一种用于数学建模的教学仪器的制作方法

1.本发明涉及教学用具技术领域，特别是涉及一种用于数学建模的教学仪器。


背景技术：

2.数学建模，就是根据实际问题来建立数学模型，对数学模型来进行求解，然后根据结果去解决实际问题，其中数学模型是运用数理逻辑方法和数学语言建构的科学或工程模型，数学模型按照应用领域可分为生物学数学模型、医学数学模型、地质学数学模型、社会学数学模型、物理学数学模型、化学数学模型等。
3.在物理的平抛运动实验中，经常会用到数学模型，传统的平抛运动实验需要多次将实验小球放置于同一高度位置，以使得小球的初始重力势能相同，此过程依靠人手进行，不能保证每次实验小球的初始高度均一致；由于实验小球依靠自重自然下落，使得平抛运动整个实验过程用时极短，学生在确定小球的初始高度后，释放小球，小球即快速运动，此时学生要在最短时间内恢复状态，并集中精力观察小球的运动特性，这种方法造成了操作者的分心，大大降低了学生的观察效果，有的操作者甚至尚未看清小球的运动轨迹，小球已然完成平抛运动，使得实验效果并不良好。
4.自由落体运动实验也是物理教学中经典的实验之一，为探究自由落体运动的运动性质和规律，老师们常常借助于教学仪器，进行直观的演示，以加深学生的理解，其中自由落体实验和平抛运动实验虽然分属于两个物理实验，但两个实验之间具有共通性，如抛体/实验小球在运动过程中均只受重力作用、自由落体运动即平抛运动的竖直分运动，但现有的自由落体实验和平抛运动实验分别依靠于两种数学模型进行演示，且两种实验的操作过程都较为繁琐，两者不能良好的整合在一起，进行更直观的对比研究。


技术实现要素：

5.针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的在于提供一种用于数学建模的教学仪器，能够将自由落体实验和平抛运动实验有效地结合在一起，并且避免了学生进行平抛实验时的分心，使得学生可以集中精力观察抛体的运动规律，且实验中操作工序少，减少了学生的劳动量，节省了实验时间。
6.其解决的技术方案是，一种用于数学建模的教学仪器，包括基台，其特征在于，基台上有竖直的支柱，支柱上放置有由左上方至右下方倾斜的第一管道，第一管道的右端固定有横向设置的第二管道，第一管道的左端铰接有固定连接在基台上的弯曲的第三管道，第三管道的自由端沿横向设置并与第一管道异面，基台上固定有立板，立板的板面沿横向设置，立板上设有坐标；第一管道的前侧壁上固定有沿第一管道长度方向设置的滑轨，滑轨上滑动配合有滑块，滑块和滑轨之间连接有推力弹簧，推力弹簧给予滑块向左上方滑动的力，滑块和基台之间铰接有液压缸；第一管道内有匹配的锁位门，锁位门下端滑动穿过第一管道并伸至第一管道下方，锁位门和第一管道之间连接有复位弹簧，液压缸的缸筒上固定有沿缸筒的长
度方向设置的导轨，导轨上滑动配合有导块，导块和锁位门之间铰接有连杆；第二管道的下端开口并铰接有与开口相匹配的门板，滑轨和门板之间连接有开合机构，门板下方有连接在基台上的测量装置。
7.优选的，所述的门板的左端和第二管道的下端之间经沿前后方向设置的销轴铰接，开合机构包括限位滑动连接在滑轨上并沿滑轨的长度方向设置的齿条，齿条和滑块之间沿滑轨的长度方向对应，齿条上啮合有转动安装在滑轨上的齿轮，门板与第二管道之间的铰接轴与齿轮同轴，齿轮和滑轨之间连接有扭簧，齿轮和门板的右端之间固定连接有传动杆件。
8.优选的，所述的基台上铰接有由左上至右下方倾斜的导引滑道，导引滑道与第三管道的自由端共处同一平面内，导引滑道的左端和基台之间连接有竖直的减震弹簧。
9.优选的，所述的基台上连接有传送管道，传送管道的上下两端分别与第三管道的右端、导引滑道的右端接触并相通，传送管道上安装有输送装置，第一管道中锁位门右侧的区域内、第二管道内、传送管道内均排列有多个小球。
10.优选的，所述的第一管道上滑动插装有两个板面垂直于第一管道的长度方向的步进门，步进门置于锁位门的左侧，两个步进门之间上下错位且两个步进门之间沿第一管道长度方向的距离等于小球的直径，步进门上铰接有联动杆，两个联动杆之间铰接有曲轴，曲轴转动时，带动联动杆做平面运动，联动杆带动步进门滑动，两个步进门交替控制第一管道的通断，曲轴由安装在第一管道上的动力电机驱动。
