一种用于水车物理实验的拼插科普玩具的制作方法

本实用新型属于科普玩具技术领域，具体涉及一种用于水车物理实验的拼插科普玩具。

背景技术：

儿童科普玩具是启发儿童智力的工具，可丰富孩子的想象力，激发孩子的创造性，为更好地启发儿童的智力玩具业发展已经由固有造型转向鼓励孩子自主创造的阶段，拼插玩具就是较为受欢迎的一种类型。

目前，拼插玩具主要由平面类和立体类，但拼插件的形式都较为单一，只能进行一些简单的，固定的品种，并且多维机械式拼装，仅使孩子停留在对机械原理的体验上，而对于物理方面少有涉及，要不就相对复杂，成本高，很难满足教育多样化的理念。

物理领域离我们的生活并不遥远，几乎每天都会接触它，所以有必要培养儿童从小了解并掌握一定的物理知识，提高兴趣。现有的物理科普玩具通常是将实验室的实验装置缩小化、简单化，没有较高的趣味性，附带的拼插模块只是作为支架并无特殊用途。目前科普教育中的动手实践，往往以学校或科技馆现成的实验装置为载体，趣味性和可扩展性较差，难以开拓儿童的创造性、提高对物理科学的兴趣。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种用于水车物理实验的拼插科普玩具。本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本实用新型提供了一种用于水车物理实验的拼插科普玩具，包括固定母板、多个连接柱模块、多个转轴、凹槽型水车车轮、第一叶片型水车车轮、第二叶片型水车车轮以及摆锤件，其中，

所述固定母板上开设有多个插孔，所述连接柱模块的底部设置有与所述插孔配合的第一凸部；

所述连接柱模块上开设有多个转轴固定孔，所述转轴的端部设置有与所述转轴固定孔配合的第二凸部；

所述凹槽型水车车轮的中部、所述第一叶片型水车车轮的中部以及所述第二叶片型水车车轮的中部均开设有与所述转轴中部配合的轴承固定孔；

所述第二叶片型水车车轮的轴承固定孔的外周均匀设置有多个通孔，所述摆锤件上设置有与所述通孔配合的连杆。

在本实用新型的一个实施例中，所述连接柱模块包括连接的长臂和短臂，且所述长臂的轴线与所述短臂的轴线相互垂直，所述长臂上开设六个所述转轴固定孔。

在本实用新型的一个实施例中，所述凹槽型水车车轮的轴承固定孔的外周均匀设置有多个第一扇形镂空区域，所述第一扇形镂空区域的外周均匀设置有多个蓄水凹槽。

在本实用新型的一个实施例中，所述第一叶片型水车车轮的轴承固定孔的外周均匀设置有多个第二扇形镂空区域，所述第二扇形镂空区域的外周均匀设置有多个第一叶片，相邻所述第一叶片的边缘弧线距离与所述蓄水凹槽的边缘弧线距离相等。

在本实用新型的一个实施例中，所述第二叶片型水车车轮的通孔的外周均匀设置有多个第三扇形镂空区域，所述第三扇形镂空区域的外周均匀设置有多个第二叶片，相邻所述第二叶片的边缘弧线距离与所述蓄水凹槽的边缘弧线距离相等。

在本实用新型的一个实施例中，所述第一叶片的宽度和所述第二叶片的宽度均小于所述蓄水凹槽的宽度5-10mm。

在本实用新型的一个实施例中，所述摆锤件包括连接的锤头和锤柄，所述连杆设置在所述锤柄的端部，且垂直于所述锤柄的轴线，所述锤柄靠近所述锤头的一端开设有条形孔。

在本实用新型的一个实施例中，所述固定母板的长度为120-180mm，宽度为80-120mm，厚度为6-10mm。

在本实用新型的一个实施例中，所述插孔为圆形，直径为5-6mm，所述插孔在所述固定母板上平行排列，相邻所述插孔的间距为8-10mm。

在本实用新型的一个实施例中，所述固定母板、所述连接柱模块、所述转轴、所述凹槽型水车车轮、所述第一叶片型水车车轮、所述第二叶片型水车车轮以及所述摆锤件均通过3d打印方法制造。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型的用于水车物理实验的拼插科普玩具包括固定母板、多个连接柱模块、多个转轴、凹槽型水车车轮、第一叶片型水车车轮、第二叶片型水车车轮以及摆锤件，能够搭建多种水车实验的物理实验装置，扩展性较高，能够很好地锻炼少年儿童的动手能力，开拓少年儿童的创造性、提高其对物理科学的兴趣。

