一种物理实验升降台的制作方法

本发明涉及物理实验设备技术领域，具体为一种物理实验升降台。

背景技术：

物理实验是物理教学的重要手段，它不仅能通过感官教学加深学生的记忆和理解，同时也能够培养学生的动手能力。在课堂进行物理实验时，为了保证课堂的所有同学都能观察到实验操作，常需要将实验器材进行升高。目前，常用的方式是使用课堂现有用具，例如：桌子、椅子等对实验器材进行升高，或者采用双手托举进行实验器材升高。但是，采用以上方法一方面安全性得不到保障，另一方面如果实验器材较重、体积较大会造成老师的疲劳。

现有技术中一部分的升降台功能较为单一，一般仅能进行升降，而不具备其他功能，在进行不同的实验时，需要更换不同的操作台，不仅费时费力，而且增加成本；另一部分的升降台结构较为复杂，常使用电机等机构驱动升降台，不仅导致升降台重量大，不便于移动和搬运；而且由于电机等机构控制虽省力，但若学生控制不当易出现实验事故；因此，有必要研发一种结构简单、使用安全、成本低廉的多功能物理实验升降台。

中国专利cn108031504a公开了一种物理教学实验升降台架，本发明通过在竖板上开设第一凹槽，并在第一凹槽内设置第一连接块、第一螺纹杆以及第一蜗轮来实现横板的升降；通过在横板上端设置第三凹槽，第三凹槽内设置第二连接块、第二螺纹杆、第二蜗轮以及第二蜗杆来实现横板倾斜角度的调节。该专利的横板只有一端与竖板固定，其他三端均悬空，导致横板的承重性差，不能放置较重的实验器材；而且单边承重，易导致与横板连接的第一螺纹杆损坏。另外，该专利只设置了一个横板来放置实验器材等，虽然横板的倾斜角度可调节，但是缺少固定装置，放置在横板上的实验器材容易掉落或者滑动，使用不安全；另外，由于只有横板一个操作面，并不能进行碰撞实验、摩擦力实验，功能较为单一。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，克服以上现有技术的缺点：提供一种结构简单、使用安全、成本低廉的多功能物理实验升降台。

本发明的技术解决方案如下：

一种物理实验升降台，其特征在于：它包括底座、支撑板、固定板、安装板、实验台面、升降装置以及转动装置；所述支撑板对称安装在所述底座上，所述固定板水平固定在支撑板上，所述安装板位于所述支撑板的上方，所述实验台面位于所述安装板的上方；

所述升降装置包括第一蜗杆、第二蜗杆、第三蜗杆、第一蜗轮以及第二蜗轮，所述第一蜗杆的两端转动安装在所述支撑板上，且第一蜗杆与所述底座平行设置；所述第一蜗轮、第二蜗轮转动设置在所述固定板上，且所述第一蜗轮、第二蜗轮分别与所述第一蜗杆相啮合；所述第一蜗轮、第二蜗轮内分别设有贯穿其顶壁和底壁的螺孔；所述第二蜗杆、第三蜗杆的上端分别与所述安装板铰接，下端分别穿过所述螺孔转动连接在所述固定板上，所述螺孔分别与所述第二蜗杆、第三蜗杆相啮合；

所述转动装置包括转动蜗杆和转动蜗轮，所述转动蜗杆的两端转动安装在所述支撑板的上端，所述转动蜗轮上表面固定安装有凸块，该凸块贯穿所述安装板固定连接在实验台面上；所述安装板的上表面设有支撑块，所述实验台面设置在该支撑块上；

所述实验台面包括依次连接的第一台面、第二台面及第三台面；所述第一台面上开设有凹槽，所述第二台面设置在凹槽内，且第二台面与第一台面上表面齐平，所述第二台面一端铰接在第一台面上，另一端与其垂直方向上的第三台面连接；所述凹槽内还设有螺杆、滑块以及支撑杆，所述螺杆的两端转动连接在所述第一台面上，所述滑块滑动设在所述螺杆上，所述支撑杆的一端与所述滑块铰接，另一端与所述第二台面的下表面铰接；所述第三台面的侧壁上设有水平方向上的螺栓，该螺栓转动连接在第三台面上。

