一种光学物理教学用透镜聚集实验教具的制作方法

本发明属于物理实验器具技术领域，具体的说是一种光学物理教学用透镜聚集实验教具。

背景技术：

中学物理教材中，光学部分的实验有二十多种，在教学活动中，老师为了提高教学质量，更直观的传授教学内容，通常授课时，采用现场演示实验并配合讲解，向学生传授知识，但是，由于光学实验中的光学元件价格昂贵，为了保证确保光学元件不受损，目前一些光学实验器具大多数都是采用的拆散保存，这样就在光学实验，都需要教学人员花费大量的时间进行安装光学实验的元件，然后通过手动调节光源、透镜、聚焦板三者之间的距离，这个安装和调整过程十分麻烦，还浪费时间，并且很难保证光源、透镜、聚焦板三者在同一直线上，一旦光源、透镜、聚焦板三者之间的位置发生偏移，就会导致实验结果不准确。

专利文献1：一种用于物理光学实验的装置，申请号2013208632941

上述专利文献1中，所述光学透镜安装支架包括座体、与所述的座体通过活动铰链连接的支架、及镜片安装架，所述的支架内设有放置镜片安装架的容置腔，所述的镜片安装架可伸缩式设置在该支架上。

该专利文献虽然操作简单、方便携带，可实现对透镜一体式保存，但是在调节光学透镜安装支架整体的高度上具有缺陷，调节光学透镜安装支架的高度调节没有明显的实现其精度的机构，使得在更换不同镜片后，透镜的高度有偏差，从而使光源、透镜、聚焦板三者之间的位置发生偏移，严重影响实验结果的准确性。

技术实现要素：

为了弥补现有技术的不足，本发明提出的一种光学物理教学用透镜聚集实验教具，本发明的目的在于解决调节透镜安装支架高度调节不准确的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种光学物理教学用透镜聚集实验教具，包括底板、固定安装在底板上的直线导轨、光源底座、投影板安装支架、至少一个透镜安装支架，所述的光源底座、投影板安装支架、透镜安装支架分别可相对所述直线导轨移动的设置在该直线导轨上；所述透镜安装支架包括与直线导轨滑动连接的座体、垂直固定于底座上的活塞筒、与活塞筒相适配的活塞杆、安装于活塞杆上端的透镜、粘接于活塞筒下端外壁的两个半弹性气囊、与活塞筒内壁垂直并转动连接的绕线轴、拉线、布置在半弹性气囊内壁以及活塞筒外壁上的尼龙粘连扣，所述活塞筒上设置有线孔；所述拉线的一端与半弹性气囊的尖端内壁连接，拉线的另一端与穿过线孔并缠绕在绕线轴上；所述绕线轴的一端穿出活塞筒，且穿出活塞筒的绕线轴端部设置有手柄；所述半弹性气囊在活塞筒上对称布置，半弹性气囊被压缩后会推动活塞杆上移使透镜上移。工作时,当教学人员使用时，根据实验的内容，选择需要的透镜的数量；在教学人员调节透镜安装支架的高度时，透镜安装支架的初始高度位于低处，教学人员手动转动手柄，使绕线轴缠绕拉线而拉动半弹性气囊，两个半弹性气囊被压缩，半弹性气囊被压缩的部位通过尼龙粘连扣粘连，以防止半弹性气囊复位，在半弹性气囊内的气体被压入到活塞筒内，使活塞筒内的气压增大，使得活塞杆向上运动带动带动透镜上升，用于演示透镜处于不同高度时，对成像的影响，有利于学生掌握透镜成像规律，提高教学效果；在实验完成后，通过手动捏持半弹性气囊，将尼龙粘连扣撕开，使半弹性气囊复位，使绕线轴复位，活塞筒活塞筒内气压降低，活塞杆带动透镜下降复位，以待下次使用。

