初中学生用实验桌的制作方法

本发明涉及学生教具技术领域，具体地说是一种初中学生用实验桌。

背景技术：

物理是一门实验性很强的学科，在初中物理课程的学习过程中，摩擦力是一个非常抽象的概念。比如关于摩擦力的计算和理解，就是比较难于掌握的知识点。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种初中学生用实验桌，用于促进学生对物理知识的掌握和学习。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：初中学生用实验桌，它包括支撑座和支撑台，所述支撑台设置在支撑座的上部，在所述支撑座的底部设有四个支腿，其特征是，在所述支腿与支撑座之间设有升降总成，所述升降总成包括固定在每一支腿顶部的升降架、固定在升降架上且与支撑座上下滑动连接的丝杠螺母、与丝杠螺母配合的丝杠、固定在丝杠上的从动齿轮、位于四个丝杠之间的安装轴、固定在安装轴上且与四个从动齿轮分别啮合配合的主动齿轮、与主动齿轮共轴设置的升降蜗轮、与升降蜗轮啮合配合的升降蜗杆、固定在升降蜗杆的蜗杆轴上的摇柄；

在所述支撑台上设有第一实验平台和第二实验平台，第一、第二实验平台分别转动安装在一个举升架上，在支撑台内设有驱动举升架上下移动的举升机构；在举升架上设有驱动第一、第二实验平台在竖直面内转动的翻转机构；

在所述第一实验平台上设有摩擦力测量总成，所述摩擦力测量总成包括设置在第一实验平台上的若干第一实验轨道、设置在第一实验轨道上的垫子且各垫子的粗糙程度不相同、沿直线移动设置在垫子上的第一滑动块以及拉动第一滑动块做匀速直线移动的平移机构，所述平移机构主要包括平移电机、设置在平移电机输出端的第一转轮、设置在第一转轮与第一滑动块之间的弹簧测力计、连接第一滑动块与弹簧测力计以及连接弹簧测力计与第一转轮的连接绳；

在所述第二实验平台上设有测速单元，所述测速单元包括设置在第二实验平台上的第二实验轨道、沿直线活动设置在第二实验轨道上的第二滑动块、设置在第二实验轨道左侧的发射基座、活动设置在发射基座内侧的发射板、设置在发射板与发射基座之间的发射弹簧、设置在第二实验轨道右侧的缓冲垫、左右设置在第二实验轨道上的第一传感器和第二传感器、设置在第二实验平台上的表盘、设置在表盘中心的竖轴、设置在竖轴上的指针、驱动竖轴转动的计时电机，所述计时电机、第一传感器和第二传感器均与控制器信号连接。

进一步地，所述升降架为“┎”形结构，在升降架的内侧设有加强筋。

进一步地，在所述支腿之间设有横梁，在所述横梁上设有储物箱，在所述储物箱上设有抽屉。

进一步地，所述举升机构包括固定在支撑台内腔中的凸轮电机、固定在凸轮电机输出轴上的凸轮、设置在凸轮最高点与举升架之间的连杆，在举升架的底部固定有中空的活动杆，在支撑台的内腔中设有与活动杆滑动连接的固定杆。

进一步地，所述翻转机构包括固定在举升架上的翻转电机、固定在翻转电机输出轴上的蜗杆、与蜗杆啮合配合且固定在第一实验平台或第二实验平台上的蜗轮。

进一步地，所述平移机构还包括转动安装在第一实验平台上的第二转轮、设置在第一转轮与第二转轮之间的跨梁、设置在跨梁内侧的张紧轮支架、设置在张紧轮支架与跨梁之间的张紧弹簧、转动安装在张紧轮支架上的张紧轮，连接绳与张紧轮的下侧接触并与第二转轮的上侧接触。

进一步地，在第一、第二滑动块的侧面均设有导向球，所述导向球与第一、第二实验轨道的内壁接触。

进一步地，在所述发射板的外壁上设有滚珠，所述滚珠相对发射板做360都转动，在发射基座的内壁上设有滑槽，滚珠的的一部分置于滑槽中。

本发明的有益效果是：本发明提供的初中学生用实验桌，升降总成的设置可以实现对支撑台的升降；第一实验平台上摩擦力测量总成的设置可以实现对摩擦力的测量，促进学生对摩擦力的学习；第二实验平台上测速单元的设置可以实现对平均速度的测量，促进学生对平均速度的理解。

附图说明

图1为本发明的示意图；

图2为升降总成的示意图；

图3为升降总成的部分结构示意图；

图4为图1中的a向局部向视图；

图5为第一实验平台的示意图；

图6为摩擦力测量总成的示意图；

图7为第一实验轨道的示意图；

图8为图6中的b处局部放大图；

图9为图6中的c处局部放大图；

图10为张紧轮的位置示意图；

图11为张紧轮支架的示意图；

图12为举升机构的示意图；

图13为图12中的d处局部放大图；

图14为第二实验平台的示意图；

图15为测速单元的示意图；

图中：1支撑座，11支腿，12支撑台，13横梁，14储物箱，15抽屉，16安装板；

2升降架，20轴承，21丝杠螺母，22加强筋，23丝杠，24从动齿轮，25升降蜗轮，26升降蜗杆，27安装轴，28主动齿轮，29摇柄；

3第一实验平台，30转轴，31第一实验轨道，32垫子，33平移电机，34第一转轮，341第二转轮，35第一滑动块，351耳板，352砝码盒，353导向球，36张紧轮，361张紧轮支架，37跨梁，371张紧弹簧，38连接绳，39弹簧测力计；