进一步地，所述底座远离第三台面的侧壁上开设有滑槽，该滑槽内滑动设有水平方向上的储物箱，该储物箱为上端开口的封闭结构，该储物箱内铺设有细沙或者海绵垫；该储物箱的侧壁上设有刻度线，且该刻度线的刻度值由储物箱与底座的连接端至储物箱另一端依次增大。通过设置储物箱一方面可以储存部分实验器材；另一方面做自由落体实验时可将小球等物体抛下落在该储物箱内，储物箱内铺的细沙或者海绵垫可以起缓冲作用，同时小球等物体不容易滚走；另外，在做碰撞实验时，储物箱内铺的细沙或者海绵垫不仅可以起缓冲作用，而且细沙或者海绵垫上会留下小球掉落初始位置的痕迹，即可进行准确测量。

进一步地，所述第三台面的前侧壁上开设有第一滑轨、第二滑轨及第三滑轨，所述第一滑轨、第二滑轨以及第三滑轨均包括相互平滑连接的a段滑轨和b段滑轨，所述第一滑轨、第二滑轨及第三滑轨的a段滑轨均斜向下设置，且该a段滑轨与水平方向的夹角相等；所述第一滑轨的b段滑轨水平设置，第二滑轨和第三滑轨的b段滑轨均斜向上设置，且第二滑轨的b段滑轨与水平方向的夹角小于第三滑轨。设置第一滑轨、第二滑轨及第三滑轨可进行伽利略斜面实验。

进一步地，所述第一滑轨、第二滑轨及第三滑轨的a段滑轨与水平方向的夹角为30°；第二滑轨的b段滑轨与水平方向的夹角为45°；第三滑轨的b段滑轨与水平方向的夹角为60°。

进一步地，所述第一台面上设有斜向上的定滑轮。设置定滑轮即可采用该物理实验升降台进行加速度实验

进一步地，所述安装板的左右两端分别设有垂直方向上的固定杆，该固定杆上螺纹连接有水平方向上的固定螺栓，该固定螺栓朝向实验台面的一端设有压板。通过调节固定螺栓，即可对放置在实验台面的物体或者器材进行夹紧，进一步起固定作用。

进一步地，所述第一台面的前侧壁上设有刻度线；所述第一台面和第二台面的右侧壁上分别设有刻度线，且第一台面的刻度线的刻度值从第一台面与第二台面的连接端至第一台面的另一端依次增大，第二台面的刻度线的刻度值从第二台面与第三台面的连接端至第二台面与第一台面的连接端依次增大。便于做物理实验时，记录物体运动的起始位置和距离。

进一步地，所述第一台面和第二台面的左右两端设有对称的滑轨，该滑轨内滑动设有夹板，该夹板为两个，且两个夹板之间连接有弹性件，该弹性件位于滑轨内。进一步起固定作用。

进一步地，所述夹板的底部设有卡座，该卡座卡设在滑轨内；所述滑轨的两端端部开设有横向槽，所述卡座能插入该横向槽内或从该横向槽内取出；所述滑轨和横向槽上还设有可拆卸的盖板，该盖板与滑轨、横向槽的形状及大小均相同。

