一种高中物理自由落体运动装置的制作方法

本实用新型涉及教学用具技术领域，尤其涉及一种高中物理自由落体运动装置。

背景技术：

不受任何阻力，只在重力作用下而降落的物体，叫“自由落体”。如在地球引力作用下由静止状态开始下落的物体。地球表面附近的上空可看作是恒定的重力场。如不考虑大气阻力，在该区域内的自由落体运动是匀加速直线运动。在高中物理中经常出现，而授课讲师在授课的过程中，通常先讲解理论的知识，然后通过打点计时器来解释自由落体运动;使用打点计时器操作过于繁琐，且纸带很容易断裂，而且在下落的过程中，由于纸带受到向上的摩擦力，严重影响到实验结果，不利于还原真实的自由落体。因此，急需设计一种高中物理自由落体运动装置。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题，是针对上述存在的技术不足，提供了一种高中物理自由落体运动装置，通过将曲柄摇杆机构和齿轮传动结合在一起，实现了槽轮有规律的正反转，且整个传动过程平稳、可靠，避免装置对实验结果产生干涉，减少客观因素对实验的影响；通过马耳他机构和锥齿轮传动的结合，有效的实现了滑板滑动，保证球体在下落的初始状态相对地面速度为零；通过设置循环滑道，球体可循环重复从机架顶端下落，减少了因实验产生废物，并且与测速器配合使用，通过多次演示球体自动下落的过程，便于学生记忆。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：包括机架，机架上方螺栓固定有电动机，电动机轴端键连接有第一曲柄，第一曲柄一侧滑动配合有滑杆，滑杆一端螺钉固定有齿条；机架中轴线位置转轴上同时键连接有齿轮和槽轮；槽轮右侧转轴一端键连接有从动件，槽轮与从动件滑动配合，转轴另一端键连接有小锥齿轮；

机架上部轴承套接有大锥齿轮，小锥齿轮与大锥齿轮啮合传动，大锥齿轮一侧设置有螺旋槽；机架上部设置有第一滑槽，第一滑槽中对称滑动配合有滑板，滑板上设置有卡块，卡块与螺旋槽滑动配合；

大锥齿轮正下方在机架上，自上而下等间距螺栓固定有多个测速器；机架下方设置有第二滑槽，第二滑槽中滑动配合有第一滑块，机架下方右侧转轴两端分别键连接有第二曲柄和第三曲柄，第三曲柄一端销轴连接有第二滑块，第二滑块在第一滑块中滑动配合；机架中部右侧设置有滑道，滑道中设置有第一出口、入口和第二出口；滑道中设置有多个球体。

进一步优化本技术方案，所述的滑杆上设置有第三滑槽，第三滑槽与第一曲柄滑动配合。

进一步优化本技术方案，所述的第二滑槽处于第一出口与入口正下方，第二出口位置高于滑板上表面高度。

进一步优化本技术方案，所述的大锥齿轮中部设置有第一孔，滑板上设置有第二孔，球体直径介于第一孔直径与第二孔直径之间。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：1、滑杆上设置有第三滑槽，第三滑槽与第一曲柄滑动配合，制做方便简单,容易实现，而且不会出现常见曲柄摇杆常见的死点情况；2、第二滑槽处于第一出口与入口正下方，第二出口位置高于滑板上表面高度，便于第二滑块将球体从第一出口送至入口处，使得整个滑道中的球体沿滑道循环使用起来；3、大锥齿轮中部设置有第一孔，滑板上设置有第二孔，球体直径介于第一孔直径与第二孔直径之间，通过装置的传动控制球体的下落，且保证球体初始状态相对地面速度为零；4、操作简便，便于操作人员操作装置，避免因繁琐的操作影响实验结果。