11.由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点；1.本发明通过控制液压缸中活塞杆的伸缩控制平抛运动和自由落体两种实验的启闭，操作简单，工序少，自动化程度高，同时实现了两种实验的整合，在教学中可以将两种实验放在一起做，节约了实验时间，减少了操作步骤，避免了实验仪器的多次搬运；且不论是平抛运动实验还是自由落体实验，小球的下落均是自动进行的，避免了人手直接控制小球的下落，减少了实验误差，同时在此过程中，本装置给予了操作者充足的时间观察小球的运动轨迹，避免出现操作者一边控制小球的下落，一边观察小球的运动轨迹的现象，进而避免了操作者的分心。
12.2.本发明在平抛运动实验时，多个小球间歇下落，增加了平抛运动实验的直观性和连续性，而联动杆、曲轴、步进门的设计使得多个小球的下落高度一致，且均是由静止状态下落，满足了现有教学中平抛运动实验的实验条件。
13.3.本发明在自由落体实验时，利用小球的自重将单次做自由落体实验的小球数量控制为一个，避免了出现多个小球一起下落，导致测量混乱的现象，体现了控制变量的实验原则，同时多个小球同步下落，多个小球之间也会出现相互干涉的现象，进而导致实验数据不准确，而本发明中的第一管道的倾斜设置即巧妙地解决了这一问题。
附图说明
14.图1为本发明的主视图。
15.图2为本发明的轴测图。
16.图3为本发明的图2中a的放大图。
17.图4为本发明的图2中c的放大图。
18.图5为本发明的第一管道至液压缸部分的立体图。
19.图6为本发明的图5中b的放大图。
20.图7为本发明的第一管道部分的立体剖面图。
21.图8为本发明的转送壳部分的内部结构图。
22.图9为本发明的光电门部分的立体图。
23.图10本发明的齿条至门板部分的立体图。
24.图11本发明的立体图。
25.附图标注：1
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基台、2
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支柱、3
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第一管道、4
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第二管道、5
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第三管道、6
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支撑住、7
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立板、8
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滑轨、9
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滑块、10
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推力弹簧、11
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液压缸、12
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支架、13
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锁位门、14
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挡板、15
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弹簧框、16
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复位弹簧、17
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导轨、18
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导块、19
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连杆、20
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门板、21
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齿条、22
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延伸杆、23