进一步地，所述支撑块呈圆球状；所述底座的下表面还安装有滑轮。

本发明的有益效果是：与现有技术比，本发明具有以下优点：

(1)本发明首先通过设置升降装置即相互配合的第一蜗杆、第一蜗轮、第二蜗轮、第一蜗轮、第二蜗轮，形成多组蜗轮蜗杆机构，从而带动安装板上下移动，即实现实验台面的升降，从而可以满足不同实验和不同年级学生的需求；同时，该升降装置为两组，从而当同时调节这两组升降装置时，安装板可以保持水平方向上下移动；当只调节一组升降装置时，安装板可以倾斜设置，从而可以进一步满足不同实验的需求。其次，通过设置转动装置即相互配合的转动蜗杆、转动蜗轮，通过转动蜗轮带动实验台面水平旋转，从而在做物理实验时，可以旋转实验台面来将物理实验的不同视角展示给学生。再次，本发明通过将实验台面设计成第一台面、第二台面及第三台面的组合，可以进行不同的物理实验，并且通过设置转动螺杆、滑块以及支撑杆，从而可以调节第二台面的倾斜角度，从而将第一台面设置成水平，第二台面设置成倾斜的，即进行碰撞实验或者摩擦力实验；通过在第三台面上设置可调节地螺栓，即可将小球或者弹簧等物体悬挂在螺栓上，即可完成小球单摆的振动实验、单摆的势能和动能之间的转化实验以及简谐运动实验。因此本发明的物理实验升降台不仅可以进行升降，而且可以旋转，同时通过第一台面、第二台面及第三台面的组合可以进行不同的物理实验，满足不同实验和不同年级学生的需求；并且本发明的升降台结构简单，只需旋转蜗杆、螺杆等即可调节升降、旋转以及角度，操作方便，使用安全；重量轻，便于使用时搬运。

(2)本发明通过设置储物箱一方面可以储存部分实验器材；另一方面在做自由落体实验时可将小球等物体抛下落在该储物箱内，储物箱内铺的细沙或者海绵垫可以起缓冲作用，同时小球等物体不容易滚走；另外，在做碰撞实验时，储物箱内铺的细沙或者海绵垫不仅可以起缓冲作用，而且细沙或者海绵垫上会留下小球掉落初始位置的痕迹，即可进行准确记录小球掉落位置，便于准确测量小球运动距离。

(3)本发明通过在第三台面上设置第一滑轨、第二滑轨及第三滑轨即可进行伽利略斜面实验。

(4)本发明通过在第一台面上设置定滑轮，即可采用该物理实验升降台进行加速度实验，即将一物体放置在第一台面，然后通过绳索的一端连接该物体，绳索的另一端绕定滑轮连接在悬空另一物体上，即可完成加速度实验。

(5)本发明通过在安装板上设置固定杆、固定螺栓、压板，通过转动固定螺栓，固定螺栓前后移动，即可对放置在实验台面的物体或者器材进行夹紧，进一步起固定作用，防止做物理实验时，实验台面上的物体或者器材倾倒损坏。

(6)本发明通过在第一台面和第二台面上设置滑轨、夹板，通过设置夹板可以对第一台面和第二台面放置的器材或者物体进行固定，防止倾倒损坏；同时在夹板不使用时，还可以从第一台面和第二台面取下，并可以通过盖板盖住滑轨和横向槽，减少滑轨和横向槽对其他物理实验的影响。

(7)本发明通过在第一台面的前侧壁上设置刻度线，在第一台面和第二台面的右侧壁上分别设有刻度线，便于在做物理实验如碰撞实验、摩擦力实验等时，记录和标记物体的位置，同时便于测量物体运动的距离。

附图说明

图1为本发明的正视结构示意图；

图2为本发明的右视结构示意图；

图3为本发明的俯视结构示意图；

图4为本发明第一蜗轮和第二蜗轮的结构示意图；

图5为图4的仰视结构示意图；

图6为实施例7的俯视结构示意图；

图7为本发明夹板的结构示意图；

图8为本发明盖板的结构示意图；

图中标示：10、底座；11、储物箱；12、滑轮；20、支撑板；30、固定板；40、安装板；41、固定杆；42、固定螺栓；43、压板；44、支撑块；50、实验台面；51、第一台面；511、定滑轮；512、滑轨；513、夹板；514、弹性件；515、卡座；516、横向槽；517、盖板；52、第二台面；53、第三台面；531、第一滑轨；532、第二滑轨；533、第三滑轨；54、螺杆；55、滑块；56、支撑杆；57、螺栓；61、第一蜗杆；62、第二蜗杆；63、第三蜗杆；64、第一蜗轮；65、第二蜗轮；66、螺孔；71、转动蜗杆；72、转动蜗轮；73、凸块。

