一种物理教学工具

文档序号:31050877发布日期:2022-08-06 07:09阅读:59来源:国知局
一种物理教学工具

1.本发明涉及教学设备技术领域,特别涉及一种物理教学工具。


背景技术:

2.目前教师在课堂上需要一边在黑板上书写文字,一边讲解物理实验,比如教师在进行伽利略斜面实验教师需要结合牛顿第一定律进行讲解,此时老师在黑板一侧书写牛顿第一定律并进行讲解,同时老师会叫两名同学来到讲台在黑板的另一侧进行伽利略斜面实验,此时两名同学各拿取滑道的一端,手持钢球进行伽利略斜面实验,两名同学需要进行多次的实验,两名同学在进行多次的实验的过程中,老师进行讲解与书写,因为老师与两名同学分别位于黑板的两侧,导致两名同学在多次的实验过程中,无法及时有效地观看老师书写的过程,并且两名同学在多次的实验过程中,对老师的讲解也是无法充分的理解。
3.如何解决上述技术问题为本发明所面临的技术课题。


技术实现要素:

4.为了实现上述发明目的,针对上述技术问题,本发明提供一种物理教学工具。
5.其技术方案为,包括矩形框架,所述矩形框架包括围设成矩形的两个侧板和两个横板,所述矩形框架一侧设置有用于写字的书写单元、另一侧设置用于实验的展示单元,所述书写单元与所述展示单元分别为所述矩形框架的两侧,所述书写单元包括线性排列的若干三棱柱,所述三棱柱的两端分别与所述横板转动连接,所述矩形框架底部设置有用于驱动书写单元的驱动机构,所述矩形框架底部两侧设置有支撑腿。
6.所述驱动机构包括与所述矩形框架下表面固定连接、相互对称的两个连接板,两个所述连接板之间转动连接有第一转动轴,所述第一转动轴同轴设置若干个线性排列的锥齿轮一,所述锥齿轮一一侧均啮合有锥齿轮二,锥齿轮二与三棱柱一一对应,所述三棱柱底端穿所述矩形框架与相对应的所述锥齿轮二同轴固定,所述第一转动轴一侧贯穿所述连接板同轴设置三槽槽轮,所述三槽槽轮一侧设置与其相配合的第一拨盘,所述第一拨盘由第一电机驱动转动。
7.所述展示单元包括与所述矩形框架固定连接的垂直板,所述垂直板侧壁设置有红色展示杆,所述垂直板侧壁固定连接有展示板,所述展示板上设置有呈v型的展示轨道,所述展示轨道转折处与所述展示板固定连接,所述展示轨道一端设置有用于输出铁球的输出单元,所述展示轨道的另一端设置有升降机构。
8.所述输出单元包括与所述展示板固定连接的固定台,所述固定台设置有空腔,所述空腔内设置第五电机,所述第五电机的输出轴与所述固定台转动连接,所述第五电机的输出轴贯穿所述空腔顶壁同轴连接有转轴,所述固定台上方设置有收集圆盘,所述固定台与所述收集圆盘通过两个相互对称的支撑柱固定连接,所述转轴与所述收集圆盘转动连接,所述转轴贯穿所述收集圆盘延伸至所述收集圆盘内部,所述转轴延伸端同轴固定有转盘,所述转盘边缘处开设有第一圆孔,所述转盘上表面置有若干铁球,所述收集圆盘开设有
第二圆孔,所述第二圆孔下方倾斜设置导通通道,所述导通通道的高端与所述收集圆盘底部固定连接,所述导通通道的低端与所述展示轨道固定连通,所述导通通道通过线性排列的支架与所述展示板固定连接,所述收集圆盘内侧侧壁设置有限位挡板。
9.所述导通通道底壁开设有相互对称的两个矩形槽,所述矩形槽设置有输送机构,所述输送机构包括分别与两个矩形槽一一对应的两个十字形杆,两个所述十字形杆中心处通过连接轴固定连接,所述连接轴水平且垂直于导通通道的中心线、与所述导通通道转动连接,所述连接轴一侧同轴设置有四槽槽轮,所述四槽槽轮一侧设置有与其相配合的第二拨盘,所述第二拨盘由第四电机驱动转动,所述第二拨盘同轴固定有第二转动轴,所述第二转动轴与所述垂直板转动连接,所述第二转动轴同轴固定有第一皮带轮,所述展示板远离所述第一皮带轮一侧设置有与所述输送机构相配合的往复机构。
10.所述往复机构包括与所述展示轨道相对应的圆板,所述圆板一侧固定连接支撑杆,所述支撑杆一侧固定有连杆,所述连杆远离所述圆板一端与所述垂直板转动连接,所述连杆同轴固定有第一齿轮,所述第一齿轮一侧啮合有第一齿条,所述第一齿条一侧壁中部垂直固定有滑道,所述第一齿条另一侧壁平行设置有矩形板,所述展示板上设置有滑动板,所述滑动板一侧开设有滑槽,所述矩形板与所述滑槽滑动连接,所述滑动板底部与所述展示板固定连接,所述垂直板侧壁转动连接有第三转动轴,所述滑道内滑动配合滑动块,所述第三转动轴与所述滑动块之间设置有转动臂,所述转动臂的一端与所述滑动块铰接,所述转动臂的另一端与所述第三转动轴固定连接,所述第三转动轴同轴固定有第二皮带轮,所述第一皮带轮与所述第二皮带轮通过皮带转动连接,所述第一皮带轮与所述第二皮带轮外径相同。
