一种抛物线演示装置

1.本发明涉及演示设备技术领域，尤其是涉及一种抛物线演示装置。


背景技术：

2.在数学中，抛物线是一个平面曲线，它是镜像对称的，并且当定向大致为u形(如果不同的方向，它仍然是抛物线)。它适用于几个表面上不同的数学描述中的任何一个，这些描述都可以被证明是完全相同的曲线。
3.抛物线的一个描述涉及一个点(焦点)和一条线(准线)。焦点并不在准线上。抛物线是该平面中与准线和焦点等距的点的轨迹。抛物线的另一个描述是作为圆锥截面，由圆锥形表面和平行于锥形母线的平面的交点形成。第三个描述是代数。
4.垂直于准线并通过焦点的线(即通过中间分解抛物线的线)被称为“对称轴”。与对称轴相交的抛物线上的点被称为“顶点”，并且是抛物线最锋利弯曲的点。沿着对称轴测量的顶点和焦点之间的距离是“焦距”。“直线”是抛物线的平行线，并通过焦点。抛物线可以向上，向下，向左，向右或向另一个任意方向打开。任何抛物线都可以重新定位并重新定位，以适应任何其他抛物线-也就是说，所有抛物线都是几何相似的。
5.抛物线具有这样的性质，如果它们由反射光的材料制成，则平行于抛物线的对称轴行进并撞击其凹面的光被反射到其焦点，而不管抛物线在哪里发生反射。相反，从焦点处的点源产生的光被反射成平行(“准直”)光束，使抛物线平行于对称轴。声音和其他形式的能量也会产生相同的效果。这种反射性质是抛物线的许多实际应用的基础。
6.抛物线具有许多重要的应用，从抛物面天线或抛物线麦克风到汽车前照灯反射器到设计弹道导弹。它们经常用于物理，工程和许多其他领域。
7.目前，应用于抛物线演示的工具主要为自由落体和机械或者高压气体喷射，然后直接观察抛射物的轨迹，主要缺陷在于，不能够很好的显示、留存抛射物的轨迹；
8.为了解决上述技术问题，现有技术中也做了一些改进，例如：
9.专利号为201811231272.7的一种大学数学抛物线演示教学优化方法，该方法包括如下步骤：s1：将演示装置放到教室黑板前，并在演示装置前方放置用于图像采集的手机；s2：s1完成后，通过演示装置向同学们展现出钢球处于不同发射角度时的抛物线轨迹，通过演示装置自动调整发射角度，使钢球呈不同的抛物线轨迹运动，提高了精度和效率；s3：在s2进行抛物线轨迹演示过程中，通过手机连续拍照采集钢球的运动位置，并将信号输送到计算机，计算出钢球在每个位置的速度，并绘制出速度曲线，计算机通过计算照片上点的距离，再利用连续拍照的时间间隔固定，从而分析出钢球在每个位置的速度；s4：将s3中的速度曲线以及钢球的运动轨迹通过显示屏显示出来；s5：通过计算机在显示屏上对速度曲线进行分解，计算出水平运动速度和竖直运动速度，从而理解抛物线运动的本质。
10.专利号为202011039135.0的一种抛物线教学演示屏，其包括包括基座、背景框架、弹射机构、背景板；所述背景框架设置在基座的上部；所述弹射机构设置于基座的一端且弹射机构的弹射出孔位于背景框架内部；所述背景板与背景框架内侧连接；所述弹射机构将
其内部的弹射球弹出并在背景框架内形成抛物线运动。所述背景板距离背景框架边缘的长度大于弹射机构距离背景板的长度。所述背景板为显示面板，还包括轨迹获取装置和控制器；所述轨迹获取装置包括设置在矩形框内部的纵向位移光栅和横向位移光栅，所述纵向位移光栅的发射端和接收端设置在背景框架上边和下边的内侧；所述横向位移光栅的发射端和接收端设置在背景框架左边和右边，所述纵向位移光栅和横向位移光栅和控制器电气连接；或，所述轨迹获取装置包括第一超声波测距仪、第二超声波测距仪，所述第一超声波测距仪设于背景框架的右上角，所述第二超声波测距仪设于背景框架的左上角，所述第一、二超声波测距仪和控制器电气连接；所述控制器和显示面板电气连接，所述控制器通过轨迹获取装置获取弹射球的位置，并转换为显示面板上对应位置的图像信息，控制显示面板在弹射球移动轨迹重合的位置显示一条抛物曲线。
