一种物理试验台的制作方法

本发明属于物理教学实验设备技术领域，具体是一种物理试验台。

背景技术：

物理课是我国的基础教学科目，传统的教学方式中，总是老师讲解居多，实验为辅以帮助学生进行理解，在建模教学普及的今天，物理教学中的抛物线性质验证还是停留在单纯人力操作加计算分析的方法上，因为抛出后停留时间短，人眼难以捕捉形成的曲线，使得展示不够直观，也难以进行某些点的特性捕捉，从而进行性质验证。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种物理试验台，以便解决上述的技术问题。

本发明的技术方案是：

一种物理试验台，包括球体、展示箱、抛球装置和擦屏结构；

所述展示箱内部的背板上设置有磁性写字板，所述展示箱的前面是方便观看的透明材料，展示箱的前面到磁性写字板之间的距离与球体的直径间隙配合；

所述球体由磁性材料制成；

所述抛球装置包括举升装置和设置在举升装置侧边的施力结构；

所述施力结构包括舵机一，所述舵机一通过连接结构与展示箱的侧壁固定，所述舵机一的输出轴与液压缸一的缸体的中段固定，所述液压缸一的活塞杆延伸进展示箱内部，并在液压缸一的活塞杆末端固定有用于击球的板体一；

所述举升装置包括升降装置，所述升降装置的升降端固定有用于放置球体的托板；

所述擦屏结构用于将磁性写字板上的痕迹擦除，所述擦屏结构包括设置在展示箱内部的同步结构及设置在同步结构上的屏擦。

优选的，所述展示箱的下方还设置有支撑结构，所述支撑结构包括支撑杆和座体，所述支撑杆的一端和展示箱底面固定，所述支撑杆的另一端和座体固定，所述座体与升降装置的底部固定。

优选的，所述展示箱上还设置有用于球体归位用的复位结构，所述复位结构包括设置在展示箱外部的液压缸二，所述液压缸二设置在展示箱背离抛球装置的一侧，液压缸二的缸体与展示箱固定，液压缸二的活塞杆延伸入展示箱内部后在活塞杆的末端固定用于推球的板体二。

优选的，所述同步结构包括分别通过轴承架设在展示箱上下侧的支架上的滚珠丝杠一和滚珠丝杠二，滚珠丝杠一和滚珠丝杠二的端部分别与两个同步传动的电机的输出轴连接，所述滚珠丝杠一上滑动连接有螺母座一，所述滚珠丝杠二上滑动连接有螺母座二，所述螺母座二和螺母座一之间设置有用于给磁性写字板擦屏的屏擦，所述屏擦包括消磁杆，所述消磁杆的两端分别与螺母座二和螺母座一固定。

优选的，所述托板呈内凹的弧形结构，弧形结构的中心内嵌有磁力座，磁力座上连接有控制磁力通断的开关，所述开关位于展示箱上。

优选的，所述开关与舵机二的输出轴固定，所述舵机二与展示箱固定。

优选的，所述板体一背离液压缸一的一面内嵌有用于测量作用在球体上的作用力的力传感器，所述托板上设置有用于测量托板的高度的高度传感器，所述展示箱的正前方还设置有用于采集球体轨迹的图像采集装置，所述图像采集装置、高度传感器和力传感器均与设置在外部的控制器电连接，所述控制器与显示屏电连接。

与现有技术相比，本发明提供的一种物理试验台，可以利用抛球装置实现抛球，然后利用相关的测量装置测量和捕捉相关数据，对球体形成的轨迹线进行分析，以方便同学的理解和获得直观的视觉感受，展示效果好，可减小老师的劳动强度，提高学习效果，实用性强，值得推广。

附图说明

图1为本发明的整体结构图；

图2为本发明的举升装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种物理试验台，下面结合图1到图2的结构示意图，对本发明进行说明。

实施例1

如图1和图2所示，本发明提供的一种物理试验台，包括球体、展示箱、抛球装置和擦屏结构2。

展示箱内部的背板上设置有磁性写字板，展示箱的前面是方便观看的透明材料，展示箱的前面到磁性写字板之间的距离与球体的直径间隙配合。

球体由磁性材料制成。

抛球装置包括举升装置1和设置在举升装置1侧边的施力结构。

其中，施力结构包括用作动力源的舵机一4，舵机选用mg995或者mg996r型舵机，实现一定角度范围内的转动。

舵机一4通过连接结构与展示箱的侧壁固定，舵机一4的输出轴与液压缸一3的缸体的中段固定，液压缸一3的活塞杆延伸进展示箱内部，并在液压缸一3的活塞杆末端固定有用于击球的板体一，板体一的材质可以优选为橡胶材料，既能传递作用力，又能减小噪音。

