一种高中物理趣味实验装置的制作方法

1.本发明涉及物理实验技术领域，具体为一种高中物理趣味实验装置。


背景技术：

2.物理学是一门实验科学，许多物理概念的引入、物理规律的得出都和实验有着密切的联系。中学阶段是孩子探索物理学的启蒙阶段，但是在中学物理的实验教学中，存在许多难点。尤其电和磁模块，所涉及的内容较为抽象，学生只有通过实验才能更进一步的认识电磁原理。
3.根据中国专利申请号为2019203431182公开的本一种中学物理电磁感应实验装置，包括实验箱和电磁感应设备，所述电磁感应设备包括复合u形磁体、磁体驱动装置和闭合回路，所述复合u形磁体包括u形磁体和u形磁感线映射装置，所述磁体驱动装置包括固定夹、升降杆、运动小车、轨道和控制器，所述u形磁感线映射装置能够有效模拟出匀强磁场中相互平行的磁感线。所述磁体驱动装置采用电机及控制器进行自动化控制，运动方向和运动速度能够精准控制，从而使导电棒能够以不同速度不同方向作切割磁感线运动，即横向切割、竖向切割、纵向切割和斜向切割，虽然能够进一步验证感应电流产生的大小、方向和哪些因素有关，同一个实验装置能够进行多种实验操作；但是，该实验装置仍然存在如下不足：
4.1、该实验装置在做电磁感应实验时，采用课本上的常见实验材料，实验的趣味性不足；
5.2、该实验装置在做电磁感应实验时，对比实验较少，说服力不足，且对比实验的操作方法不便。
6.为此我们设计了一种高中物理趣味实验装置。


技术实现要素：

7.(一)解决的技术问题
8.针对现有技术的不足，本发明提供了一种高中物理趣味实验装置，具备***优点。
9.(二)技术方案
10.为实现上述***目的，本发明提供如下技术方案：
11.一种高中物理趣味实验装置，包括实验台，所述实验台的上端面中间设有转动轴杆，所述转动轴杆上固定设置旋转罐，所述旋转罐的外侧壁上均匀设置多组强磁铁；所述实验台的上端四周设有四个固定轴杆，四个所述固定轴杆呈环形阵列状分布，其中两个对称的所述固定轴杆的上转动设置两个金属罐，另两个所述固定轴杆上转动设置两个塑料罐；
12.所述实验台的外侧面位于两个金属罐一端均固定连接有支撑杆，所述支撑杆的上端转动设有横板，所述横板的下端设有风罩组件，所述横板的上端面设于驱动风罩组件升降的第一驱动电机；
13.所述实验台的下端面中间设有第二驱动电机，所述第二驱动电机通过固定架安装
在实验台下端，所述第二驱动电机的输出轴和转动轴杆连接。
14.作为本技术方案的优选方案，所述风罩组件包括上固定环、下固定环和透明薄膜；所述上固定环通过连接杆固定连接在横板的下端，所述下固定环设置在上固定环的下方，且所述上固定环和下固定环之间通过透明薄膜连接；所述第一驱动电机的输出轴穿过横板向下延伸，且第一驱动电机输出轴的延伸端固定连接有收绳转盘，所述上固定环和下固定环的外侧均设有多个连接环，所述上固定环和下固定环上的对应所述连接环之间设有拉绳，所述拉绳的下端和下固定环上的连接环固定连接，所述拉绳的上端穿过上固定环上的连接环与收绳转盘缠绕连接。
15.作为本技术方案的优选方案，所述固定轴杆和转动轴杆的上端均设有罐体的固定机构；所述固定机构包括矩形状的固定柱，所述固定柱的两侧面均设有收纳槽，所述收纳槽内设有夹紧板，所述夹紧板的下端通过转轴转动连接在收纳槽的下部，所述加紧板的下部内侧面设有扭簧安装槽，所述转轴轴位于扭簧安装槽处套设有扭簧，所述夹紧板的上端设有插孔，所述固定柱的上端面活动插设有插销，所述插销呈音叉状，且插销的两下端头部对应夹紧板的插孔。收纳时，将两个夹紧板向上旋转，使其完全收纳在收纳槽内，通过固定柱上端的插销插入夹紧板上端的插孔内将夹紧板进行固定，在使用时，将罐体上端面的孔套在固定柱上，向上拔出插销，两个夹紧板在扭簧的作用下向下转动，夹紧罐体的上端面，使得罐体稳定的固定在固定柱上。