11.虽然上述现有技术具有许多优势，但是仍然存在如下问题：
12.第一，通过手机拍摄以及其他手段获取的抛射物的轨迹精度比较低，不能很好的进行演示；
13.第二，装置的结构复杂，增大了制造成本以及维修成本；
14.第三，装置的互动性较差，全程基本都是机器自动操作。


技术实现要素：

15.本发明的目的是提供一种抛物线演示装置，根据转角传感器的转角值和压力传感器的压力值，选择相应的预先绘制的抛物线图形，且抛物面与所述显示屏的显示平面相平行，使得抛射物的轨迹和显示的抛物线重合度增高，避免了现有技术中轨迹获取不及时导致演示效果差的问题。
16.为实现上述目的，本发明提供了一种抛物线演示装置，包括台体以及设置在所述台体上的抛物线组件和显示屏，所述抛物线组件包括抛物筒体以及设置在所述抛物筒体内部的抛射物和用于抛出所述抛射物的弹射器，所述抛物筒体通过旋转轴与所述台体转动连接；所述弹射器包括依次连接的弹射片、弹簧和压力传感器，所述弹射片的中心处与柔性拉绳相连接，且所述柔性拉绳沿所述弹射片的轴线穿过所述抛物筒体并置于外界；所述旋转轴的伸出端设置有转动调节部，所述旋转轴上位于所述转动调节部与所述台体之间的位置处设置有可吸附体，所述台体上设置有电磁吸附部，所述可吸附体的表面和所述电磁吸附部的表面相贴附；所述台体上位于所述转动调节部的旁侧设置有用于开启所述电磁吸附部的第一开关，当所述压力传感器检测的压力值小于预设压力阈值时，所述电磁吸附部断电，所述第一开关复位；所述抛物筒体上设置有用于检测转动角度的转角传感器，根据所述转角传感器的转角值和所述压力传感器的压力值，选择相应的预先绘制的抛物线图形，并显示在所述显示屏上；所述显示屏呈竖直状安装在所述台体上，所述抛物筒体位于所述显示屏的下方旁侧，且抛物面与所述显示屏的显示平面相平行。
17.优选的，所述抛物筒体的转动角度为45
°
至90
°
。
18.优选的，所述抛物筒体的转动路径上设置有限位柱，所述限位柱固定在所述台体上。
19.优选的，所述台体上设置有承接下落的抛射物并且供抛射物移动的槽体，所述槽体位于所述显示屏的下方旁侧，且所述槽体长度方向的中心面与抛物面相重合；所述旋转
轴上套设有用于复位所述抛物筒体的扭簧，所述抛物筒体的复位位置位于所述槽体的落料端。
20.优选的，所述抛物射物为球体结构时，所述槽体的底面为倾斜面，所述倾斜面朝所述抛物筒体方向倾斜。
21.优选的，所述槽体的底面为水平面时，在所述槽体的两侧设置有传动辊，两所述传动辊上设置有传送带，其中一所述传动辊与驱动电机的输出端传动连接，当所述抛物筒体复位时，所述驱动电机启动。
22.优选的，所述槽体的底面为水平面时，在所述槽体的非落料端设置有伸缩机构，所述伸缩机构的伸缩端连接有用于推动所述抛射物的推板，当所述抛物筒体复位时，所述伸缩机构启动。
23.优选的，所述显示屏为可折叠屏。
24.优选的，所述显示屏为非折叠屏，所述非折叠屏与所述台体相插接。
25.优选的，所述台体的底面上设置供柔性绳伸出的开口，所述台体的底部设置有垫块，所述开口的位置位于所述垫块的支撑底面的上方。
26.本发明相对于现有技术取得了以下有益效果：