举升装置1包括升降装置101，升降装置101的升降端固定有用于放置球体的托板102。

舵机转动时，带动液压缸一3转动一定范围，使得液压缸一3的倾角变化，从而使得击球点发成变化，使得形成的球体轨迹发成变化。

在球体抛起来之后，由于磁性材料的吸附作用和磁性写字板到展示箱的前面之间的距离的限制，球体紧贴磁性写字板运动的同时，将磁性写字板内的磁粉吸附起来，在磁性写字板上形成球体的运动轨迹。

擦屏结构2用于将磁性写字板上的球体的运动轨迹擦除以方便为进行下一次的实验做准备，擦屏结构2包括设置在展示箱内部的同步结构及设置在同步结构上的屏擦。

进一步的，同步结构包括分别通过轴承架设在展示箱上下侧的支架上的滚珠丝杠一205和滚珠丝杠二202，滚珠丝杠一205和滚珠丝杠二202的端部分别与两个同步传动的电机201的输出轴连接，滚珠丝杠一205上滑动连接有螺母座一204，滚珠丝杠二202上滑动连接有螺母座二203，螺母座二203和螺母座一204之间设置有用于给磁性写字板擦屏的屏擦，所述屏擦包括消磁杆，消磁杆的两端分别与螺母座二203和螺母座一204固定。消磁杆是磁性材料，其磁性与球体上的磁性相反。

使用中，当电机201转动后，带动滚珠丝杠一205和滚珠丝杠二202同步转动，使得螺母座一204和螺母座二203同步左右移动，从而带动屏擦移动，消磁杆移动的同时，将之前被球体吸附上来的磁粉的磁性进行去除，实现对磁性写字板上的痕迹擦除。

进一步的，展示箱的下方还设置有支撑结构，支撑结构包括支撑杆和座体，支撑杆的一端和展示箱底面固定，支撑杆的另一端和座体固定，座体与升降装置101的底部固定。

进一步的，展示箱上还设置有用于球体归位用的复位结构7，复位结构7包括设置在展示箱外部的液压缸二，液压缸二设置在展示箱背离抛球装置的一侧，液压缸二的缸体与展示箱固定，液压缸二的活塞杆延伸入展示箱内部后在活塞杆的末端固定用于推球的板体二。

使用中，当需要对抛出去的球体进行归位时，可以将液压缸二启动，使得液压缸二的活塞杆伸出，从而推动板体二移动，将球体推到靠近举升装置1的一端，让球体落入托板102上即可实现归位，以方便对下一次的抛射做好准备。

进一步的，板体一背离液压缸一3的一面内嵌有用于测量作用在球体上的作用力的力传感器，托板102上设置有用于测量托板102的高度的高度传感器，展示箱的正前方还设置有用于采集球体轨迹的图像采集装置，图像采集装置、高度传感器和力传感器均与设置在外部的控制器电连接，控制器与显示屏电连接。

图像采集装置可以使用摄像机，以便进行处理，形成准确的轨迹线，然后在处理器中对轨迹线进行点捕捉，获取相关点的位置和速度信息，为以后的分析建模做准备。

力传感器和高度传感器分别用于测量作用在球体上的作用力和检测托板102的高度，便于为计算机中对球体的轨迹线进行处理提供相关的计算参数依据。

使用中，利用控制器接收图像采集装置、高度传感器和力传感器采集来的信息，然后将接收到的信息进行处理，并将结果显示在显示屏上。

实施例2

作为在实施例1基础上的进一步改进方案，为了防止托板102升降过程中球体从托板102上掉落，因此将呈内凹的弧形结构的托板102的中心内嵌上磁力座，磁力座上连接有控制磁力通断的开关，开关位于展示箱上。

使用中，本发明可利用开关将磁力座内的永磁体旋转到中间位置，磁力线分别在两块铸铁中形成闭路时，磁力座和球体之间没有磁性产生，此时球体可以被移走，利用开关将磁力座内的永磁体旋转90度后，ns极分别对着两块铸铁，此时从n极到铸铁到球体到另一块铸铁到s极，形成闭合的磁力线，磁力座可以牢牢的附着在球体表面上，即可固定球体的位置，防止球体落下托板102。

实施例3

作为在实施例2基础上的进一步改进方案，为了方便实现自动化控制，减小老师的劳动强度，将开关与舵机二的输出轴固定，舵机二与展示箱固定。此时，将开关的驱动方式改为电控方式，有利于实现全自动的控制。

本发明提供的一种物理试验台，可以利用抛球装置实现抛球，然后利用相关的测量装置测量和捕捉相关数据，对球体形成的轨迹线进行分析，以方便同学的理解和获得直观的视觉感受，展示效果好，可减小老师的劳动强度，提高学习效果，实用性强，值得推广。

以上公开的仅为本发明的较佳的具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。