2、本实用新型的用于水车物理实验的拼插科普玩具并且没有细小零部件，保证了整个实验从装置搭建到实验操作的安全性。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的拼插科普玩具搭建的一种水车物理实验装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种固定母板的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种连接柱模块的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的一种转轴的结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的一种凹槽型水车车轮的结构示意图；

图6是本实用新型实施例提供的一种叶片型水车车轮的结构示意图；

图7是本实用新型实施例提供的一种摆锤件的结构示意图；

图8是本实用新型实施例提供的拼插科普玩具搭建的另一种水车物理实验装置的结构示意图。

图9是本实用新型实施例提供的另一种叶片型水车车轮的结构示意图。

附图标记说明

1-固定母板；2-连接柱模块；201-长臂；202短臂；3-转轴；4-凹槽型水车车轮；5-第一叶片型水车车轮；6-第二叶片型水车车轮；601-通孔；602-第三扇形镂空区域；603-第二叶片；7-摆锤件；701-连杆；702-锤头；703-锤柄；704-条形孔；8-插孔；9-第一凸部；10-转轴固定孔；11-第二凸部；12-轴承固定孔；13-第一扇形镂空区域；14-蓄水凹槽；15-第二扇形镂空区域；16-第一叶片。

具体实施方式

为了进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及具体实施方式，对依据本实用新型提出的一种用于水车物理实验的拼插科普玩具进行详细说明。

有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合附图的具体实施方式详细说明中即可清楚地呈现。通过具体实施方式的说明，可对本实用新型为达成预定目的所采取的技术手段及功效进行更加深入且具体地了解，然而所附附图仅是提供参考与说明之用，并非用来对本实用新型的技术方案加以限制。

实施例一

请参见图1，图1是本实用新型实施例提供的拼插科普玩具搭建的一种水车物理实验装置的结构示意图。如图所示，本实施例的用于水车物理实验的拼插科普玩具，包括固定母板1、多个连接柱模块2、多个转轴3、凹槽型水车车轮4、第二叶片型水车车轮6以及摆锤件7。其中，固定母板1作为基板和固定件，固定其他部件，固定母板1上开设有平行排列的多个插孔8，相邻插孔8的间距相等，以便与其他部件例如连接柱模块2配合使用。请参见图2，图2是本实用新型实施例提供的一种固定母板的结构示意图，在本实施例中，固定母板1的长度为150mm，宽度为100mm，厚度为8mm。进一步地，在本实施例中，所有插孔8均为圆形，内径为5.8mm，相邻插孔8的间距为10mm。

连接柱模块2上开设有转轴固定孔10，转轴固定孔10用于容纳和固定转轴3。请参见图3，图3是本实用新型实施例提供的一种连接柱模块的结构示意图，如图所示，连接柱模块2包括连接的长臂201和短臂202，且长臂201的轴线与短臂202的轴线相互垂直，长臂201上开设六个转轴固定孔10，短臂202的底部设置有与固定母板1上的插孔8配合的第一凸部9，通过将第一凸部9插入到插孔8中，能够将连接柱模块2固定在固定母板1的适当位置处，第一凸部9的直径小于插孔8的内径0.3-0.5mm，以便于插入。进一步地，短臂202上开设有两个并列的圆形通孔，以减少制备模型材料损耗。在本实施例中，连接柱模块2的短臂202的底部设置有两个并列的第一凸部9，两个第一凸部9的间距等于固定母板1上相邻插孔8的间距，第一凸部9的直径为5.5mm，两个第一凸部9的间距为10mm。

请参见图4，图4是本实用新型实施例提供的一种转轴的结构示意图，如图所示，转轴3的端部设置有与连接柱模块2上的转轴固定孔10配合的第二凸部11，通过将第二凸部11插入到转轴固定孔10中，能够将转轴3固定在连接柱模块2的适当位置处。第二凸部11的直径小于转轴固定孔10的内径0.3-0.5mm，以便于插入。转轴3的中部直径大于第二凸部11的直径1-1.5mm。