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齿轮、25
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传动杆件、26
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导引滑道、27
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支撑架、28
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减震弹簧、29
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限位绳、30
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传送管道、31
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小球、32
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步进门、33
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联动杆、34
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曲轴、35
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动力电机、36
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转送壳、37
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转送轴、38
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球槽、39
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输送电机、40
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滑移架、41
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光电门、42
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调节齿条、43
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调节齿轮、44
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调节蜗轮、45
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调节蜗杆、46
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转柄、47
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立柱、48
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海绵块、49
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导板、50
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汇集框、51
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刻度、52
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凸起。
具体实施方式
26.以下结合附图1
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11对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
27.实施例1，一种用于数学建模的教学仪器，包括基台1，基台1上有竖直的支柱2，支柱2上放置有由左上方至右下方倾斜的第一管道3，第一管道3的右端固定有横向设置的第二管道4，第一管道3和第二管道4平滑连接并相通，第一管道3的左端经沿前后方向设置的销轴铰接有弯曲的第三管道5，第三管道5和基台1之间经竖直的支撑柱6固定连接，第三管道5的自由端沿横向设置并与第一管道3异面（具体为第三管道5的自由端置于第一管道3的前方），基台1上固定有立板7，立板7的板面沿横向设置，立板7的板面上平铺设有坐标；第一管道3的前侧壁上固定有沿第一管道3长度方向设置的滑轨8，滑轨8上滑动配合有滑块9，初始状态时滑块9置于滑轨8的左端（即行程始端/极限位置），滑块9的右端和滑轨8的右端之间连接有推力弹簧10，推力弹簧10给予滑块9向左上方滑动的力，滑块9和基台1之间铰接有液压缸11（具体为基台1上固定有竖直的支架12，滑块9和支架12之间有由左上方至右下方倾斜的液压缸11，液压缸11的活塞杆的自由端与滑块9经沿前后方向的销轴铰接，液压缸11的缸筒与支架12之间经沿前后方向设置的销轴铰接），所述液压缸11为双作用活塞式液压缸11，液压缸11外接驱动单元；第一管道3内有匹配的锁位门13，锁位门13位于第一管道3的中部 ，锁位门13所在的平面与第一管道3的长度方向垂直，锁位门13将第一管道3封堵，锁位门13下端滑动穿过第一管道3并伸至第一管道3下方，锁位门13的下端有与第一管道3下壁面贴合的挡板14，第一管道3的下壁面上固定有对置于锁位门13前后两侧的弹簧框15，弹簧框15的长度方向垂直于第一管道3的长度方向，弹簧框15的横截面形状呈半“口”字型，两个弹簧框15之间存有空隙，挡板14置于两个弹簧框15所容纳的空间内并与两个弹簧框15滑动配合，弹簧框15的底端和挡板14的下端之间固定连接有复位弹簧16，复位弹簧16沿弹簧框15的长度方向设置，挡板14受到外力作用并被拉动时，挡板14带动锁位门13逐渐从第一滑道内滑出，同时挡板14在两个弹簧框15所组成的空间内滑动并压缩复位弹簧16，当上述外力消失后，挡板14在复位弹簧16的弹力作用下复位，即挡板14重新与第一管
道3的下壁面贴合，液压缸11的缸筒上固定有沿缸筒的长度方向设置的导轨17，导轨17上滑动配合有导块18，初始状态时，导块18位于导轨17的右下端（即导块18的行程始端），导块18和锁位门13之间铰接有连杆19（具体为导块18和锁位门13之间有倾斜的连杆19，连杆19下端和导块18之间经沿前后方向设置的销轴铰接，连杆19上端伸入两个弹簧框15之间的空隙内并与锁位门13上的挡板14经沿前后方向设置的销轴铰接）；第二管道4的下端开口并铰接有与开口相匹配的门板20（具体为第二管道4的下端开口，开口处匹配有将开口封堵的门板20，门板20的左端和第二管道4的下端之间经沿前后方向设置的销轴铰接），门板20水平设置，滑轨8和门板20之间连接有开合机构，门板20下方有连接在基台1上的测量装置。
28.实施例2，在实施例1的基础上，开合机构包括沿滑轨8的长度方向设置的齿条21，齿条21与滑轨8之间沿滑轨8的长度方向限位滑动连接，齿条21位于滑轨8的左部，齿条21和滑块9之间沿滑轨8的长度方向对应，齿条21的左端固定有沿齿条21的长度方向设置的延伸杆22，齿条21上啮合有轴线沿前后方向设置的齿轮23，齿轮23转动安装在滑轨8上，门板20与第二管道4之间的铰接轴（即两者之间的销轴）与齿轮23同轴，齿轮23和滑轨8之间固定连接有与齿轮23同轴的扭簧，齿轮23和门板20的右端之间固定连接有传动杆件25。
29.实施例3，在实施例1的基础上，基台1上铰接有由左上至右下方倾斜的导引滑道26（具体为基台1上方有由左上至右下方倾斜的导引滑道26，导引滑道26和基台1之间有竖直的支撑架27，支撑架27下端固定在基台1上，支撑架27上端和导引滑道26的右部经沿前后方向设置的销轴铰接），导引滑道26置于第三管道5的下方，导引滑道26与第三管道5的自由端共处同一平面内，导引滑道26的左端/进口和第三管道5的自由端/出口上下对应，导引滑道26的左端和基台1之间连接有竖直的减震弹簧28，导引滑道26的右端和基台1之间连接有限位绳29，导引滑道26置于坐标前方。
30.实施例4，在实施例3的基础上，基台1上固定连接有传送管道30，传送管道30的上端和第二管道4的右端接触并对位相通，传送管道30的上部向左上方倾斜，传送管道30的下端和导引滑道26的右端接触并对位相通，传送管道30上安装有输送装置，第一管道3中锁位门13右侧的区域内、第二管道4内、传送管道30内依次紧密排列有多个可滚动的小球31，第二管道4的空间大小刚好可容纳一个小球31。