11.所述升降机构包括与所述垂直板侧壁固定连接有的弧形轨道,所述展示轨道底部设置有移动座,所述移动座两端均设置有移动柱,一所述移动柱与所述弧形轨道滑动配合,另一所述移动柱一端与电动推杆伸缩端铰接,所述电动推杆远离所述移动柱一端与所述展示板铰接。
12.所述展示轨道中部上方设置有周转机构,所述周转机构包括两个周转连杆,所述周转连杆两侧均固定连接有电磁铁圆盘,所述周转连杆中部转动连接有转动杆,所述转动杆与所述展示板转动连接,所述周转连杆同轴固定有第二齿轮,所述第二齿轮一侧啮合有第三齿轮,所述展示板上表面固定连接有第三电机,所述第三电机的输出轴与所述第三齿轮同轴固定,远离所述展示轨道一侧的所述电磁铁圆盘正下方设置有收纳盒,所述展示板上表面设置有嵌入槽,所述收纳盒位于所述嵌入槽内。
13.所述转盘上表面的距离与所述收集圆盘上表面之间距离等于所述铁球的直径。
14.所述转盘的直径小于所述收集圆盘上表面的直径。
15.本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:本装置老师可以一边讲课书写,一边进行伽利略斜面实验,提高了教学质量与教学效率,通过书写单元进行便于老师进行讲课书写,通过驱动机构带动三棱柱转动切换三棱柱不同面,使得教师在书写时,无需擦拭黑板,提高了教学速率,在展示实验时,同时通过输出单元对铁球进行供给,并通过输送机构每次将一个铁球输送给展示轨道,此时铁球与圆盘相接触,通过往复机构的带动第一齿轮往复旋转180
°
对铁球进行限位与输送以便于展示实验,在伽利略斜面实验需要调整展示轨道一侧的高度来验证牛顿第一定律,通过调整电动推杆的高度进而调整展示轨道一侧
的高度,当展示轨道中部与展示轨道靠近限位板一端水平时只进行一次实验即可,此时铁球与限位板贴合,当展示轨道中部与展示轨道靠近限位板一端不是水平时,需要观察红色展示杆、铁球,这种情况调整电动推杆都需要进行二次实验,以便于铁球与红色展示杆的位置,每次在展示轨道演示一次后会铁球滚动到展示轨道中部,这种情况通过往复机构将铁球周转至收纳盒。
附图说明
16.图1为本发明实施例的整体结构示意图。
17.图2为本发明实施例展示单元的结构示意图。
18.图3为图1的a局部放大图。
19.图4为图1的b局部放大图。
20.图5为图1的c局部放大图。
21.图6为图2的d局部放大图。
22.图7为图2的e局部放大图。
23.图8为图2的f局部放大图。
24.图9为图7的g局部放大图。
25.图10为本发明实施例输送单元与往复机构连接的结构示意图。
26.其中,附图标记为:1、矩形框架;2、三棱柱;31、锥齿轮一;32、锥齿轮二;4、连接板;41、第一转动轴;5、三槽槽轮;51、第一拨盘;52、第一连接柱;53、第一电机;6、垂直板;61、展示板;62、展示轨道;63、转动臂;64、滑动块;65、第二皮带轮;66、红色展示杆;67、第三转动轴;66、7、固定台;71、转轴;72、收集圆盘;721、限位挡杆;73、转盘;730、第一圆孔;74、支撑柱;8、导通通道;81、连接轴;82、十字形杆;83、第二拨盘;84、第二连接柱;85、第四电机;86、四槽槽轮;87、第二转动轴;88、第一皮带轮;9、圆板;91、连杆;92、第一齿轮;93、第二齿条;930、滑道;940、滑动板;100、弧形轨道;101、限位板;102、移动柱;103、电动推杆;11、周转连杆;111、电磁铁圆盘;112、第二齿轮;113、第三齿轮;114、第三电机;115、收纳盒;116、嵌入槽;12、距离感应器。
具体实施方式
27.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。当然,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
28.需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
29.在本发明创造的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明创造和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明创造的限制。此外,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”等