具体实施方式

下面用具体实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不仅局限于以下具体实施例。

在本发明的描述中，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。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，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中的具体含义。

实施例1

如图1～5所示，该物理实验升降台包括底座10、支撑板20、固定板30、安装板40、实验台面50、升降装置以及转动装置。底座10水平设置。支撑板20为两个或者四个，可以根据实际情况确定；在本实施例中，支撑板20为两个，且对称地沿垂直方向安装在底座10上。固定板30沿水平方向设置，且固定板30的两端固定在支撑板20上。安装板40位于支撑板20的上方，实验台面50位于安装板40的上方。

升降装置包括第一蜗杆61、第二蜗杆62、第三蜗杆63、第一蜗轮64以及第二蜗轮65；第一蜗杆61的两端转动安装在支撑板20上，且第一蜗杆61与底座10平行设置；第一蜗轮64、第二蜗轮65转动设置在固定板30上，具体地，第一蜗轮64、第二蜗轮65的下表面均固定连接有圆柱形的连接块，该连接块通过轴承等连接在固定板30上，第一蜗轮64、第二蜗轮65间隔设置在第一蜗杆61的一侧，且第一蜗轮64、第二蜗轮65分别与第一蜗杆61相啮合，从而形成蜗轮蜗杆机构；第一蜗轮64、第二蜗轮65中间位置分别设有贯穿其顶壁和底壁的螺孔66；第二蜗杆62、第三蜗杆63垂直设置，第二蜗杆62、第三蜗杆63的上端分别与安装板40铰接，具体地，第二蜗杆62、第三蜗杆63的上端转动连接在轴承上，该轴承铰接在安装板40的下表面；下端分别穿过螺孔66转动连接在固定板30上，螺孔66分别与第二蜗杆62、第三蜗杆63相啮合；即第二蜗杆62、第三蜗杆与分别第一蜗轮64、第二蜗轮65上的螺孔66形成蜗轮蜗杆机构。第一蜗杆61的一端还连接有转盘图中未标示，通过用手转动该转盘，第一蜗杆61转动，同时带动第一蜗轮64、第二蜗轮65转动，第一蜗轮64、第二蜗轮65分别带动第二蜗杆62、第三蜗杆63上下移动。如图2所示，在本实施例中，该升降装置为两组，对称安装在安装板40下表面，从而当同时调节这两组升降装置时，安装板40可以保持水平方向上下移动；当只调节一组升降装置时，安装板40可以倾斜设置。

转动装置包括转动蜗杆71和转动蜗轮72，转动蜗杆71的两端转动安装在支撑板20的上端，转动蜗轮72上表面固定安装有圆柱形的凸块73，安装板40上设有通孔，该凸块73贯穿该通孔固定连接在实验台面50的下表面；安装板40的上表面设有支撑块44，实验台面50置于该支撑块44上；转动蜗杆71的一端还连接有转盘图中未标示，通过转动该转盘，转动蜗杆71转动，从而带动转动蜗轮72旋转，转动蜗轮72带动实验台面50沿水平方向旋转。

实验台面50包括依次连接的第一台面51、第二台面52及第三台面53；第一台面51上开设有凹槽，第二台面52设置在凹槽内，且第二台面52放置在该凹槽内时与第一台面51的上表面齐平，第二台面52一端铰接在第一台面51上，另一端与第三台面53连接，第三台面53垂直于第二台面52设置；凹槽内还设有螺杆54、滑块55以及支撑杆56，螺杆54的两端转动连接在第一台面51上，滑块55滑动设在螺杆54上，支撑杆56的一端与滑块55铰接，另一端与第二台面52的下表面铰接；螺杆54的一端还连接有转盘，通过转动该转盘，螺杆54转动从而带动滑块55沿螺杆54前后移动，滑块55带动支撑杆56移动，从而可以调节第二台面52的倾斜角度。第三台面53的侧壁上设有水平方向上的螺栓57，该螺栓57转动连接在第三台面53上；在较多的物理实验中，需要将物体悬挂起来，如将小球悬挂在螺栓57上，即可完成小球单摆的振动实验以及单摆的势能和动能之间的转化实验；又如将弹簧悬挂在螺栓57上，弹簧下端连接小球，即可完成简谐运动实验。