所述绕线轴的两端轴曲面上设置有螺旋绕线槽。工作时，一个拉线从绕线轴的轴面上端缠绕在螺旋绕线槽上，另一个拉线从绕线轴的轴面下端缠绕在螺旋绕线槽上；一方面，螺旋绕线槽可以防止拉线缠绕在一起打结而使拉线变乱；另一方面，螺旋绕线槽可使拉线位于预定位置，避免拉线在绕线轴上滑动而影响拉线拉动半弹性气囊的精确度，从而提高半弹性气囊对活塞筒供气的准确性，提高活塞杆移动透镜的准确性，使得成像效果更好。

所述活塞筒被半弹性气囊覆盖的部位设置有滑槽一；所述滑槽一中设置有弧形导板；所述弧形导板在半弹性气囊被挤压时抵着拉线，使拉线按螺旋绕线槽的走向被缠绕。工作时，弧形导板抵着拉线，使拉线更容易的的进入螺旋绕线槽，使拉线可以适应螺旋绕线槽的走向，有利于提高线拉动半弹性气囊的精确度，从而提高半弹性气囊对活塞筒供气的准确性，提高活塞杆移动透镜的位置精度，有利于提高成像效果。

所述弧形导板抵拉线的一端设置有滚柱；所述滚柱与弧形导板转动连接，滚柱的中部曲面上设置有卡线槽。工作时，拉线在弧形导板上滑动，容易产生磨损，长时间如此，容易使拉线出现断裂，同时，拉线在弧形导板上滑动，还会使弧形导板端部被磨损而出现多个凹坑，一方面，凹坑增加了拉线滑动的阻力，另一方面，随着凹坑的增大，会使拉线紧绷的角度出现变化，从而影响绕线轴转动的圈数，因活塞杆移动透镜上升的高度与绕线轴的圈数有关，因此，凹坑将改变透镜上升的高度与绕线轴转动圈数之间的关系，使得透镜上升的高度不准确；因此，在弧形导板端部设置带有卡线槽的滚柱，一方面减少拉线的磨损程度，提高拉线的使用寿命；另一方面，保证了透镜上升的高度与绕线轴转动圈数之间的线性关系，提高了活塞杆移动透镜的位置精度，有利于教学人员快速调节实验教具，提高实验效率和准确性；同时，卡线槽可避免或降低拉线滑动，避免拉线影响官学镜片移动上升的精度。

所述弧形导板为空心管，弧形导板连通半弹性气囊和活塞筒。工作时，半弹性气囊被压缩，半弹性气囊内的部分气体通过弧形导板进入活塞筒内，气体会吹在滚柱以及拉线上；一方面，弧形导板吹出的气体会将拉线出现磨损的碎皮垂落，降低拉线滑动的可能；另一方面，拉线在滚柱上滑动会摩擦生热，产生的热量会使拉线容易老化，而弧形导板吹出的气体会将拉线与滚柱之间产生的热量吹走，有利于拉线和滚柱的散热，提高拉线和滚柱的使用寿命，从而提高整个实验教具的使用寿命。

所述滑槽一的槽内壁上均布有石墨条；所述弧形导板与石墨条滑动接触。工作时，弧形导板在石墨条上滑动，一方面，石墨条对弧形导板有润滑作用，降低弧形导板表面的磨损；另一方面，石墨条与弧形导板之间的滑动，会使石墨条表面出现石墨粉，而石墨粉部分会落在拉线上，并在拉线的传递下，石墨粉会逐渐附着在滚柱的卡线槽上以及绕线轴上，石墨粉会对滚柱以及绕线轴润滑，降低拉线与绕线轴以及滚柱的磨损，提高各部件的使用寿命，同时，降低拉线被卡住的可能，使教学人员便于转动手柄，提高教学人员调节实验教具的准确性，有助于教学人员提高教学质量。