的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
30.在本发明创造的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
31.实施例1参见图1至图10,本发明提供一种物理教学工具,包括矩形框架1,矩形框架1包括围设成矩形的两个侧板和两个横板,矩形框架1一侧设置有用于写字的书写单元、另一侧设置用于实验的展示单元,书写单元与展示单元分别为矩形框架1的两侧,书写单元包括线性排列的若干三棱柱2,三棱柱2的两端分别与横板转动连接,矩形框架1底部设置有用于驱动书写单元的驱动机构,矩形框架1底部两侧设置有支撑腿。
32.驱动机构包括与矩形框架1下表面固定连接、相互对称的两个连接板4,两个连接板4之间转动连接有第一转动轴41,第一转动轴41同轴设置若干个线性排列的锥齿轮一31,锥齿轮一31一侧均啮合有锥齿轮二32,锥齿轮二32与三棱柱一一对应,三棱柱2底端穿矩形框架1与相对应的锥齿轮二32同轴固定,第一转动轴41一侧贯穿连接板4同轴设置三槽槽轮5,三槽槽轮5一侧设置与其相配合的第一拨盘51,第一拨盘51由第一电机53驱动转动。第一拨盘51与三槽槽轮5相贴合,第一拨盘51上设置有第一连接杆,第一连接杆一端固定连接有第一连接柱52,第一连接柱52与三槽槽轮5的槽口相匹配,即为槽轮机构,槽轮机构为现有技术,在此不再赘述,支撑腿的侧壁固定连接有第一电机53,第一电机53的输出轴与第一拨盘51同轴固定。
33.展示单元包括与矩形框架1固定连接的垂直板6,垂直板6侧壁设置有红色展示杆66,垂直板6侧壁固定连接有展示板61,展示板61上设置有呈v型的展示轨道62,展示轨道62转折处与展示板61固定连接,展示轨道62一端设置有用于输出铁球的输出单元,展示轨道62的另一端设置有升降机构。
34.输出单元包括与展示板61固定连接的固定台7,固定台设置有空腔,空腔内设置第五电机,第五电机的输出轴与固定台7转动连接,第五电机的输出轴贯穿空腔顶壁同轴连接有转轴71,固定台7上方设置有收集圆盘72,固定台7与收集圆盘72通过两个相互对称的支撑柱74固定连接,转轴71与收集圆盘72转动连接,转轴71贯穿收集圆盘72延伸至收集圆盘72内部,转轴71延伸端同轴固定有转盘73,转盘73边缘处开设有第一圆孔730,转盘73上表面置有若干铁球,收集圆盘72开设有第二圆孔,第二圆孔下方倾斜设置导通通道8,导通通道8的高端与收集圆盘72底部固定连接,导通通道8的低端与展示轨道62固定连通,导通通道8通过线性排列的支架与展示板61固定连接,收集圆盘72内侧侧壁设置有限位挡板721。
35.导通通道8底壁开设有相互对称的两个矩形槽,矩形槽设置有输送机构,输送机构包括分别与两个矩形槽一一对应的两个十字形杆82,两个十字形杆82中心处通过连接轴81固定连接,连接轴81水平且垂直于导通通道的中心线、与导通通道8转动连接,连接轴一侧同轴设置有四槽槽轮86,四槽槽轮86一侧设置有与其相配合的第二拨盘83,第二拨盘83由第四电机85驱动转动,第二拨盘83同轴固定有第二转动轴87,第二转动轴87与垂直板6转动
连接,第二转动轴87同轴固定有第一皮带轮88,展示板61远离第一皮带轮88一侧设置有与输送机构相配合的往复机构。第二拨盘83与四槽槽轮86相贴合,第二拨盘83同轴固定有固定盘,固定盘固定连接有第二连接柱84,第二连接柱84与四槽槽轮86的槽口相匹配,即为槽轮机构,槽轮机构为现有技术,在此不再赘述,固定盘与第二转动轴87同轴固定。
36.往复机构包括与展示轨道62相对应的圆板9,圆板9一侧固定连接支撑杆,支撑杆一侧固定有连杆91,连杆91远离圆板9一端与垂直板6转动连接,连杆91同轴固定有第一齿轮92,第一齿轮92一侧啮合有第一齿条93,第一齿条93一侧壁中部垂直固定有滑道930,第一齿条93另一侧壁平行设置有矩形板931,展示板61上设置有滑动板940,滑动板940一侧开设有滑槽,矩形板931与滑槽滑动连接,滑动板940底部与展示板61固定连接,垂直板6侧壁转动连接有第三转动轴67,滑道930内滑动配合滑动块64,第三转动轴67与滑动块64之间设置有转动臂63,转动臂63的一端与滑动块64铰接,转动臂63的另一端与第三转动轴67固定连接,第三转动轴67同轴固定有第二皮带轮65,第一皮带轮88与第二皮带轮65通过皮带转动连接,第一皮带轮88与第二皮带轮65外径相同。