16.作为本技术方案的优选方案，所述所述收纳槽的两侧壁上设有滑槽，所述滑槽内竖向设有滑杆，所述滑杆的外侧滑动连接有滑块，所述转动轴的两端分别连接在两个所述滑块上，所述滑杆位于滑块的上端和下端均设有弹簧，所述扭簧的扭力要大于弹簧的弹力。在罐体套设在固定轴杆或转动轴杆上时，若罐体的顶壁厚度较大，由于转动轴滑动连接在滑槽内，此时夹紧板在扭簧的作用下旋转夹住罐体，同时转动轴的位于沿滑杆上移，使得夹紧板能够更好的贴合在罐体的顶壁上，使得罐体的固定更加的牢固，防止晃动现象。
17.作为本技术方案的优选方案，所述扭簧与收纳槽的内壁接触的一端上套设有转辊，当转动轴上升时，扭簧随之上升，转辊使得扭簧和收纳槽的内壁相对运动更顺畅。
18.作为本技术方案的优选方案，所述金属罐和塑料罐均为下端开口，且上端设有通孔的圆柱形罐体，所述固定轴杆和转动轴杆的下端直径大于通孔的孔径，方便罐体套设在轴杆上。
19.作为本技术方案的优选方案，所述固定轴杆的上端还设有轴承，所述固定柱的下端固定连接在轴承上。
20.作为本技术方案的优选方案，所述实验台的下端面设有四个支撑脚，方面支撑实验台。
21.(三)有益效果
22.与现有技术相比，本发明提供了一种高中物理趣味实验装置，具备以下有益效果：
23.1、该高中物理趣味学习装置，通过在实验台上设置安装有强磁铁的旋转罐，且在实验台的四周转动设置两个金属罐和两个塑料罐，实验时，利用第二驱动电机转动带动旋转罐转动，发现两个金属罐会随之旋转罐的转动而转动，两个塑料罐则不发生转动，且在金属罐的外侧放下风罩组件，金属罐依然转动，实验表明，旋转的磁铁产生变化的磁场，金属罐中产生了感应电流，通电导体在磁场中受到力的作用，从而使得金属罐发生转动，该实验
装置趣味性强，使得学生能够深刻的了解法拉第电磁感应，增加学习的有效性。
24.2、该高中物理趣味学习装置，通过在横板下设置风罩组件，工作时，通过第一驱动电机转动，带动收绳转盘转动，收绳转盘带动拉绳回卷或者放长，拉绳带动下固定环上升或者下降，从而可以将透明薄膜收起或者放下，操作简便，使得实验的对照组操作更加的便捷。
25.3、该高中物理趣味学习装置，通过在固定轴杆和转动轴杆的上端均设有罐体的固定机构，在收纳时，将两个夹紧板向上旋转，使其完全收纳在收纳槽内，通过固定柱上端的插销插入夹紧板上端的插孔内将夹紧板进行固定，在使用时，将罐体上端面的孔套在固定柱上，向上拔出插销，两个夹紧板在扭簧的作用下向下转动，夹紧罐体的上端面，使得罐体稳定的固定在固定柱上，从而避免罐体在转动的时候出现晃动现象，增加实验的准确性。
附图说明
26.图1为本发明的结构示意图；
27.图2为图1中a的放大结构示意图；
28.图3为本发明的下斜视图；
29.图4为本发明的对照组一的结构示意图；
30.图5为本发明中实验台的结构示意图；
31.图6为本发明中固定柱的结构示意图；
32.图7为图6中b的放大结构示意图；
33.图8为本发明中夹紧板的结构示意图；
34.图9为本发明中扭簧的结构示意图；
35.图10为本发明中夹紧板的部分剖视；
36.图11为本发明的对照组二的结构示意图。
37.图中：1、实验台；2、支撑脚；3、旋转罐；4、塑料罐；5、支撑杆；6、横板；7、第一驱动电机；8、金属罐；9、风罩组件；10、固定轴杆；11、转动轴杆；12、强磁铁；13、固定架；14、第二驱动电机；91、上固定环；92、透明薄膜；93、下固定环；94、连接环；95、拉绳；96、收绳转盘；101、固定柱；102、轴承；1011、收纳槽；1012、夹紧板；1013、插销；1014、滑槽；1015、滑块；1016、转动轴；1017、扭簧；1018、转辊；1019、弹簧；10121、扭簧安装槽；10122、插孔。