27.1、本发明中在抛物筒体上设置有压力传感器和转角传感器，且抛物面与显示屏的显示平面相平行，使得操作人员在调节抛射角度后拉动柔性绳进行抛射工作时，装置能够根据转角传感器的转角值和压力传感器的压力值，选择相应的预先绘制的抛物线图形，进而能够在抛射物开始抛射时提前显示或者在抛射过程中同步显示或者在抛射完成之后进行显示，从而使得抛射物的轨迹和显示的抛物线重合度增高，基本达到完全重合的状态，避免了现有技术中轨迹获取不及时导致演示效果差的问题。
28.2、本发明中抛物筒体通过设置扭簧可以完成复位工作，并将抛物筒体的复位位置设置在用于承接下落抛射物的槽体的落料端，使得完成抛物线演示工作的抛射物能够自动进入抛射筒体内，完成抛射物的自动回收工作。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1为本发明一种抛物线演示装置的结构示意图；
31.图2为图1的后视图；
32.图3为图1的部分结构剖视图；
33.图4为抛物线组件的结构示意图；
34.图5为图4的剖视图；
35.其中，1台体、2显示屏、3抛物筒体、4弹射片、5弹簧、6压力传感器、7柔性拉绳、8旋转轴、9转动调节部、10可吸附体、11电磁吸附部、12第一开关、13转角传感器、14限位柱、15槽体、16传动辊、17传送带、18驱动电机、19垫块。
具体实施方式
36.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
38.如图1至5所示，本发明提供了一种抛物线演示装置，包括台体1以及设置在台体1上的抛物线组件和显示屏2，抛物线组件包括抛物筒体3以及设置在抛物筒体3内部的抛射物和用于抛出抛射物的弹射器，抛物筒体3通过旋转轴8与台体1转动连接；弹射器包括依次连接的弹射片4、弹簧5和压力传感器6，弹射片4的中心处与柔性拉绳7相连接，且柔性拉绳7沿弹射片4的轴线穿过抛物筒体3并置于外界；旋转轴8的伸出端设置有转动调节部9，旋转轴8上位于转动调节部9与台体1之间的位置处设置有可吸附体10，台体1上设置有电磁吸附部11，可吸附体10的表面和电磁吸附部11的表面相贴附；台体1上位于转动调节部9的旁侧设置有用于开启电磁吸附部11的第一开关12，当压力传感器6检测的压力值小于预设压力阈值时(由于弹射片4等结构也具备一定的重量，或者误触柔性拉绳7导致的误操作等原因，压力传感器6检测的压力值为零的可能性很低，所以需要选择一个合适额预设压力阈值)，电磁吸附部11断电，第一开关12复位；抛物筒体3上设置有用于检测转动角度的转角传感器
·
13，根据转角传感器
·
13的转角值和压力传感器6的压力值，选择相应的预先绘制的抛物线图形，并显示在显示屏2上；显示屏2呈竖直状安装在台体1上，抛物筒体3位于显示屏2的下方旁侧，且抛物面与显示屏2的显示平面相平行。其中，弹簧5也可以替换为其他具备弹性复位的器件，如聚氨酯块，但是要预留出供柔性拉绳7穿过的结构，同样的压力传感器6的安装位置也要预留供柔性拉绳7穿过的结构，保证柔性拉绳7的同轴性；柔性拉绳7也可以替换为其他的牵拉结构，如拉杆，只是需要进行台体1等结构的改进，以使得操作人员拥有足够的操作空间；电磁吸附部11的主要作用是在角度调节完成之后能够锁紧抛物筒体3，避免抛物筒体3发生二次转动导致无法与选取的抛物线重合的问题；转角传感器
·
13的转角值和压力传感器6的压力值均通过信息接收处理单元进行处理并完成后续的显示工作，信息接收处理单元是现有技术，此处不再赘述，并且信息接收处理单元的结构本身也不是本技术所要保护的；