本发明的有益效果如下：

1.本发明通过压缩半弹性气囊，使活塞筒内的气压增大，使得活塞杆向上运动带动透镜上升，用于演示透镜处于不同高度时，对成像的影响，从而提高教学效果。

2.本发明在绕线轴上布置螺旋绕线槽，一方面，螺旋绕线槽可以防止拉线缠绕在一起打结而使拉线变乱；另一方面，螺旋绕线槽可使拉线位于预定位置，避免拉线在绕线轴上滑动而影响拉线拉动半弹性气囊的精确度，从而提高半弹性气囊对活塞筒供气的准确性，提高活塞杆移动透镜的准确性，使得成像效果更好；

3.本发明通过弧形导板抵着拉线，使拉线更容易的的进入螺旋绕线槽，使拉线可以适应螺旋绕线槽的走向，有利于提高线拉动半弹性气囊的精确度，从而提高半弹性气囊对活塞筒供气的准确性，提高活塞杆移动透镜的位置精度，有利于提高成像效果。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是关于图1的a-a剖视图；

图3是本发明的弧形导板和滚柱连接示意图；

图中：底板1、直线导轨12、光源底座2、投影板安装支架3、透镜安装支架4、座体41、活塞筒42、活塞杆43、透镜44、半弹性气囊45、尼龙粘连扣451、绕线轴46、螺旋绕线槽461、拉线47、弧形导板49、滚柱50、石墨条51。

具体实施方式

使用图1至图3对本发明的一种光学物理教学用透镜聚集实验教具进行如下说明。

如图1至图3所示，本发明所述的一种光学物理教学用透镜聚集实验教具，包括底板1、固定安装在底板1上的直线导轨12、光源底座2、投影板安装支架3、至少一个透镜安装支架4，所述的光源底座2、投影板安装支架3、透镜安装支架4分别可相对所述直线导轨12移动的设置在该直线导轨12上；所述透镜安装支架4包括与直线导轨12滑动连接的座体41、垂直固定于底座上的活塞筒42、与活塞筒42相适配的活塞杆43、安装于活塞杆43上端的透镜44、粘接于活塞筒42下端外壁的两个半弹性气囊45、与活塞筒42内壁垂直并转动连接的绕线轴46、拉线47、布置在半弹性气囊45内壁以及活塞筒42外壁上的尼龙粘连扣451，所述活塞筒42上设置有线孔；所述拉线47的一端与半弹性气囊45的尖端内壁连接，拉线47的另一端与穿过线孔并缠绕在绕线轴46上；所述绕线轴46的一端穿出活塞筒42，且穿出活塞筒42的绕线轴46端部设置有手柄；所述半弹性气囊45在活塞筒42上对称布置，半弹性气囊45被压缩后会推动活塞杆43上移使透镜44上移。工作时,当教学人员使用时，根据实验的内容，选择需要的透镜44；在教学人员调节透镜安装支架4的高度时，透镜安装支架4的初始高度位于低处，教学人员手动转动手柄，使绕线轴46缠绕拉线47而拉动半弹性气囊45，两个半弹性气囊45被压缩，半弹性气囊45被压缩的部位通过尼龙粘连扣451粘连，以防止半弹性气囊45复位，在半弹性气囊45内的气体被压入到活塞筒42内，使活塞筒42内的气压增大，使得活塞杆43向上运动带动透镜44上升，用于演示透镜44处于不同高度时，对成像的影响，有利于学生掌握透镜成像规律，提高教学效果；在实验完成后，通过手动捏持半弹性气囊45，将尼龙粘连扣451撕开，使半弹性气囊45复位，使绕线轴46复位，活塞筒42活塞筒42内气压降低，活塞杆43带动透镜44下降复位，以待下次使用。

所述绕线轴46的两端轴曲面上设置有螺旋绕线槽461。工作时，一个拉线47从绕线轴46的轴面上端缠绕在螺旋绕线槽461上，另一个拉线47从绕线轴46的轴面下端缠绕在螺旋绕线槽461上；一方面，螺旋绕线槽461可以防止拉线47缠绕在一起打结而使拉线47变乱；另一方面，螺旋绕线槽461可使拉线47位于预定位置，避免拉线47在绕线轴46上滑动而影响拉线47拉动半弹性气囊45的精确度，从而提高半弹性气囊45对活塞筒42供气的准确性，提高活塞杆43移动透镜44的准确性，使得成像效果更好；