4举升架，41加强筋，42活动杆，43固定杆，44托板，441托板支耳，45凸轮，451连杆，46凸轮电机，461电机支撑架，47翻转蜗轮，471翻转蜗杆，472翻转电机；

5第二实验平台，51第二实验轨道，52发射基座，521发射弹簧，522发射板，53第二滑动块，541第一传感器，542第二传感器，55缓冲垫，56表盘，561竖轴，562指针。

具体实施方式

如图1至图15所示，本发明主要包括支撑座1、升降总成、支撑台12、第一实验平台、摩擦力测量总成、第二实验平台和测速单元，下面结合附图对各部分进行详细描述。

如图1所示，支撑座1为长方体形的支撑部件，且为中空结构，用于安装其它部件。在支撑座的底部设有四个支腿11，支腿用于实现对支撑座的支撑。通过支腿的设置，整个实验台可以稳固的放置在室内环境中。为实现对支撑座的升降，在支撑座与支腿之间设有升降总成。

如图2所示，升降总成主要包括升降架2、丝杠螺母21、丝杠23、从动齿轮24、升降蜗轮25、升降蜗杆26、安装轴27、主动齿轮28和摇柄29，在每一支腿的顶部固定有升降架2，升降架为“┎”形结构，升降架的下部固定在支腿的顶部，在升降架的上部固定有与支撑座上下滑动连接的丝杠螺母21，在支撑座的内腔中通过轴承20转动安装有四个丝杠23，四个丝杠分别位于方形的四个顶点上。丝杠与对应的丝杠螺母啮合配合，如图3所示，在每一丝杠上固定有从动齿轮24，在若干丝杠围成空间的中心设有安装轴27，安装轴也通过轴承转动安装在支撑座内。在安装轴上固定有主动齿轮28，主动齿轮与四个从动齿轮分别啮合配合。为驱动安装轴的转动，在安装轴上固定有位于主动齿轮下方的升降蜗轮25，升降蜗轮与转动安装在支撑座内的升降蜗杆26啮合。在升降蜗杆的蜗杆轴上固定有置于支撑座外侧的摇柄29，摇动摇柄，以驱动升降蜗杆的转动，进而带动升降蜗轮的转动、主动齿轮的转动，然后带动从动齿轮的转动、丝杠的转动，最后实现丝杠螺母的上下移动。由于支腿放置在地面上，支腿相对支撑座向上移动时，支撑座相对支腿向下移动；支腿相对支撑座向下移动时，支撑座相对支腿向上移动。为便于对安装轴、丝杠的安装，在支撑座的内腔中设有安装板16，在安装板上设置轴承，安装轴和丝杠的下部均固定在轴承的内圈中。为保证升降架的结构强度，在升降架的内侧设有加强筋22。

为实现储物功能，在支腿之间设有横梁13，在横梁上设有两个储物箱14，在储物箱上设有抽屉15。

在支撑座的顶部设有支撑台12，在支撑台上设有第一实验平台3和第二实验平台5。如图4所示，在第一实验平台上设有摩擦力测量总成。

摩擦力测量总成：

如图5、图6所示，摩擦力测量总成包括第一实验轨道31、垫子32、平移电机33、第一转轮34、第二转轮341、第一滑动块35、砝码盒352、张紧轮36、跨梁37和连接绳38，如图7所示，第一实验轨道31为设置在第一实验平台顶部的多组，每组包含两个平行设置的轨道板，在两轨道板之间设有垫子32，各组第一实验轨道中的垫子表面粗糙度不一样。在第一实验轨道中设有第一滑动块35，第一滑动块的底部与垫子接触，如图8所示，在第一滑动块的两侧分别设有导向球353，导向球的大部分置于第一滑动块内且可以相对第一滑动块做360度转动，导向球与第一实验轨道接触，导向球的设置可以保证第一滑动块在第一实验轨道内做直线运动。在第一滑动块的顶部设有耳板351，在第一滑动块的顶部还设有多个砝码盒352。在每一组第一实验轨道的右侧设有一个平移电机33，如图9所示，在平移电机的输出端固定有第一转轮34，如图10所示，在第一实验平台上转动安装有第二转轮341，在第一、第二转轮之间设有倒u形的跨梁37，在跨梁内侧设有与跨梁滑动连接的张紧轮支架361，如图11所示，张紧轮支架为倒u形结构。在张紧轮支架上转动安装有张紧轮36，张紧轮与第一、第二转轮分别位于三角形的三个顶点上，在张紧轮支架与跨梁之间设有张紧弹簧371。在耳板与第一转轮之间设有连接绳38，连接绳的一端系在耳板上，连接绳的另一端固定在第一转轮的外壁上，且连接绳与张紧轮和第二转轮外壁接触。在张紧弹簧的作用下连接绳被拉直。