37.升降机构包括与垂直板6侧壁固定连接有的弧形轨道100,展示轨道62底部设置有移动座104,移动座104两端均设置有移动柱102,一移动柱102与弧形轨道100滑动配合,另一移动柱102一端与电动推杆103伸缩端铰接,电动推杆103远离移动柱102一端与展示板61铰接。若为理想状态,弧形轨道的中心线与红色展示杆重合,但由于实验中铁球与展示轨道之间存在摩擦力,则弧形轨道的中心线为根据铁球与展示轨道的摩擦力、以及展示轨道斜率等拟合的曲线,此为现有技术,在此不再赘述。
38.展示轨道62中部上方设置有周转机构,周转机构包括两个周转连杆11,周转连杆11两侧均固定连接有电磁铁圆盘111,周转连杆11中部转动连接有转动杆110,转动杆110与展示板61转动连接,周转连杆11同轴固定有第二齿轮112,第二齿轮112一侧啮合有第三齿轮113,展示板61上表面固定连接有第三电机114,第三电机114的输出轴与第三齿轮113同轴固定,远离展示轨道62一侧的电磁铁圆盘111正下方设置有收纳盒115,展示板61上表面设置有嵌入槽116,收纳盒115位于嵌入槽116内。
39.转盘73上表面的距离与收集圆盘72上表面之间距离等于铁球的直径。
40.转盘73的直径小于收集圆盘72上表面的直径。
41.移动座104一侧设置有距离感应器12,距离感应器12与电磁铁圆盘111的信号连接。
42.展示轨道62靠近导通通道8的端部底壁设置限位电磁铁,电磁铁圆盘111与限位电磁铁信号连接。
43.限位电磁铁与第四电机85信号连接。
44.本发明使用时,本装置老师可以一边讲课书写,一边进行伽利略斜面实验,提高了教学质量与教学效率,通过书写单元进行便于老师进行讲课书写,通过驱动机构带动三棱2柱转动切换三棱柱2不同面,使得教师在书写时,无需擦拭黑板,提高了教学速率,在展示实验时,通过输出单元对铁球进行供给,启动第五电机带动71转动使得转盘73上的铁球因为离心力远离转盘的73的圆心,限位挡板721对铁球进行阻挡使其沿着第五电机转动方向运动,此时铁球一个一个进入第一圆孔730,当第一圆孔730位于第二圆孔的正上方时此时铁球掉落第二圆孔内铁球滚到导通通道8内,一个个的铁球进入导通通道8呈线性排列在导通
通道8内,第一个进入导通通道8的铁球此时与十字形板82的横板和竖板相贴合,启动第四电机85带动第一皮带轮88转动进而驱动四槽槽轮86每次旋转90度,将铁球输送到展示轨道62在第一皮带轮88转动时,带动第二皮带轮65转动,进而带动转动臂63运动,转动臂63运动带动滑动块64滑动使得第二齿条93往复运动,第二齿条93往复运动带动第一齿轮92往复正、反转动180度,第一齿轮92往复正、反转动180
°
带动圆板9与正反正、反转动180
°
,对铁球进行阻挡与释放,在伽利略斜面实验需要调整展示轨道62一侧的高度来验证牛顿第一定律,通过调整电动推杆103的高度进而调整展示轨道62一侧的高度,当展示轨道62中部与展示轨道62靠近限位板101一端水平时只进行一次实验即可,此时铁球与限位板101贴合,当展示轨道62中部与展示轨道62靠近限位板101一端不是水平时,需要观察红色展示杆66与铁球,这种情况调整电动推杆103都需要进行二次实验,以便于观察铁球与红色展示杆66的位置,每次在展示轨道62演示一次后会铁球滚动到展示轨道62中部,铁球运动时,通过距离感应器12感应铁球的距离来控制电磁铁圆盘110是否带电、第四电机85是否工作,当距离感应器12与铁球之间的距离达到感应距离,控制电磁铁圆盘110带电、控制第三电机114旋转一圈,当第三电机114旋转一圈后电磁铁圆盘110断电,当第三电机114旋转一圈后,限位电磁铁感应电磁铁圆盘110不带电,限位电磁铁开启第四电机85控制第四电机85旋转一圈,如此往复;在进行伽利略斜面实验时,移动柱102的运动轨迹是由高到低的,第二齿轮112的齿数与第三齿轮113的齿数比为1∶2,第三齿轮113转动一圈第二齿轮112转动半圆,便于将铁球周转至收纳盒115。
45.以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
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