一种多功能物理实验教具的制作方法

本实用新型属于物理实验设备的技术领域，具体涉及一种多功能物理实验教具。

背景技术：

物理学是一门实验科学，凡物理学的概念、规律及公式等都是以客观实验为基础的，因此物理学不能脱离物理实验结果的验证，实验是物理学的基础，教师通过各种物理实验来使学生得出相应的实验结论，以此提高教学质量。实验台作为物理实验中用于辅助教学的装置，不同的物理实验对实验台有不同的要求，目前中学教师使用的物理实验台功能较为单一，完成一个实验需要进行下一个实验时，需要重新构建实验环境，浪费了学生的课堂时间。有些物理实验器材在完成实验的过程中还存在不足之处，如验证单摆做简谐运动的实验，物理教材中是人拉着皮带做匀速运动，人力很难保证匀速拉动皮带，导致实验效果不理想，难以达到预期效果，甚至影响实验结论。

技术实现要素：

为解决上述技术问题中的至少之一，本实用新型提出一种多功能物理实验教具。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

本实用新型提供了一种多功能物理实验教具，包括实验台底座，所述实验台底座上设有传送带以及驱动所述传速带的电机，所述实验台底座上设有跨过所述传送带的门形框，所述门形框由两根立柱和一根横梁组成，所述两根立柱分别设置在传送带的两侧，所述横梁连接在两根立柱之间。

作为进一步的改进，所述实验台底座上设置有位于传送带两侧的边框，所述边框上沿长度方向设有边框卡槽。

作为进一步的改进，所述传送带内部设置有支撑上带面的支撑板。

作为进一步的改进，所述两根立柱的下端分别连接在两根边框上。

作为进一步的改进，所述两根立柱的下端分别沿边框长度方向可调节地连接在两根边框上和/或所述两根立柱的下端分别与两根边框铰接且立柱与边框之间设有当立柱处于竖立状态或处于倾倒状态时可进行锁止的锁止件。

作为进一步的改进，所述门形框设置在传送带的一端。

作为进一步的改进，所述立柱的至少一个面上沿长度方向设有立柱卡槽和/或所述横梁的至少一个面上沿长度方向设有横梁卡槽。

作为进一步的改进，所述横梁可上下调节地设置在两根立柱之间。

作为进一步的改进，所述立柱上沿长度方向设置有测量尺。

作为进一步的改进，所述边框上设有卡在卡槽中的实验座。

作为进一步的改进，所述电机为变频电机，所述变频电机连接有变频调速器。

本实用新型提供的一种多功能物理实验教具，包括实验台底座，实验台底座上设有传送带以及驱动传速带的电机，实验台底座上设有跨过传送带的门形框，门形框由两根立柱和一根横梁组成，两根立柱分别设置在传送带的两侧，横梁连接在两根立柱之间。教师在使用本实用新型时，只需将相应的物理实验器材安装在门形框合适的位置，并根据物理实验的需要启动电机使传送带均速运动，即可进行验证单摆做简谐运动、测量单摆的周期、用单摆测量重力加速度、测量最大静摩擦力和验证最大静摩擦力的大小与正压力成正比、验证滑动摩擦力的大小与相对运动速度无关、验证压力产生的微小形变等物理实验，在完成一个实验后可以方便快速地继续进行其他多个不同的实验，节约了学生的课堂时间，且物理实验的验证过程丰富多彩，实验效果明显，能很好的调动学生学习的积极性。

附图说明

利用附图对本实用新型作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：1、实验台底座，2、传送带，3、电机，4、变频调速器，5、门形框，6、边框，7、测量尺，51、立柱，511、立柱卡槽，52、横梁，522、横梁卡槽，61、边框卡槽。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细的描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

结合图1所示，本实用新型实施例提供一种多功能物理实验教具，包括实验台底座1，实验台底座1的材料可以是木材、不锈钢型材、铝合金型材等，实验台底座1下部可以设置万向轮，方便多功能物理实验教具的移动，本实例采用的材料是铝合金型材。实验台底座1上设有传送带2以及驱动传速带的电机3，本实例的电机3为变频电机，传送带2内部设置有支撑上带面的支撑板，支撑板的材料可以是木材、不锈钢型材、铝合金型材等，本实施例的支撑板材料为铝合金型材，实验台底座1上设有跨过传送带2的门形框5，门形框5的材料可以是木材、不锈钢型材、铝合金型材等，本实施例的门形框材料为铝合金型材。门形框5由两根立柱51和一根横梁52组成，两根立柱51分别设置在传送带2的两侧，横梁52连接在两根立柱51之间。

