述滑块22上下设置有凸起220，所述凸起220与滑槽21的滑轨适配，使得滑块22沿着滑槽21活动。所述凸起220的侧边设置有凹榫223，所述凹榫223内设置有滑珠222，所述滑珠222与凹榫223底部通过弹簧221连接，所述滑珠222与弧形槽210适配（数量和形状），使得滑珠222部分容纳在弧形槽210内，从而使得滑块22和滑槽21固定。所述滑珠222优选为圆形或类圆形，用户可通过推动滑块22顺畅控制滑块22与滑槽21相对位移，如图4-5所示。

所述滑块22的数量优选为6、8或9块。

所述摆杆6一端枢接于立杆3上，另一端安装有所述光电门传感器5。

所述光电门传感球5夹持在刻度板2上，其能经过所述滑块22和滑槽21，并和数据处理器7电性连接。所述光电门传感球5在通过滑块22时，根据滑块22挡住光电门传感球5的时间，能够得出光电门传感球5的运动速度。

所述释放装置4设置在刻度板2的上部，其能吸附和释放所述光电门传感球5。在本实施方式中，所述释放装置4具体为电磁铁，所述释放装置与数据处理器电性连接，用于切断磁铁的磁性。

所述锁止装置9卡合设置在刻度板2远离释放装置4一侧，所述锁止装置9上端设置有与滑槽21适配的弧形，所述锁止装置9的端部设置有倒钩91，当光电门传感球5摆动至锁止装置9时，倒钩91扣合光电门传感球5达到骤停的目的。所述锁止装置9为弹性材质，以降低骤停对光电门传感球5的物理损伤。

所述数据处理器7套设在所述立杆2上，并能沿立杆2升降，其通过一锁紧螺丝13锁紧于立杆2上，从而可以方便的调节实验装置。

所述数据采集器8和数据处理器7电性连接，并采集数据，并将数值传输至计算机（图中未标示）。

本实用新型的原理为通过光电门传感球5能够得出其在各滑块22处的速度，结合该滑块22所处的实际高度，将相关数据输送至数据处理器7，数据处理器7将信号处理后输送至数据采集器8，数据采集器8将数据输送至计算机，并在计算机上显示。

本实用新型通过在在滑槽21内设置活动的滑块22，通过变更滑块22的物理参数（如图2所示，滑动滑块22至最左端至滑出滑槽21），如滑块22的宽度、滑块的数量、滑块的位置等实现数据的多样化，实现深入教学的目的；同时也克服挡光片的大小位置为恒定值，带来的同一误差重复出现的弊端，有利于后期机械矫正。

此外，本实用新型通过设置具有磁性的释放装置4，通过切断磁性来释放光电门传感球5，降低手动释放带来的误差；通过设置弹性材料的锁止装置9，在锁止光电门传感球5的同时降低骤停对光电门传感球5的物理损伤。

以上的具体实施方式仅为本创作的较佳实施例，并不用以限制本创作，凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。