请参见图5，图5是本实用新型实施例提供的一种凹槽型水车车轮的结构示意图，如图所示，凹槽型水车车轮4的中部开设有与转轴3中部配合的轴承固定孔12，轴承固定孔12用于容纳转轴3，轴承固定孔12的直径略大于转轴3中部的直径0.3-0.5mm，通过将转轴3插入到轴承固定孔12中，能够将凹槽型水车车轮4固定在转轴3上，配合连接柱模块2，可以将凹槽型水车车轮4固定在合适的高度位置处。进一步地，凹槽型水车车轮4的轴承固定孔12的外周均匀设置有多个第一扇形镂空区域13，以减少制备模型材料损耗，在本实施例中，凹槽型水车车轮4的轴承固定孔12的外周均匀设置有6个第一扇形镂空区域13。第一扇形镂空区域13的外周均匀设置有10个蓄水凹槽14。

进一步地，请参见图6，图6是本实用新型实施例提供的一种叶片型水车车轮的结构示意图，如图所示，第二叶片型水车车轮6的中部开设有与转轴3中部配合的轴承固定孔12，通过将转轴3插入到轴承固定孔12中，能够将第二叶片型水车车轮6固定在转轴3上，配合连接柱模块2，可以将第二叶片型水车车轮6固定在合适的高度位置处。第二叶片型水车车轮6的轴承固定孔12的外周均匀设置有多个通孔601，通孔601用于与摆锤件7上的连杆701配合连接，第二叶片型水车车轮6的通孔601的外周均匀设置有多个第三扇形镂空区域602，以减少制备模型材料损耗，第三扇形镂空区域602的外周均匀设置有多个第二叶片603，相邻第二叶片603的边缘弧线距离与蓄水凹槽14的边缘弧线距离相等。在本实施例中，第二叶片型水车车轮6的轴承固定孔12的外周均匀设置有8个通孔601，通孔601的外周均匀设置有6个第三扇形镂空区域602，第三扇形镂空区域602的外周均匀设置有7个第二叶片603，第二叶片603的宽度小于蓄水凹槽14的宽度5-10mm，使得第二叶片603可以刚好卡入蓄水凹槽14，以实现凹槽型水车车轮4带动第二叶片型水车车轮6同步转动。

进一步地，请参见图7，图7是本实用新型实施例提供的一种摆锤件的结构示意图，如图所示，摆锤件7包括连接的锤头702和锤柄703，连杆701设置在锤柄703的端部，且垂直于锤柄703的轴线，锤柄703靠近锤头702的一端开设有条形孔704。通过将转轴3插入到条形孔704中，能够将摆锤件7固定在转轴3上，配合连接柱模块2，可以将摆锤件7固定在合适的高度位置处，而且转轴3可以在条形孔704中沿锤柄703的轴向移动。

进一步地，固定母板1、连接柱模块2、转轴3、凹槽型水车车轮4、第二叶片型水车车轮6以及摆锤件7通过3d打印方法制造，且均为生物可降解塑料制品。在其他实施例中，还可以采用其他制造方法以及其他的材料。

实施例二

请参见图8，图8是本实用新型实施例提供的拼插科普玩具搭建的另一种水车物理实验装置的结构示意图。如图所示，本实施例的用于水车物理实验的拼插科普玩具，包括固定母板1、多个连接柱模块2、多个转轴3、凹槽型水车车轮4以及第一叶片型水车车轮5，其中，固定母板1、连接柱模块2、转轴3以及凹槽型水车车轮4与实施例一中的一致，在此不再赘述。请结合参见图9，图9是本实用新型实施例提供的另一种叶片型水车车轮的结构示意图，如图所示，第一叶片型水车车轮5的中部开设有与转轴3中部配合的轴承固定孔12，通过将转轴3插入到轴承固定孔12中，能够将第一叶片型水车车轮5固定在转轴3上，配合连接柱模块2，可以将第一叶片型水车车轮5固定在合适的高度位置处。第一叶片型水车车轮5的轴承固定孔12的外周均匀设置有多个第二扇形镂空区域15，以减少制备模型材料损耗，在本实施例中，第一叶片型水车车轮5的轴承固定孔12的外周均匀设置有6个第二扇形镂空区域15。第二扇形镂空区域15的外周均匀设置有多个第一叶片16，相邻第一叶片16的边缘弧线距离与蓄水凹槽14的边缘弧线距离相等。在本实施例中，第二扇形镂空区域15的外周均匀设置有7个第一叶片16，第一叶片16的宽度小于蓄水凹槽14的宽度5-10mm，使得第一叶片14可以刚好卡入蓄水凹槽14，以实现凹槽型水车车轮4带动第一叶片型水车车轮5同步转动。