31.使用时，启动驱动单元，液压杆的活塞杆伸出，活塞杆给予滑块9左上方的推力，此时滑块9已经位于滑轨8的左端，即滑块9在滑轨8上已然处于向左上方运动的极限位置，滑块9带动滑轨8绕第一管道3和第三管道5的铰接轴转动，滑轨8带动第一管道3绕其自身的铰接轴转动，第一管道3带动第二管道4转动，同时，第一管道3的转动使得第一管道3和固定在缸筒上的导轨17之间的夹角逐渐增大，即第一管道3和导轨17之间的开度逐渐增大，进而引发部件之间的相对运动，具体为：第一管道3的转动带动弹簧框15转动，弹簧框15带动复位弹簧16、挡板14、锁位门13转动，锁位门13带动连杆19做平面运动，连杆19带动导块18在导轨17上滑动，当导块18运动至行程末端（即导轨17的左上端）时，导块18滑动至极限位置，受到导轨17长度限制，导块18不能继续滑动，此时第一管道3已经转过一定角度，第一管道3的状态已经转变为由右上方向左下方倾斜，之后液压缸11上的活塞杆继续伸出时，第一管道3继续转动，但此时导块18不能继续滑动，连杆19上与导块18铰接的一端不能移动，只能转动，经连杆19的传递，连杆19给予挡板14沿杆长方向的拉力，所述拉力分解为沿第一管道3
长度方向的分力和沿弹簧框15长度方向的分力，所述沿弹簧框15长度方向的分力带动挡板14在弹簧框15内滑动，挡板14压缩复位弹簧16，挡板14带动锁位门13从第一管道3内滑出，第一管道3内的封堵条件解除，第一管道3中锁位门13右侧的区域内、第二管道4的多个小球31在自重作用下由右上方向左下方滚动，并依次进入第三管道5内，为便于描述，将第一管道3中锁位门13右侧的区域内的多个小球31指定为a类多个小球31。
32.a类多个小球31由第三管道5的自由端/出口沿横向滚出（即平抛），a类多个小球31在第三管道5和导引滑道26之间的空间内做平抛运动，其后的立板7上的坐标作为小球31运动轨迹的坐标参照，在此过程中可使用外置的频闪相机以坐标为背景拍摄小球31的平抛运动轨迹，立板上的坐标为照片图像上的坐标参照，设置多个小球31同步做平抛运动，增强了实验的直观性和连续性，加深了学生的理解与认知。
33.a类多个小球31完成平抛运动后依次落入导引滑道26内并沿着导引滑道26的路径方向滑动至传送管道30内，至此，第一次实验结束；当小球31下落至导引滑道26上时，会产生较大的冲击力，减震弹簧28用于对该冲击力进行减震缓冲，防止部件之间的物理损伤与机械破坏，当导引滑道26上的小球31积聚过多时，其下落的冲击力和重力会克服减震弹簧28的弹力并使导引滑道26产生大幅度偏转，进而使导引滑道26的状态转变为由右上方向左下方倾斜，而限位绳29则起到了限制导引滑道26的偏转角度的作用，使得导引滑道26处于最大偏转角度时依旧保持由左上方向右下方倾斜的姿态。
34.当装置复位时，将活塞杆逐渐收回缸筒内，第一管道3随之逐渐反转，活塞杆在收回的过程中，有带动滑块9在滑轨8上滑动的趋势，即滑块9与滑轨8的相对位置可能改变，但因为滑块9和滑轨8之间设置了推力弹簧10，推力弹簧10给与滑块9的力使得滑块9始终位于行程始端/极限位置，即滑块9在推力弹簧10的作用下不能在滑轨8上滑动，滑块9与滑轨8的相对位置也始终保持着稳定状态，防止滑块9提前触碰到延伸杆22，驱动齿条21运动，对后续运动造成影响，当活塞杆复位后，各部件均复位；启动输送装置，传送管道30内的多个小球31依次由传送管道30的上端/出口进入第二管道4的右端/进口内，多个小球31在输送装置的动力作用下，依次挤压进入第一管道3内，当首个小球31与复位后的锁位门13接触后，关闭输送装置。
35.若需进行多组平抛实验，重复上述步骤即可；当要进行自由落体实验时，以初始状态时的各部件为起点描述，启动输送装置，使使输送装置反向运转，第一管道3中锁位门13右侧的区域内的多个小球31在自重的作用下依次挤压，由第二管道4的右端进入传送管道30的上端，当最后一个小球31进入第二管道4内（即该小球31滚至门板20正上方）时，由于第一管道3内已经没有小球31，因此该小球31不受其它小球31的挤压力，而第二管道4又沿横向设置，其上的门板20水平设置，该小球31不会自由滚动，此时启动驱动单元，液压缸11的活塞杆收回，因为第一管道3受到支柱2的阻挡，第一管道3不能在活塞杆的带动下反向转动，活塞杆带动滑块9在滑轨8上滑动，滑块9逐渐向滑轨8的右下方滑动，当滑块9触碰到延伸杆22并推动延伸杆22滑动时，延伸杆22带动齿条21滑动，齿条21带动齿轮23转动，齿轮23使扭簧扭转并产生扭力，齿轮23带动传动杆件25转动，传动杆件25带动门板20转动，门板20将开口打开，上述最后一个小球31由开口处下落，进行自由落体运动，之后小球31进入测量装置中，完成数据测量；当自由落体实验结束装置复位时，活塞杆逐渐与延伸杆22脱离接触，齿轮23在扭簧扭力作用下复位，带动传动杆件25复位，传动杆件25带动门板20复位，门
