本发明涉及教育设备技术领域，具体为一种自由落体实验装置。
背景技术：
自由落体运动一直是物理研究人员研究的热门实验，传统的自由落体实验装置结构简单存在以下不足:
首先，传统的自由落体实验的观测结构仅仅通过人眼观察铁片和羽毛的下降速度，其准确度有待考究。
其次，传统的自由落体实验操作过程干扰实验因素较多，例如通过实验人员使得牛顿管保证90度垂直较为不确定，传统的牛顿管内部没有分隔板，铁片和羽毛在下降的过程中容易相互干扰，造成实验的不准确。
技术实现要素：
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本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种自由落体实验装置，解决了现有的自由落体实验精确度低的问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种技术方案：一种自由落体实验装置，包括实验装置本体，所述实验装置本体包括电机安装底座、上部安装座、弧形定位环、支撑杆，牛顿管、真空泵、电机、减速机和电动马达，所述电机安装底座，下端固定安装有四个支腿，四个所述支腿分为两组分别固定安装在电机安装底座下端面的两侧边位置，所述电机安装底座两侧均固定安装有一个把手，两个所述把手关于电机安装底座纵向中心线轴对称分布，所述电机安装底座上端固定安装有上部安装座，所述上部安装座上端面为弧形设计，所述上部安装座上部的两个端口位置固定安装有弧形定位环，所述弧形定位环的内径等于上部安装座上端面的内径，所述上部安装座上端中心位置固定安装有支撑杆，所述支撑杆上端一侧固定连接有转动块，所述转动块一侧设有固定块，所述转动块一侧中部与固定块一侧中部之间通过转轴转动连接，所述固定块两端固定安装有套筒，所述固定块一侧中部固定安装有铰链，所述铰链的两个转动端均固定连接有内部固定环，两个所述内部固定环一端均固定连接有调节块。
作为优选，两个所述调节块中部均设有螺纹孔，所述调节块上端设有螺栓，两个所述调节块通过螺纹孔与螺栓螺纹连接，两个所述内部固定环中部套设有牛顿管，所述牛顿管中部固定安装有隔板，所述牛顿管一端设有两个投料口，两个所述投料口口径相同，两个所述投料口外表面均设有内螺纹槽，两个所述投料口一侧设有螺纹盖，所述螺纹盖通过内螺纹槽分别与对应的投料口螺纹连接，两个所述投料口所在的端面中部固定连接有滑动杆，所述牛顿管另一端固定连接有两个从动杆，两个所述从动杆关于两者所在的端面圆心位置轴对称分布，所述滑动杆和两个从动杆一端均固定安装有滑动件，所述弧形定位环设有内槽，所述滑动件宽度等于弧形定位环内槽的宽度，所述滑动杆和两个从动杆均通过滑动件和内槽与弧形定位环滑动连接，所述牛顿管内部靠近两个从动杆一侧固定安装透气挡板，所述隔板上端设有金属片，所述隔板一侧的牛顿管底部设有羽毛。
作为优选，两个所述透气挡板表面设有接触感应器探头，所述牛顿管两侧均固定安装有接触感应器，两个接触感应器所在的弧面上固定安装有电子计时器，所述电机安装底座上端面固定安装有真空泵，所述真空泵下端一侧设有排气口，所述真空泵上部输入端连接有进气管，所述进气管穿过弧形定位环外壁，所述电机安装底座一侧设有若干散热口，若干所述散热口在所在的电机安装底座侧面等距离分布，所述电机安装底座内部底板上固定安装有基座，所述基座上端固定安装有电机和减速机，所述电机输出端通过驱动轴与减速机输入端转动连接，所述减速机输出端转动连接有主动轴，所述主动轴一端固定安装有挡块，所述主动轴与转轴之间设有皮带，所述主动轴通过皮带与转轴传动连接。
作为优选，所述电机安装底座内部一侧壁上固定安装有电动马达，所述电动马达输出端转动连接有主动杆，所述电动马达所在的面板上固定安装有防护罩，所述防护罩靠近电机安装底座一侧固定安装有旋转块。
作为优选，所述主动杆一端与旋转块转动连接，所述主动杆中部套装有安装环。
作为优选，所述安装环外侧固定安装有扇叶。
作为优选，所述牛顿管一端内壁上固定安装有两个弹簧块，所述牛顿管一端口位置设有真空管。
作为优选，所述真空管两侧固定安装有连接块，两个所述连接块与对应的弹簧块之间通过弹簧连接。
本发明的有益效果是：本发明涉及一种自由落体实验装置，具有实验准确度过高的特点，在具体的实验过程中，本发明具有一下优点:
首先，本发明在牛顿管的底部安装有接触感应器探头，通过接触感应器探头与铁片和羽毛接触，将信号传输给电子计时器，实验的精确度高。
其次，本发明在牛顿管中部设置有隔板，使得铁片和羽毛互相不干扰，减少实验的不确定因素，同时通过驱动电机转动实现牛顿管的竖直向上，进一步减少了实验的不确定因素，减小误差。
附图说明：
为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的内部固定环结构示意图；
图3为本发明的放大结构A示意图；
图4为本发明的滑动件结构示意图；
图5为本发明的电机安装底座内部结构示意图；
图6为本发明的牛顿管内部结构示意图。