附图说明

图1为一种高中物理自由落体运动装置的整体结构图。

图2为一种高中物理自由落体运动装置的俯视图。

图中：1、机架；101、第一滑槽；102、第二滑槽；104、滑道；105、第一出口；106、入口；107、第二出口；2、电动机；3、第一曲柄；4、滑杆；401、第三滑槽；5、齿条；6、齿轮；7、槽轮；8、从动件；9、小锥齿轮；10、大锥齿轮；1001、螺旋槽；1002、第一孔；11、滑板；1101、卡块；1102、第二孔；12、测速器；13、第一滑块；14、第二曲柄；15、第三曲柄；16、第二滑块；17、球体。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

具体实施方式一：结合图1-2所示，包括机架1，机架1上方螺栓固定有电动机2，电动机2轴端键连接有第一曲柄3，第一曲柄3一侧滑动配合有滑杆4，滑杆4一端螺钉固定有齿条5；机架1中轴线位置转轴上同时键连接有齿轮6和槽轮7；槽轮7右侧转轴一端键连接有从动件8，槽轮7与从动件8滑动配合，转轴另一端键连接有小锥齿轮9；

机架1上部轴承套接有大锥齿轮10，小锥齿轮9与大锥齿轮10啮合传动，大锥齿轮10一侧设置有螺旋槽1001；机架1上部设置有第一滑槽101，第一滑槽101中对称滑动配合有滑板11，滑板11上设置有卡块1101，卡块1101与螺旋槽1001滑动配合；

大锥齿轮10正下方在机架1上，自上而下等间距螺栓固定有多个测速器12；机架1下方设置有第二滑槽102，第二滑槽102中滑动配合有第一滑块13，机架1下方右侧转轴两端分别键连接有第二曲柄14和第三曲柄15，第三曲柄15一端销轴连接有第二滑块16，第二滑块16在第一滑块13中滑动配合；机架1中部右侧设置有滑道104，滑道104中设置有第一出口105、入口106和第二出口107；滑道104中设置有多个球体17；滑杆4上设置有第三滑槽401，第三滑槽401与第一曲柄3滑动配合；第二滑槽102处于第一出口105与入口106正下方，第二出口107位置高于滑板11上表面高度；大锥齿轮10中部设置有第一孔1002，滑板11上设置有第二孔1102，球体17直径介于第一孔1002直径与第二孔1102直径之间。

使用时，步骤一，结合图1所示，打开电动机2和测速器12的开关，电动机2的动力通过键连接将动力传递给第一曲柄3，第一曲柄3通过滑动配合配合，带动滑杆4左右滑移，与此同时滑杆4上固定的齿条5与齿轮6啮合传动，由于滑杆4左右往复滑移，此时槽轮7与从动件8也往复滑动配合，从动件8作顺时针和逆时针往复运动，从动件8通过转轴连接带动小锥齿轮9运动，小锥齿轮9与大锥齿轮10啮合传动，由于大锥齿轮10上侧设置有螺旋槽1001，而滑板11上设置有卡块1101，由于大锥齿轮10的旋转，带动滑板11在第一滑槽101中左右滑移，使得第二孔1102变大或者变小，传动部分操作完毕。

步骤二，结合图1-2所示，手动摇动第二曲柄14，使得第二曲柄14通过转轴连接带动第三曲柄15作旋转运动，第三曲柄15与第二滑块16转轴连接，第二滑块16与第一滑块13滑动配合，最终第一滑块13在第二滑槽102中左右往复运动，第二滑块16在第一滑块13中作上下相对运动，在第二滑块16作合成运动的过程中，第二滑块16上表面与从第一出口105出来的球体17接触，球体17随第二滑块16先向下运动，然后合成运动位向机架1右上方运动，然后从入口106进入滑道104中，球体17上升得以实现，通过力的传递，球体17接连从第二出口107排出，最终球体17置于滑板11正上方，由于球体17直径介于第一孔1002和第二孔1102之间，当滑板11向机架1两侧运动时，球体17只受重力自然下落，在下落的过程中，间隔分布的测速器12便会记录球体17的瞬时速度，通过先关基础物理公式，推断球体17的速度以及加速度公式；在整个演示操作过程当中，球体17始终可循环使用，不会产生任何实验废弃物，节约环保。

应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。