平移电机、第一转轮、第二转轮、张紧轮和连接绳构成了平移机构，在连接绳上还设有弹簧测力计39。平移机构工作时可以拉动第一滑动块匀速向右移动，此时可以读出弹簧测力计上的读数，该读数为第一滑动块与垫子之间的摩擦力。根据摩擦力的计算公式f＝μn，可以在砝码盒中加入砝码，增大第一滑动块与垫子之间的正压力，以验证摩擦力的大小与正压力有关。不同垫子的粗糙程度不同，进而不同垫子的摩擦因数μ不同，进而可以得出摩擦力与摩擦因数μ有关的结论。在同一第一实验轨道中，保持第一滑动块上砝码数量不变，还可以使得平移电机输出不同的转速，再次观看弹簧测力计上的读数，进而研究摩擦力是否与物体的速度有关系。每进行完一次实验，将第一滑动块拿至第一实验轨道的左侧即可。

当不使用该实验台时，可以将第一实验平台倒转180度。如图12所示，在支撑座与第一实验平台之间设有举升机构。举升机构包括举升架4、活动杆42、固定杆43、托板44、凸轮45、连杆451、凸轮电机46、翻转蜗轮47、翻转蜗杆471和翻转电机472，举升架为u形结构，在第一实验平台的两端分别设有转轴30，转轴转动安装在举升架上。在举升架上设有加强筋41，在举升架的底部固定有中空的活动杆42，在支撑座的内腔中设有固定杆43，固定杆的上部置于活动杆的内腔中且两者滑动连接。在举升架的底部固定有托板44，在支撑座的内腔中固定有电机支撑架461，在电机支撑架上固定有凸轮电机46，在凸轮电机的输出端固定有凸轮45，在托板的底部固定有托板支耳441，在托板支耳与凸轮之间设有连杆451。凸轮电机工作时，可以驱动举升架连同第一实验平台的上下移动。如图13所示，在其中一个转轴上固定有翻转蜗轮47，在举升架上固定有翻转电机472，在翻转电机的输出端固定有翻转蜗杆471，翻转蜗杆与翻转蜗轮啮合，翻转电机、翻转蜗杆和翻转蜗轮构成了翻转机构，翻转机构工作时可以驱动第一实验平台在竖直面内转动，且翻转机构每动作一次第一实验平台翻转180度。第一实验平台的上表面朝下后，摩擦力测量总成便隐藏于支撑座内腔中。需要隐藏第一实验平台的上表面时，首先驱动凸轮电机动作，使得举升架下移，当举升架下移至最低点后，驱动翻转电机动作，使得第一实验平台翻转180度，最后驱动举升架复位即可。

在第一实验平台的前侧设有第二实验平台，第二实验平台置于支撑台顶部的方孔中。在第二实验平台上设有测速单元。

测速单元：

如图14所示，测速单元包括第二实验轨道51、发射基座52、发射弹簧521、第二滑动块53、第一传感器541、第二传感器542、表盘56、竖轴561和指针562，第二实验轨道包括平行设置的两轨道板，在两轨道板之间设有第二滑动块53，如图15所示，在第二滑动块的两侧设有与轨道板接触的导向球，在导向球的作用下第二滑动块在第二实验轨道上沿直线移动。在第二实验轨道的左侧设有u形的发射基座52，发射基座的敞口端与第二实验轨道接触，在发射基座内侧设有发射板522，在发射板与发射基座之间设有发射弹簧521，需要将第二滑动块推出时，使第二滑动块与发射板接触并压缩发射弹簧，然后松开第二滑动块即可。为实现对第二滑动块的速度测量，在第二实验轨道中设有第一传感器541和第二传感器542，第一传感器与第二传感器之间的距离为l，且l值不变。在第二实验轨道的末端设有缓冲垫55，以防止第二滑动块冲出第二实验轨道。缓冲垫可以为充满气的橡胶件，也可以为海绵件。在第二实验平台上还设有表盘56，在表盘上设有时间刻度线，在表盘的中心设有竖轴561，在竖轴上固定有指针562，在第二实验平台上设有驱动竖轴转动的计时电机，计时电机与控制器信号连接，控制器与第一、第二传感器信号连接，第二滑动块经过第一传感器时，第一传感器向控制器发送信号，控制器控制计时电机动作，此时竖轴转动，开始计时；第二滑动块经过第二传感器时，第二传感器向控制器发送信号，控制器控制计时电机停止动作，此时竖轴停止转动，计时结束。此时表盘上指针所示的时间即为第二滑动块经过第一、第二传感器的时间t，此时便可以测出第二滑动块的平均速度v。发射弹簧的压缩量越大，第二滑动块的初始速度就越大，此时测出的平均速度值v就越大。在此也可以得出弹簧的形变越大，弹簧的弹力就越小。

当不使用该实验台时，也可以将第二实验平台倒转180度。第二实验平台与支撑台之间也设有举升机构，该举升机构与第一实验平台与支撑台之间的举升机构结构、工作过程完全相同。