具体实施方式
38.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。
39.请参阅图1-11，一种高中物理趣味实验装置，包括实验台1，实验台1的下端面设有四个支撑脚2，方面支撑实验台1；实验台1的上端面中间设有转动轴杆11，转动轴杆11上固定设置旋转罐3，旋转罐3的外侧壁上均匀设置多组强磁铁12；实验台1的上端四周设有四个固定轴杆10，四个固定轴杆10呈环形阵列状分布，其中两个对称的固定轴杆10的上转动设置两个金属罐8，另两个固定轴杆10上转动设置两个塑料罐4；
40.实验台1的外侧面位于两个金属罐8一端均固定连接有支撑杆5，支撑杆5的上端转动设有横板6，横板6的下端设有风罩组件9，横板6的上端面设于驱动风罩组件9升降的第一
驱动电机7；
41.实验台1的下端面中间设有第二驱动电机14，第二驱动电机14通过固定架13安装在实验台1下端，第二驱动电机14的输出轴和转动轴杆11连接。
42.风罩组件9包括上固定环91、下固定环93和透明薄膜92；上固定环91通过连接杆固定连接在横板6的下端，下固定环93设置在上固定环91的下方，且上固定环91和下固定环93之间通过透明薄膜92连接；第一驱动电机7的输出轴穿过横板6向下延伸，且第一驱动电机7输出轴的延伸端固定连接有收绳转盘96，上固定环91和下固定环93的外侧均设有多个连接环94，上固定环91和下固定环93上的对应连接环94之间设有拉绳95，拉绳95的下端和下固定环93上的连接环94固定连接，拉绳95的上端穿过上固定环91上的连接环94与收绳转盘96缠绕连接；
43.工作时，第一驱动电机7转动，带动收绳转盘96转动，收绳转盘96带动拉绳95回卷或者放长，拉绳95带动下固定环93上升或者下降，从而可以将透明薄膜92收起或者放下。
44.固定轴杆10和转动轴杆11的上端均设有罐体的固定机构；固定机构包括矩形状的固定柱101，固定柱101的两侧面均设有收纳槽1011，收纳槽1011内设有夹紧板1012，夹紧板1012的下端通过转轴转动连接在收纳槽1011的下部，加紧板的下部内侧面设有扭簧安装槽10121，转轴轴位于扭簧安装槽10121处套设有扭簧1017，夹紧板1012的上端设有插孔10122，固定柱101的上端面活动插设有插销1013，插销1013呈音叉状，且插销1013的两下端头部对应夹紧板1012的插孔10122。收纳时，将两个夹紧板1012向上旋转，使其完全收纳在收纳槽1011内，通过固定柱101上端的插销1013插入夹紧板1012上端的插孔10122内将夹紧板1012进行固定，在使用时，将罐体上端面的孔套在固定柱101上，向上拔出插销1013，两个夹紧板1012在扭簧1017的作用下向下转动，夹紧罐体的上端面，使得罐体稳定的固定在固定柱101上。
45.收纳槽1011的两侧壁上设有滑槽1014，滑槽1014内竖向设有滑杆，滑杆的外侧滑动连接有滑块1015，转动轴1016的两端分别连接在两个滑块1015上，滑杆位于滑块1015的上端和下端均设有弹簧1019，扭簧1017的扭力要大于弹簧1019的弹力。在罐体套设在固定轴杆10或转动轴杆11上时，若罐体的顶壁厚度较大，由于转动轴1016滑动连接在滑槽1014内，此时夹紧板1012在扭簧1017的作用下旋转夹住罐体，同时转动轴1016的位于沿滑杆上移，使得夹紧板1012能够更好的贴合在罐体的顶壁上，使得罐体的固定更加的牢固，防止晃动现象。