所述活塞筒42被半弹性气囊45覆盖的部位设置有滑槽一；所述滑槽一中设置有弧形导板49；所述弧形导板49在半弹性气囊45被挤压时抵着拉线47，使拉线47按螺旋绕线槽461的走向被缠绕。工作时，弧形导板49抵着拉线47，使拉线47更容易的的进入螺旋绕线槽461，使拉线47可以适应螺旋绕线槽461的走向，有利于提高线拉动半弹性气囊45的精确度，从而提高半弹性气囊45对活塞筒42供气的准确性，提高活塞杆43移动透镜44的位置精度，有利于提高成像效果。

所述弧形导板49抵拉线47的一端设置有滚柱50；所述滚柱50与弧形导板49转动连接，滚柱50的中部曲面上设置有卡线槽。工作时，拉线47在弧形导板49上滑动，容易产生磨损，长时间如此，容易使拉线47出现断裂，同时，拉线47在弧形导板49上滑动，还会使弧形导板49端部被磨损而出现多个凹坑，一方面，凹坑增加了拉线47滑动的阻力，另一方面，随着凹坑的增大，会使拉线47紧绷的角度出现变化，从而影响绕线轴46转动的圈数，因活塞杆43移动透镜44上升的高度与绕线轴46的圈数有关，因此，凹坑将改变透镜44上升的高度与绕线轴46转动圈数之间的关系，使得透镜44上升的高度不准确；因此，在弧形导板49端部设置带有卡线槽的滚柱50，一方面减少拉线47的磨损程度，提高拉线47的使用寿命；另一方面，保证了透镜44上升的高度与绕线轴46转动圈数之间的线性关系，提高了活塞杆43移动透镜44的位置精度，有利于教学人员快速调节实验教具，提高实验效率和准确性；同时，卡线槽可避免或降低拉线47滑动，避免拉线47影响官学镜片移动上升的精度。

所述弧形导板49为空心管，弧形导板49连通半弹性气囊45和活塞筒42。工作时，半弹性气囊45被压缩，半弹性气囊45内的部分气体通过弧形导板49进入活塞筒42内，气体会吹在滚柱50以及拉线47上；一方面，弧形导板49吹出的气体会将拉线47出现磨损的碎皮垂落，降低拉线47滑动的可能；另一方面，拉线47在滚柱50上滑动会摩擦生热，产生的热量会使拉线47容易老化，而弧形导板49吹出的气体会将拉线47与滚柱50之间产生的热量吹走，有利于拉线47和滚柱50的散热，提高拉线47和滚柱50的使用寿命，从而提高整个实验教具的使用寿命。

所述滑槽一的槽内壁上均布有石墨条51；所述弧形导板49与石墨条51滑动接触。工作时，弧形导板49在石墨条51上滑动，一方面，石墨条51对弧形导板49有润滑作用，降低弧形导板49表面的磨损；另一方面，石墨条51与弧形导板49之间的滑动，会使石墨条51表面出现石墨粉，而石墨粉部分会落在拉线47上，并在拉线47的传递下，石墨粉会逐渐附着在滚柱50的卡线槽上以及绕线轴46上，石墨粉会对滚柱50以及绕线轴46润滑，降低拉线47与绕线轴46以及滚柱50的磨损，提高各部件的使用寿命，同时，降低拉线47被卡住的可能，使教学人员便于转动手柄，提高教学人员调节实验教具的准确性，有助于教学人员提高教学质量。