图中：1、实验装置本体；2、电机安装底座；3、支腿；4、把手；5、上部安装座；6、弧形定位环；7、支撑杆；8、转动块；9、转轴；10、固定块；11、套筒；12、铰链；13、内部固定环；14、调节块；15、螺栓；16、牛顿管；17、隔板；18、投料口；19、弹簧；20、螺纹盖；21、滑动杆；22、从动杆；23、透气挡板；24、金属片；25、羽毛；26、接触感应器探头；27、接触感应器；28、电子计时器；29、真空泵；30、排气口；31、进气管；32、滑动件；33、散热口；34、基座；35、电机；36、驱动轴；37、减速机；38、主动轴；39、挡块；40、皮带；41、电动马达；42、主动杆；43、旋转块；44、安装环；45、扇叶；46、防护罩；47、弹簧块；48、真空管；49、连接块。
具体实施方式：
如图1-6所示，本具体实施方式采用以下技术方案：一种自由落体实验装置，包括实验装置本体1，所述实验装置本体1包括电机安装底座2、上部安装座5、弧形定位环6、支撑杆7，牛顿管16、真空泵29、电机35、减速机37和电动马达41，所述电机安装底座2，下端固定安装有四个支腿3，四个所述支腿3分为两组分别固定安装在电机安装底座2下端面的两侧边位置，所述电机安装底座2两侧均固定安装有一个把手4，两个所述把手4关于电机安装底座2纵向中心线轴对称分布，所述电机安装底座2上端固定安装有上部安装座5，所述上部安装座5上端面为弧形设计，所述上部安装座5上部的两个端口位置固定安装有弧形定位环6，所述弧形定位环6的内径等于上部安装座5上端面的内径，所述上部安装座5上端中心位置固定安装有支撑杆7，所述支撑杆7上端一侧固定连接有转动块8，所述转动块8一侧设有固定块10，所述转动块8一侧中部与固定块10一侧中部之间通过转轴9转动连接，所述固定块10两端固定安装有套筒11，所述固定块10一侧中部固定安装有铰链12，所述铰链12的两个转动端均固定连接有内部固定环13，两个所述内部固定环13一端均固定连接有调节块14。
其中，两个所述调节块14中部均设有螺纹孔，所述调节块14上端设有螺栓15，两个所述调节块14通过螺纹孔与螺栓15螺纹连接，两个所述内部固定环13中部套设有牛顿管16，所述牛顿管16中部固定安装有隔板17，所述牛顿管16一端设有两个投料口18，两个所述投料口18口径相同，两个所述投料口18外表面均设有内螺纹槽，两个所述投料口18一侧设有螺纹盖20，所述螺纹盖20通过内螺纹槽分别与对应的投料口18螺纹连接，两个所述投料口18所在的端面中部固定连接有滑动杆21，所述牛顿管16另一端固定连接有两个从动杆22，两个所述从动杆22关于两者所在的端面圆心位置轴对称分布，所述滑动杆21和两个从动杆22一端均固定安装有滑动件32，所述弧形定位环6设有内槽，所述滑动件32宽度等于弧形定位环6内槽的宽度，所述滑动杆21和两个从动杆22均通过滑动件32和内槽与弧形定位环6滑动连接，所述牛顿管16内部靠近两个从动杆22一侧固定安装透气挡板23，所述隔板17上端设有金属片24，所述隔板17一侧的牛顿管16底部设有羽毛25，两个所述透气挡板23表面设有接触感应器探头26，所述牛顿管16两侧均固定安装有接触感应器27，两个接触感应器27所在的弧面上固定安装有电子计时器28，所述电机安装底座2上端面固定安装有真空泵29，所述真空泵29下端一侧设有排气口30，所述真空泵29上部输入端连接有进气管31，所述进气管31穿过弧形定位环6外壁，所述电机安装底座2一侧设有若干散热口33，若干所述散热口33在所在的电机安装底座2侧面等距离分布，所述电机安装底座2内部底板上固定安装有基座34，所述基座34上端固定安装有电机35和减速机37，所述电机35输出端通过驱动轴36与减速机37输入端转动连接，所述减速机37输出端转动连接有主动轴38，所述主动轴38一端固定安装有挡块39，所述主动轴38与转轴9之间设有皮带40，所述主动轴38通过皮带40与转轴9传动连接，所述电机安装底座2内部一侧壁上固定安装有电动马达41，所述电动马达41输出端转动连接有主动杆42，所述电动马达41所在的面板上固定安装有防护罩46，所述防护罩46靠近电机安装底座2一侧固定安装有旋转块43，所述主动杆42一端与旋转块43转动连接，所述主动杆42中部套装有安装环44，所述安装环44外侧固定安装有扇叶45，所述牛顿管16一端内壁上固定安装有两个弹簧块47，所述牛顿管16一端口位置设有真空管48，所述真空管48两侧固定安装有连接块49，两个所述连接块49与对应的弹簧块47之间通过弹簧19连接。
本发明的使用状态为：首先将牛顿管16插入内部固定环13内，通过螺栓15调节两个调节块14的相对位置，进而实现内部固定环13内径的调节，从而将牛顿管16中部固定在内部固定环13内，将金属片24和羽毛25分别放入牛顿管16内，通过隔板17隔开，避免相互干扰，再启动电机35带动减速机37输入端转动，减速机37输出端带动主动轴38转动进而通过皮带40带动转轴9转动，使得固定块10也就是牛顿管16转动，滑动杆21和从动杆22通过滑动件23在弧形定位环6内槽中滑动，当牛顿管16滑动至垂直向下时，关闭电机35，此时可以观察到金属片24比羽毛25先一步接触到接触感应器探头26，接触感应器27的型号为J7AN-E3型接触感应器，电子计时器28型号为ZN48电子计时器，然后再将真空管48与进气管31，启动真空泵29将牛顿管16内的气体抽空，实现内部真空，再关闭阀门，重复上述操作，可以看出金属片24和羽毛25同时与接触感应器探头26接触，得出结论不同质量的物体在真空环境中下落速度一致。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。