在使用该物理实验升降台时，首先可以用手转动第一蜗杆61上的转盘，即第一蜗杆61沿水平方向前后移动，同时带动第一蜗轮64、第二蜗轮65沿水平方向转动，第一蜗轮64、第二蜗轮65转动则分别带动第二蜗杆62、第三蜗杆63上下移动，第二蜗杆62、第三蜗杆63则带动安装板40上下移动，即设置在安装板40上方的实验台面50可上下移动，从而可以满足不同实验和不同年级学生的需求。同时，该升降装置为两组，从而当同时调节这两组升降装置时，安装板40可以保持水平方向上下移动；当只调节一组升降装置时，安装板40可以倾斜设置，从而可以进一步满足不同实验的需求。其次，可以用手转动上述转动蜗杆71，转动蜗杆71带动转动蜗轮72水平旋转，从而转动蜗轮72带动实验台面50水平旋转，从而在做物理实验时，可以旋转实验台面50来将物理实验的不同视角展示给学生。最后，可以用手转动螺杆54，从而带动滑块55沿螺杆54前后移动，滑块55带动支撑杆56移动，从而可以调节第二台面52的倾斜角度，即该物理实验升降台可以调节第一台面51水平设置，第二台面52倾斜设置，将小球或者小车放置在倾斜地第二台面52上，在第一台面51放置另小球或者小车，即可完成碰撞实验，或者第一台面51平铺不同摩擦力的物体如毛巾、木板、玻璃，即可完成摩擦力实验。同时，调节第三台面53上的螺栓57，该螺栓57可前后移动，如将小球悬挂在螺栓57上，即可完成小球单摆的振动实验以及单摆的势能和动能之间的转化实验；又如将弹簧悬挂在螺栓57上，弹簧下端连接小球，即可完成简谐运动实验。

实施例2

本实施例是在实施例1的基础上进一步改进，具体地，如图1～3所示，所述底座10前侧壁上开设有滑槽，该滑槽内滑动设有水平方向上的储物箱11，具体地，储物箱11下表面可设置有与滑槽配合滑块；该储物箱11为上端开口的封闭结构，该储物箱11内铺设有细沙或者海绵垫；该储物箱11的侧壁上设有刻度线，该储物箱11与底座10的连接端的刻度值为起始值0，该储物箱11前端的刻度值最大。

在做自由落地实验时，常将小球或者其他物体抛下落在地面，容易损坏小球等物体或者地面；同时，小球掉落在地面，容易滚走；而本实施例通过储物箱11一方面可以储存部分实验器材；另一方面做自由落体实验时可将小球等物体抛下落在该储物箱11内，储物箱11内铺的细沙或者海绵垫可以起缓冲作用，同时小球等物体不容易滚走。

另外，在做碰撞实验时，常用一个小球碰撞另一小球，两个小球一前一后地掉落在地面上，然后需要测量两个小球的距离，由于小球掉落在地面时受到惯性和弹力的作用，小球会弹开，从而无法准确测量小球掉落的初始位置。而本实施例的物理实验升降台，不仅可以将第二台面52调节成倾斜状，从而将一个小球放在第二台面52上，另一小球放置在水平的第一台面51上，小球之间碰撞即可完成实验，另一方向，将储物箱11从底座10中抽拉出，两个小球掉落在储物箱11内，储物箱11内铺的细沙或者海绵垫不仅可以起缓冲作用，而且细沙或者海绵垫上会留下小球掉落初始位置的痕迹，即可进行准确测量。