46.扭簧1017与收纳槽1011的内壁接触的一端上套设有转辊1018，当转动轴1016上升时，扭簧1017随之上升，转辊1018使得扭簧1017和收纳槽1011的内壁相对运动更顺畅。
47.金属罐8和塑料罐4均为下端开口，且上端设有通孔的圆柱形罐体，固定轴杆10和转动轴杆11的下端直径大于通孔的孔径，方便罐体套设在轴杆上。
48.固定轴杆10的上端还设有轴承102，固定柱101的下端固定连接在轴承102上。
49.其中，金属罐可以用金属易拉罐，塑料罐可以用饮料瓶。
50.实验方式：
51.实验组：如图1所示，将第一驱动电机7转动，带动收绳转盘96转动，收绳转盘96带动拉绳95回卷，拉绳95带动下固定环93上升，从而可以将透明薄膜92收起；在旋转罐3上安装三组强磁铁12，启动第二驱动电机14，通过第二驱动电机14转动带动旋转罐3转动，发现
两个金属罐8会随之旋转罐3的转动而转动，两个塑料罐4则不发生转动。
52.对照组一：如图4所示，将第一驱动电机7转动，带动收绳转盘96转动，收绳转盘96带动拉绳95放长，下固定环93在重力的作用下下降，从而可以将透明薄膜92放下，罩在金属罐8的外侧；在旋转罐3上安装三组强磁铁12，启动第二驱动电机14，通过第二驱动电机14转动带动旋转罐3转动，发现两个金属罐8会随之旋转罐3的转动而转动，两个塑料罐4则不发生转动。
53.由实验组和对照组一可知，金属罐8的转动不是因为旋转罐3的转动形成的空气流动而导致的转动。
54.对照组二：如图11所示，将第一驱动电机7转动，带动收绳转盘96转动，收绳转盘96带动拉绳95回卷，拉绳95带动下固定环93上升，从而可以将透明薄膜92收起；将旋转罐3上的三组强磁铁12去除，启动第二驱动电机14，通过第二驱动电机14转动带动旋转罐3转动，发现两个金属罐8不发生转动，两个塑料罐4也不发生转动。
55.由实验组和对照组二可知，金属罐8的转动是因为旋转罐3上安装的强磁铁12的转动有关。
56.分析得出，旋转的强磁铁产生变化的磁场，由法拉第电磁感应现象，金属罐8中产生了感应电流，而通电导体在磁场中会受到力的作用，从而使得金属罐8跟着旋转罐3一起转动。
57.本发明的工作原理及使用流程：该高中物理趣味学习装置，通过在实验台1上设置安装有强磁铁12的旋转罐3，且在实验台1的四周转动设置两个金属罐8和两个塑料罐4，实验时，利用第二驱动电机14转动带动旋转罐3转动，发现两个金属罐8会随之旋转罐3的转动而转动，两个塑料罐4则不发生转动，且在金属罐8的外侧放下风罩组件9，金属罐8依然转动，实验表明，旋转的磁铁产生变化的磁场，金属罐8中产生了感应电流，通电导体在磁场中受到力的作用，从而使得金属罐8发生转动，该实验装置趣味性强，使得学生能够深刻的了解法拉第电磁感应，增加学习的有效性。
58.该高中物理趣味学习装置，通过在横板6下设置风罩组件9，工作时，通过第一驱动电机7转动，带动收绳转盘96转动，收绳转盘96带动拉绳95回卷或者放长，拉绳95带动下固定环93上升或者下降，从而可以将透明薄膜92收起或者放下，操作简便，使得实验的对照组操作更加的便捷。
59.该高中物理趣味学习装置，通过在固定轴杆10和转动轴杆11的上端均设有罐体的固定机构，在收纳时，将两个夹紧板1012向上旋转，使其完全收纳在收纳槽1011内，通过固定柱101上端的插销1013插入夹紧板1012上端的插孔10122内将夹紧板1012进行固定，在使用时，将罐体上端面的孔套在固定柱101上，向上拔出插销1013，两个夹紧板1012在扭簧1017的作用下向下转动，夹紧罐体的上端面，使得罐体稳定的固定在固定柱101上，从而避免罐体在转动的时候出现晃动现象，增加实验的准确性。