具体工作流程如下：

工作时当教学人员使用时，根据实验的内容，选择需要的透镜44；在教学人员调节透镜安装支架4的高度时，透镜安装支架4的初始高度位于低处，教学人员手动转动手柄，使绕线轴46缠绕拉线47而拉动两个半弹性气囊45，两个半弹性气囊45被压缩，半弹性气囊45被压缩的部位通过尼龙粘连扣451粘连，以防止半弹性气囊45复位，在半弹性气囊45内的气体被压入到活塞筒42内，使活塞筒42内的气压增大，使得活塞杆43向上运动带动带动透镜44上升，用于演示透镜44处于不同高度时，对成像的影响，有利于学生掌握透镜成像规律，提高教学效果；在实验完成后，通过手动捏持半弹性气囊45，将尼龙粘连扣451撕开，使半弹性气囊45复位，使绕线轴46复位，活塞筒42活塞筒42内气压降低，活塞杆43带动透镜44下降复位，以待下次使用；

在一个拉线47从绕线轴46的轴面上端缠绕在螺旋绕线槽461上，另一个拉线47从绕线轴46的轴面下端缠绕在螺旋绕线槽461上后；一方面，螺旋绕线槽461可以防止拉线47缠绕在一起打结而使拉线47变乱；另一方面，螺旋绕线槽461可使拉线47位于预定位置，避免拉线47在绕线轴46上滑动而影响拉线47拉动半弹性气囊45的精确度，从而提高半弹性气囊45对活塞筒42供气的准确性，提高活塞杆43移动透镜44的准确性；而弧形导板49抵着拉线47，可使拉线47更容易的的进入螺旋绕线槽461，使拉线47可以适应螺旋绕线槽461的走向，有利于提高线拉动半弹性气囊45的精确度，从而提高半弹性气囊45对活塞筒42供气的准确性，提高活塞杆43移动透镜44的位置精度；而在弧形导板49端部设置带有卡线槽的滚柱50，一方面减少拉线47的磨损程度，提高拉线47的使用寿命；另一方面，保证了透镜44上升的高度与绕线轴46转动圈数之间的线性关系，提高了活塞杆43移动透镜44的位置精度，有利于教学人员快速调节实验教具，提高实验效率和准确性；同时，卡线槽可避免或降低拉线47滑动，避免拉线47影响官学镜片移动上升的精度；

在半弹性气囊45被压缩后，半弹性气囊45内的部分气体通过弧形导板49进入活塞筒42内，气体会吹在滚柱50以及拉线47上；一方面，弧形导板49吹出的气体会将拉线47出现磨损的碎皮垂落，降低拉线47滑动的可能；另一方面，拉线47在滚柱50上滑动会摩擦生热，产生的热量会使拉线47容易老化，而弧形导板49吹出的气体会将拉线47与滚柱50之间产生的热量吹走，有利于拉线47和滚柱50的散热，提高拉线47和滚柱50的使用寿命，从而提高整个实验教具的使用寿命；当弧形导板49在石墨条51上滑动时，石墨条51对弧形导板49有润滑作用，降低弧形导板49表面的磨损；同时，石墨条51与弧形导板49之间的滑动，会使石墨条51表面出现石墨粉，而石墨粉部分会落在拉线47上，并在拉线47的传递下，石墨粉会逐渐附着在滚柱50的卡线槽上以及绕线轴46上，石墨粉会对滚柱50以及绕线轴46润滑，降低拉线47与绕线轴46以及滚柱50的磨损，提高各部件的使用寿命，同时，石墨粉还有降低拉线47被卡住的可能，使教学人员便于转动手柄，提高教学人员调节实验教具的准确性，有助于教学人员提高教学质量。

以上，关于本发明的一实施方式进行了说明，但本发明不限于上述实施方式，在不脱离本发明主旨的范围内能够进行各种变更。

工业实用性

根据本发明，通过压缩半弹性气囊，使活塞筒内的气压增大，使得活塞杆向上运动带动透镜上升，用于演示透镜处于不同高度时，对成像的影响提高教学效果，从而此光学物理教学用透镜聚集实验教具在物理实验器具技术领域中是有用的。