实施例3

本实施例是在实施例1的基础上进一步改进，具体地，如图1所示，所述第三台面53的前侧壁上开设有第一滑轨531、第二滑轨532及第三滑轨533，所述第一滑轨531、第二滑轨532以及第三滑轨533均包括相互平滑连接的a段滑轨和b段滑轨，所述第一滑轨531、第二滑轨532及第三滑轨533的a段滑轨均斜向下设置，且该a段滑轨与水平方向的夹角相等；所述第一滑轨531的b段滑轨水平设置，第二滑轨532和第三滑轨533的b段滑轨均斜向上设置，且第二滑轨532的b段滑轨与水平方向的夹角小于第三滑轨533，以上与水平方向的具体夹角可以根据实际情况定。在本实施例中，所述第一滑轨531、第二滑轨532及第三滑轨533的a段滑轨与水平方向的夹角为30°；第二滑轨532的b段滑轨与水平方向的夹角为45°；第三滑轨533的b段滑轨与水平方向的夹角为60°。

本实施例通过在第三台面设置第一滑轨531、第二滑轨532及第三滑轨533即可进行伽利略斜面实验。

实施例4

本实施例是在实施例1的基础上进一步改进，具体地，如图1-3所示，第一台面51上设有斜向上的定滑轮511。具体地，该定滑轮511朝向第一台面51的前侧设置，具体地，通过连接轴连接在定滑轮511的中心轴上，连接轴的另一端固定连接在第一台面51的前侧。

通过设置定滑轮511，可以采用该物理实验升降台进行加速度实验，即将一物体放置在第一台面51，然后通过绳索的一端连接该物体，绳索的另一端绕定滑轮连接在悬空另一物体上，即可完成加速度实验。

实施例5

本实施例是在实施例1的基础上进一步改进，具体地，如图1-3所示，所述安装板40的左右两端分别设有垂直方向上的固定杆41，该固定杆41上螺纹连接有水平方向上的固定螺栓42，该固定螺栓42朝向实验台面50的一端设有压板43。通过转动固定螺栓42，固定螺栓42前后移动，即可对放置在实验台面50的物体或者器材进行夹紧，进一步起固定作用，防止做物理实验时，实验台面50上的物体或者器材倾倒损坏。

实施例6

本实施例是在实施例1的基础上进一步改进，具体地，如图1-3所示，所述第一台面51的前侧壁上设有刻度线；在做碰撞实验时，将两个物体在第一台面51上对撞，通过该刻度线即可方便地测量碰撞后的物体的距离。所述第一台面51和第二台面52的右侧壁上分别设有刻度线，且第一台面51的刻度线的刻度值从第一台面51与第二台面52的连接端至第一台面51的前端依次增大，第二台面52的该刻度线的刻度值从第二台面52与第三台面53的连接端至第二台面52与第一台面51的连接端依次增大；

在做碰撞实验时，通过第二台面52上的刻度可以记录小球的起始位置，通过第一台面51上的刻度可以记录小球移动的距离。

实施例7

本实施例是在实施例1的基础上进一步改进，具体地，如图6所示，第一台面51和第二台面52的左右两端设有对称的滑轨512，该滑轨512内滑动设有夹板513，该夹板513为两个，且两个夹板513之间连接有弹性件514，该弹性件514位于滑轨512内。所述夹板513的底部设有卡座515，该卡座515卡设在滑轨512内；所述滑轨512的两端端部开设有横向槽516，所述卡座515能插入该横向槽516内或从该横向槽516内取出；所述滑轨512和横向槽516上还设有可拆卸的盖板517，该盖板517与滑轨512、横向槽516的形状及大小均相同。

通过设置夹板513可以对第一台面51和第二台面52放置的器材或者物体进行固定，防止倾倒损坏；同时在夹板513不使用时，还可以从第一台面51和第二台面52取下，并可以通过盖板517盖住滑轨512和横向槽516，减少滑轨512和横向槽516对其他物理实验的影响。

实施例8

本实施例是在实施例1的基础上进一步改进，具体地，所述支撑块44呈圆球状，通过点面接触，减小第一台面51转动时的阻力；底座10的下表面还安装有滑轮12，可以方便地移动该物理实验升降台；同时，该滑轮12上可以设置自锁装置，该自锁装置为现有技术，通过该自锁装置可以锁定和固定滑轮12。

以上仅是本发明的特征实施范例，对本发明保护范围不构成任何限制。凡采用同等交换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。