板20重新封闭开口。
36.上述锁位门13在第一滑道转动设定角度时开启，实现了小球31的自动下落，避免了人手控制小球31的开始下落时间及初始高度，使得操作者/学生有充足的时间集中注意力观察小球31的平抛轨迹，且每次实验时上述a类多个小球31的初始高度均相同，实现了控制变量的实验效果，活塞杆的收回与伸出，分别控制着平抛运动和自由落体运动的自动进行，避免了人手的参与，减少了实验误差。
37.实施例5，在实施例1的基础上，第一管道3上滑动插装有两个步进门32，步进门32的板面垂直于第一管道3的长度方向，步进门32置于锁位门13的左侧，步进门32由管道的上壁面滑出或滑进管道，两个步进门32之间上下错位且两个步进门32之间沿第一管道3长度方向的距离等于小球31的直径，步进门32上铰接有联动杆33，两个联动杆33之间铰接有曲轴34，曲轴34转动时，带动联动杆33做平面运动，联动杆33带动步进门32滑动，两个步进门32交替控制第一管道3的通断，曲轴34由安装在第一管道3上的动力电机35驱动。
38.为便于表述，将两个步进门32中靠近锁位门13的一个称为a步进门32，其中远离锁位门13的一个步进门32称为b步进门32。
39.实施例5在使用时，在锁位门13开启之前，首先启动动力电机35，动力电机35转动，带动曲轴34转动，经联动杆33的传递，两个步进门32交替滑动（具体为当其中一个步进门32开始进入第一管道3内并逐渐封堵第一管道3时，另一步进门32开始离开第一管道3并逐渐解除自身对第一管道3的封堵），之后锁位门13开启时，a类多个小球31依次进入两个步进门32之间的区域，由于两个步进门32之间沿第一管道3长度方向的距离等于小球31的直径，因此两个步进门32之间的空间只够容纳一个小球31，首先，a类多个小球31依次滚动至a步进门32的位置，沿滚动路线方向位于最前侧的小球31触碰到a步进门32，之后a步进门32开启，该小球31进入两个步进门32之间的区域，因为此时b步进门32正在关闭，所以该小球31受到b步进门32的阻挡，不能从两个步进门32之间的区域内脱离，当所述b步进门32开启时，该小球31逐渐在自重作用下从两个步进门32之间的区域滚出，同时a步进门32逐渐关闭，后续的小球31被a步进门32阻挡不能进入两个步进门32之间的区域，这样设置将两个步进门32之间的小球31与后续小球31隔绝开，避免了后续小球31对两个步进门32之间的小球31的干涉，防止两个步进门32之间的小球31受到后续小球31的挤压而在释放时获得初始动能；这样设置使得a类多个小球31并非紧密挤压在一起向下运动（这样需将a类多个小球31做为一个整体分析），使得a类多个小球31在做平抛运动时彼此之间留有空间，即a类多个小球31呈间歇式做平抛运动，且a类多个小球31均是从同一高度由静止状态开始做平抛运动，满足平抛运动的条件， a类多个小球31在立板7的坐标前依次间断平抛落下，构成了一条平抛运动轨迹，使得实验更加直观和连续。
40.实施例6，在实施例4的基础上，传送管道30的下部沿横向设置，所述的输送装置包括固定在传送管道30下部的转送壳36，转送壳36形状为轴线沿前后方向设置的空心柱体，转送壳36的轴线和传送管道30的轴线共面，转送壳36内部空间的轴向尺寸等于小球31的直径，转送壳36的左右两端与传送管道30相通，转送壳36上同轴转动连接有置于转送壳36内的转送轴37，转送轴37上开有与与小球31匹配的球槽38，球槽38与转送壳36内壁之间的空间刚好可容纳一个小球31，转送壳36的右上部固定有与传送管道30对应的限位块，小球31由导引滑道26进入传送管道30内，再由传送管道30进入转送壳36内并与球槽38接触时，转
动转送轴37，转送轴37带动小球31运动，小球31中一部分与转送轴37紧密贴合，小球31中另一部分与转送壳36的内壁紧密贴合，当小球31到达转送壳36右部时，在限位块的阻挡作用下进入传送管道30内；转送轴37一端伸出转送壳36并由安装在基台1上的输送电机39驱动，当输送电机39关闭时，已经输送进入传送管道30内的小球31在自身重力的作用下不能驱动转送轴37反转，因此，转送轴37、转送壳36构成的机构具有自锁性。