下面进行六个物理实验来更好的使用本实施例：

(一)验证单摆做简谐运动，将两根细线的中部固定在横梁52的中间，两根细线的两端分别对称连接一漏斗的两边沿，漏斗的尖端打个3mm左右的孔，将适量的石英砂装入漏斗内，启动电机3使传送带2匀速运动，将漏斗沿横梁52长度方向拉至立柱51附近，松开漏斗，漏斗在做简谐运动的同时，漏斗漏出的石英砂在匀速运动的传送带2上画出正弦曲线，放大了实验效果，能很好地提高学生们学习的兴趣。

(二)测量单摆周期，将线的一端固定在横梁52的中部，线的另一端设有一小球，往偏离平衡位置的地方拉开小球适当距离，让小球做等周期的摆动，用秒表测出单摆完成n个周期的时间t,则单摆的周期本实验单摆的安装简单，方便找到单摆的平衡位置，测量的误差小。

(三)用单摆测量重力加速度，根据单摆周期：变形得：根据测量单摆周期的实验得出单摆的周期t，用毫米刻度尺测出悬挂点至小球的长度l，测出小球的直径d，则单摆的摆长将t和l代入公式即可得出当地的重力加速度，本实验只需测量单摆周期和摆长，就能得到比较准确的数据。

(四)测量最大静摩擦力和验证最大静摩擦力的大小与正压力成正比，先将带钩的线圈套设在门形框5的下部，将弹簧测力计的一端挂在线的钩上水平放置在传送带2上，弹簧测力计的指针前面放置一块小泡沫，再将木块挂在弹簧测力计的另一端挂钩上，启动电机3使传送带2匀速运动，调节传送带2速度至最慢而不停下，这时能看到木块开始相对皮带静止一会儿又滑动，弹簧测力计的读数变大又变小，其中最大时的读数f0就是此时的最大静摩擦力，小泡沫块就停在弹簧测力计指针的最大读数处，在木块上放一个槽码，重复上面的步骤，读出最大静摩擦力f1，再在木块上放第二个、第三个、第四个槽码，读出相应的最大静摩擦力f2、f3、f4。在误差范围内得到f1-f0＝f2-f1＝f3-f2＝f4-f3，或者画出f—fn图像，得到一条倾斜的直线，就验证了最大静摩擦力的大小与正压力成正比，本实验在传送带2带动木块运动而传送带2与木块无相对运动时，木块受到的是静摩擦力，一旦产生相对运动，木块受到的就是滑动摩擦力。

(五)验证滑动摩擦力的大小与相对运动速度无关，先将带钩的线套设在门形框5的下部，将弹簧测力计的一端挂在线的钩上，并水平放置在传送带2上，再将木块挂在弹簧测力计的另一端挂钩上，启动电机3使传送带2匀速运动，此时弹簧测力计的读数等于物体受到的滑动摩擦力的大小，改变传送带2的速度，发现弹簧测力计的读数在误差范围内不变，从而验证了滑动摩擦力的大小与相对运动速度无关，本实验因为传送带2运动的速度可调，在传送带2运动速度不变时，能看到物体的滑动摩擦力大小不变，能够很好的验证实验结果。

(六)验证滑动摩擦力的大小与正压力成正比，先将带钩的线套设在门形框5的下部，将弹簧测力计的一端挂在线的钩上，并水平放置在传送带2上，再将木块挂在弹簧测力计的另一端挂钩上，启动电机3使传送带2匀速运动，为了使弹簧测力计的示数更稳定，此处的皮带速度建议调快些。读出此时弹簧测力计稳定时的求数f1，然后在木块上放一个槽码，读出此时弹簧测力计稳定时的求数f2；在木块上放第二个同样的槽码，读出此时弹簧测力计稳定时的求数f3；在木块上放第三个同样的槽码，读出此时弹簧测力计稳定时的求数f4。在误差范围内有：f4-f3＝f3-f2＝f2-f1，或者画出f—fn图像，(f是滑动摩擦力，fn是木块和钩码的总重力)得到一条倾斜的直线，从而验证了滑动摩擦力的大小与正压力成正比，本实验可以保证弹簧测力计不动，而木块受到的是滑动摩擦力，使实验的操作简单。