39.上述技术方案的工作过程如下：将抛射物装入抛物筒体3内，并调节抛物筒体3的角度，同时转角传感器
·
13获取角度信息，具体角度的显示可以通过显示屏2进行显示，也可以通过其他的外置结构进行单独显示，角度调节完成后，按下第一开关12，电磁吸附部11将可吸附体10紧紧锁住，角度信息传输给信息接收处理单元；随后操作人员拉动柔性拉绳7，压力传感器6获取压力信息，具体的压力信息的显示可以通过显示屏2进行显示，也可以通过其他的外置结构进行单独显示，压力稳定之后，松开柔性拉绳7，同时压力信息传输给信息接收处理单元；最后，转角传感器
·
13的转角值和压力传感器6的压力值均通过信息接收处理单元进行处理并完成后续的显示工作。综上，本发明中在抛物筒体3上设置有压力传感器6和转角传感器
·
13，且抛物面与显示屏2的显示平面相平行，使得操作人员在调节抛射角度后拉动柔性绳进行抛射工作时，装置能够根据转角传感器
·
13的转角值和压力传感
器6的压力值，选择相应的预先绘制的抛物线图形，进而能够在抛射物开始抛射时提前显示或者在抛射过程中同步显示或者在抛射完成之后进行显示，从而使得抛射物的轨迹和显示的抛物线重合度增高，基本达到完全重合的状态，避免了现有技术中轨迹获取不及时导致演示效果差的问题
40.作为一种具体的实施方式，本发明中抛物筒体3的转动角度为45
°
至90
°
，即本发明优选的角度值不包含平面，因为平射时抛射物容易移动，导致压力值和抛射物受到作用力存在误差，从而导致实际抛物线与预设抛物线不一致的问题。
41.为了避免抛物筒体3的移动位置过大，本发明中抛物筒体3的转动路径上设置有限位柱14，限位柱14固定在台体1上，即通过限位柱14进行移动范围的限制，充分保证装置的演示效果。
42.作为一种具体的实施方式，为了实现自动回收抛射物的技术目的，本发明中台体1上设置有承接下落的抛射物并且供抛射物移动的槽体5，槽体5位于显示屏2的下方旁侧，且槽体5长度方向的中心面与抛物面相重合；旋转轴8上套设有用于复位抛物筒体3的扭簧，抛物筒体3的复位位置位于槽体5的落料端。即抛物筒体3通过设置扭簧可以完成复位工作，并将抛物筒体3的复位位置设置在用于承接下落抛射物的槽体5的落料端，使得完成抛物线演示工作的抛射物能够自动进入抛射筒体内，完成抛射物的自动回收工作。
43.作为自动回收技术方案的一种延伸，本发明中抛物射物为球体结构时，槽体5的底面为倾斜面，倾斜面朝抛物筒体3方向倾斜。
44.作为自动回收技术方案的另一种延伸，本发明中槽体5的底面为水平面时，在槽体5的两侧设置有传动辊16，两传动辊16上设置有传送带17，其中一传动辊16与驱动电机18的输出端传动连接，当抛物筒体3复位时，驱动电机18启动。
45.作为自动回收技术方案的一种延伸，本发明中槽体5的底面为水平面时，在槽体5的非落料端设置有伸缩机构，伸缩机构的伸缩端连接有用于推动抛射物的推板，当抛物筒体3复位时，伸缩机构启动。
46.为了使得装置的结构体积便于收纳，本发明中显示屏2为可折叠屏。
47.作为收纳的另外一种实施方式，本发明中显示屏2为非折叠屏，非折叠屏与台体1相插接。
48.为了便于操作，本发明中台体1的底面上设置供柔性绳伸出的开口，台体1的底部设置有垫块19，开口的位置位于垫块19的支撑底面的上方；进一步的，还可以在开口位置设置一定滑轮，保证拉动效果，同时也保证了柔性拉绳7与弹射片4的同轴度。
49.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。