41.实施例7，在实施例1的基础上，基台1上固定有竖直的滑移架40，所述的测量装置包括置于门板20正下方并竖直滑动连接在滑移架40上的两个光电门41，光电门41水平设置，光电门41上固定连接有竖直的调节齿条42，两个调节齿条42上的齿相对设置并均位于两个光电门41之间（具体为两个调节齿条42上的齿相对设置，两个调节齿条42均位于两个光电门41之间的竖向区域内），两个调节齿条42之间有轴线沿前后方向设置的调节齿轮43，调节齿轮43转动安装在基台1上，两个调节齿条42分别与调节齿轮43啮合，调节齿轮43上同轴固定连接有调节蜗轮44，调节蜗轮44上匹配有转动安装在基台1上的调节蜗杆45，调节蜗杆45上同轴固定连接有转柄46。
42.使用时，转动转柄46，带动调节蜗杆45转动，调节蜗杆45带动调节蜗轮44转动，调节蜗轮44带动调节齿轮43转动，调节齿轮43带动两个调节齿条42相互靠近或相互远离，两个调节齿条42带动两个光电门41相互靠近或相互远离，进而调节两个光电门41之间的距离，当上述距离调节完成后，因为蜗轮蜗杆的传动自锁性，两个光电门41自动定位/锁止，并不会在自身重力作用下而复位。
43.实施例8，在实施例7的基础上，基台1上固定有置于光电门41正下方的竖直的立柱47，立柱47上表面固定有呈楔形的海绵块48，海绵块48的楔形面由右上方向左下方倾斜，海绵块48的楔形面上铺设有硬质的导板49，导板49左侧有固定在基台1上的汇集框50，门板20上的小球31落入导板49上时，导板49引导小球31进入汇集框50中。
44.实施例9，在实施例7的基础上，滑移架40上开有与两个光电门41对应的刻度51，刻度51用于测量两个光电门41之间的距离。
45.门板20将开口打开后，第二管道4内门板20上方的小球31开始下落，上述小球31经两个光电门41落入导板49上，海绵块48自身柔软弹性的材质起到了良好的缓冲效果，导板49引导小球31进入汇集框50内，完成自由落体实验。
46.小球31经过两个光电门41时，两个光电门41对其测速，其基本原理为：物体匀加速运动中/自由落体运动中，物体在极短时间内的平均速度大小可近似等同于该时刻的瞬时速度大小，利用公式v＝d/
△
t，可计算出小球31经过两个光电门41时的瞬时速度，再由物理学匀变速直线运动的速度与位移的关系公式，可求出重力加速度g。
47.实施例10，在实施例4的基础上，导引滑道26上和传送管道30相通的一端呈向传送管道30延申的收聚状，这样设置便于引导小球31进入传送管道30内。
48.实施例11，在实施例1的基础上，门板20的底面右端设有凸起52，凸起52用于防止第二管道4随第一管道3偏转时，第二管道4内的小球31滑出。
49.实施例12，在实施例6的基础上，所述的弹簧框15的内壁上安装有与挡板14匹配的接触式位置传感器、锁位门13的右侧面上安装有与小球31对应的压力传感器，基台1上装有处理器，接触式位置传感器、压力传感器、液压缸11的外接驱动单元、输送电机39分别与处理器连接。
50.挡板14在弹簧框15内滑动时，带动锁位门13逐渐从第一管道3内脱离，当锁位门13从第一管道3内完全脱离后，挡板14触发接触式位置传感器，接触式位置传感器发出信号，传递给处理器，处理器信号处理完成后，控制液压缸11的外接驱动单元关闭，液压缸11的活塞杆停止运动，第一管道3自动停止，a类多个小球31得以在初始高度滚落；当输送电机39启动并向第一管道3内输送小球31时，第一管道3中锁位门13右侧区域内的小球31数量逐渐增多，当第一管道3中锁位门13右侧区域内填满小球31时，其中靠近锁位门13的小球31与锁位门13上的压力传感器接触，该小球31作用在压力传感器上的压力逐渐增大，当压力增大到设定值时，压力传感器传递给处理器的信号经处理器处理，处理器控制输送电机39关闭，停止输送小球31。
51.本发明使用时，进行平抛实验时，首先启动输送电机39，对第一管道3内输送小球31，当小球31填满第一管道3中锁位门13右侧区域时，启动液压缸11，使活塞杆伸出，进行平抛运动，当要进行自由落体实验时，使输送电机39反转，使得第一管道3内没有小球31，只有第二管道4内存有一个小球31，启动液压缸11，使活塞杆收回，带动滑块9在滑轨8上向右滑动，经延伸杆22、齿条21、齿轮23的传递，门板20打开，小球31开始自由落体运动。
52.以上所述是结合具体实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施仅局限于此；对于本发明所属及相关技术领域的技术人员来说，在基于本发明技术方案思路前提下，所作的拓展以及操作方法、数据的替换，都应当落在本发明保护范围之内。