进一步地，第一叶片型水车车轮5通过3d打印方法制造，且均为生物可降解塑料制品。在其他实施例中，还可以采用其他制造方法以及其他的材料

本实用新型的用于水车物理实验的拼插科普玩具包括固定母板、多个连接柱模块、多个转轴、凹槽型水车车轮、第一叶片型水车车轮、第二叶片型水车车轮以及摆锤件，能够搭建多种水车实验的物理实验装置，扩展性较高，能够很好地锻炼少年儿童的动手能力，开拓少年儿童的创造性、提高其对物理科学的兴趣。此外本实用新型的用于水车物理实验的拼插科普玩具并且没有细小零部件，保证了整个实验从装置搭建到实验操作的安全性。

实施例三

在上述实施例的基础上，本实施例具体描述了本实用新型用于水车物理实验的拼插科普玩具的操作方法，所述操作方法包括：

s1：搭建实验装置，通过连接柱模块、转轴、凹槽型水车车轮、叶片型水车车轮搭和摆锤件，搭建凹槽型水车、叶片型水车和摆锤；

具体地，所述s1包括：

s11：将三个转轴分别穿过凹槽型水车车轮的轴承固定孔、叶片型水车车轮的轴承固定孔以及摆锤的条形孔；

s12：将三个转轴的端部的第二凸部分别拼插至连接柱模块的转轴固定孔，搭建凹槽型水车、叶片型水车和摆锤。

s2：将所述凹槽型水车、所述叶片型水车和所述摆锤固定在固定母板上，构建水车传动装置；

具体地，所述s2包括：

s21：将连接柱模块底部的第一凸部均拼插至固定母板的插孔处，将所述凹槽型水车、所述叶片型水车和所述摆锤间隔适当距离固定在所述固定母板上，同时将连杆拼插至叶片型水车的任一通孔处；

s22：用手轻拨凹槽型水车，确保所述凹槽型水车、所述叶片型水车和所述摆锤之间传动的连贯性。

s3：推动外部的注射器，使所述注射器中的液体冲击凹槽型水车车轮，并观察实验现象。

以下以实施例一的水车物理实验为例，具体说明本拼插科普玩具的操作方法。

本实验涉及下述的物理知识：水的势能转化为水车的动能以使得摆锤摆动。

具体步骤如下：

步骤1、搭建凹槽型水车、叶片型水车和摆锤的实验装置；

如图1所示，通过五个连接柱模块(21、22、23、24、25)，三个转轴(31、32、33)、一个凹槽型水车车轮4、一个第二叶片型水车车轮6以及一个摆锤件7搭建凹槽型水车、叶片型水车和摆锤。

具体地，第一转轴31穿过凹槽型水车车轮4的中部，第二转轴32穿过第二叶片型水车车轮6的中部，第三转轴33穿过摆锤件7的条形孔704，第一转轴31两端的凸部分别连接第一连接柱模块21和第二连接柱模块22，第二转轴32一端的凸部连接第三连接柱模块23，另一端凸部与固定件连接，第三转轴33两端的凸部分别连接第四连接柱模块24和第五连接柱模块25，形成凹槽型水车、叶片型水车和摆锤的实验装置

步骤2、搭建凹槽型水车、叶片型水车和摆锤的传动装置；

将第一连接柱模块21和第二连接柱模块22的短臂凸部插入固定母板1上插孔8的适当位置处，将第三连接柱模块23的短臂凸部插入固定母板1上插孔8的适当位置处，将第四连接柱模块24和第五连接柱模块25的短臂凸部插入固定母板1上插孔8的适当位置处，保证第二叶片型水车车轮6的第二叶片603刚好卡入凹槽型水车车轮4的蓄水凹槽14中，同时使摆锤件7的连杆701可以拼插至第二叶片型水车6的任一通孔601处，形成凹槽型水车、叶片型水车和摆锤的传动装置。

步骤3、冲击凹槽型水车车轮；

推动外部的注射器，使所述注射器中的液体冲击凹槽型水车车轮4，使凹槽型水车车轮4能够带动第二叶片型水车车轮6，实现联动转动，同时，摆锤件7借用了曲柄连杆方法的思想，当第二叶片型水车车轮6转动时，连杆701与第二叶片型水车车轮6之间距离以及角度的改变，使得锤头702达到上下摆动的结果。

通过用于水车物理实验的拼插科普玩具以及操作方法，可以完成“旋转水车”的实验，通过上述实验，可以帮助学生或儿童初步了解不同种类的能量及能量转化，培养思考能力，且结构简单、操作方便。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。