作为进一步优选的实施方式，实验台底座1上设置有位于传送带2两侧的边框6，边框6上沿长度方向设有边框卡槽61，边框卡槽61中分别卡设有实验座。在进行探究二力平衡条件的物理实验中，实验座上设有定滑轮，使用两根两端带钩子的线，将两根线分别置于定滑轮上，两根线的一端分别钩住一纸片的两端，两根线的另一端分别挂上一个相同质量的钩码，让钩码吊在空中，此时纸片由于二力平衡而静止；在任意一端多挂一个钩码，纸片立即向钩码质量大的一端运动，说明二力平衡的一个条件是两个力大小相等；因两端的钩码通过细线钩住的同一片纸片，力的方向是相反的，所以二力平衡的另一个条件是方向相反；当把小纸片旋转一个角度时，纸片立即回到原来之前位置，说明二力平衡的第三个条件二力作用在同一直线上；如果用剪刀将中间的小纸片剪断，钩码拉着各自的一半小纸片运动起来，说明二力平衡的第四个条件是两个力必须作用在同一物体上。本实验操作简单，实验现象直观明了，同时也方便学生自己正确地操作完成实验。边框卡槽61还可以放置卡码或卡设其它的实验器材进行物理实验。

作为进一步优选的实施方式，两根立柱51的下端分别沿边框6长度方向可调节地设置在两根边框6上，在进行物理实验时，两根立柱51可分别移动到两根边框6的不同位置，以满足不同物理实验的需要。所述两根立柱51的下端分别与两根边框6铰接，所述立柱51与边框6之间设有当立柱处于竖立状态或处于倾倒状态时可进行锁止的锁止件。操作锁止件，使门形框在进行物理实验需要使用时处于竖立状态，当门形框在搬运或不需要用到时处于倾倒状态。以上两种方案可单独出现使用也可同时出现使用。

作为进一步优选的实施方式，门形框5设置在传送带2的一端，在进行验证单摆做简谐运动的物理实验时，漏斗在做简谐运动的同时，漏斗漏出的石英砂在匀速运动的传送带2上画出的正弦曲线长度更长，使物理实验的验证过程更加丰富多彩。

作为进一步优选的实施方式，立柱51上沿长度方向设置有测量尺7。在进行验证弹簧的伸长量与受到的拉力成正比的物理实验中，将弹簧挂在横梁52上保持弹簧竖直向下，弹簧上的指针靠近立柱51上的刻度线，将一个钩码挂在弹簧下部的钩子上，读出此时指针所指的刻度l1，然后在第一个钩码下面挂上相同质量的第二个钩码，读出此时指针所指的刻度l2，重复上面的动作，依次读出相应的刻度l3、l4。如果在误差范围内满足：l4-l3＝l3-l2＝l2-l1，或者画出l—g图像，(l是指针读数，g是钩码重力)得到一条倾斜的直线，就验证了弹簧的伸长量与受到的拉力成正比。本实验只需简单的几步就能完成，且实验效果显著。

作为进一步优选的实施方式，立柱51的至少一个面上沿长度方向设有立柱卡槽511。在进行验证压力产生的微小形变的物理实验中，将激光器固定在立柱卡槽511中，在传送带2上互成角度地放置两面镜子并将两镜子的镜面相对，调节两面镜子之间的角度，让激光器发出的激光射到第一面水平放置的镜面上，激光经过反射照到第二面的镜面上，通过第二面镜子反射到立柱51的刻度尺上。在水平放置的镜子周围的传送带2上用一定的力按压，可以发现照在立柱51刻度尺上的光点移动，从而证明了压力产生的微小形变，本实验结合立柱51上的刻度尺使实验效果更加直观。立柱卡槽511还可以卡设其它的实验器材进行物理实验。

作为进一步优选的实施方式，横梁52的至少一个面上沿长度方向设有横梁卡槽522，在进行验证单摆做简谐运动、测量单摆的周期、用单摆测重力加速度的物理实验时，可将实验器材卡设在横梁卡槽522的中部，实验完成后从横梁卡槽522内将实验器材取出，将与下一个物理实验不相关的实验器材从实验台移开，以更好的呈现下一个物理实验的过程。立柱卡槽511和横梁卡槽522可单独设有也可同时设有。

作为进一步优选的实施方式，所述横梁52可上下调节地设置在两根立柱51之间，在进行验证单摆做简谐运动、测量单摆的周期、用单摆测重力加速度的物理实验时，可根据实验的需要调节横梁52所处的高度。

作为进一步优选的实施方式，变频电机连接有变频调速器4，在进行验证单摆做简谐运动、利用单摆测量重力加速度、测量最大静摩擦力和验证最大静摩擦力的大小与正压力成正比、验证滑动摩擦力的大小与相对运动速度无关、验证滑动摩擦力的大小与正压力成正比的物理实验时，可以通过变频调速器4调节电机3的转速，来控制传送带2的速度使实验现象更加明显，达到很好的实验效果。

上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

总之，本实用新型虽然列举了上述优选实施方式，但是应该说明，虽然本领域的技术人员可以进行各种变化和改型，除非这样的变化和改型偏离了本实用新型范围，否则都应该包括在本实用新型的保护范围内。