一种大学物理教学用演示器具

1.本实用新型涉及演示器具领域，具体涉及一种大学物理教学用演示器具。


背景技术：

2.在大学物理教学中，往往需要用到一些演示器具进行物理实验，尤其是碰撞运动实验器具更是物理教学过程中常用的碰撞实验教学仪器，但是，目前使用教学演示用的碰撞运动实验器在实际使用过程中仍存在一些问题，例如其轨道大多是固定安装在底座上，其高度难以进行调节，因此导致其在实验过程中，只能进行单一高度的实验，导致其实验数据不够充分，且现有的演示器具在实验时，难以将碰撞时产生的能量变化进行直观的展示出来，因此大大影响了演示器具的使用效果。


技术实现要素：

3.本实用新型目的在于提供一种大学物理教学用演示器具，用于解决上述背景技术中提出的轨道高度不可调节，造成实验数据不充分，且难以将碰撞时产生的能量变化进行直观的展示出来，影响演示器具使用效果的问题。
4.本实用新型通过下述技术方案实现：
5.一种大学物理教学用演示器具，用于碰撞试验演示教学，包括底座和安装在底座上的演示组件，所述演示组件由碰撞机构和受力机构组成；
6.所述碰撞机构包括水平轨道、柔性过渡轨道、倾斜轨道和电动推杆，所述水平轨道沿底座的长度方向铺设、且长度方向一端与柔性过渡轨道相连接，所述柔性过渡轨道呈弧形、且远离水平轨道的一端与倾斜轨道相连接，所述倾斜轨道远离柔性过渡轨道的一端倾斜向上设置、且底部与电动推杆输出端的活塞杆相铰接，所述电动推杆的底端与底座相铰接，所述电动推杆与倾斜轨道和底座之间形成三角形结构；
7.所述受力机构包括蓄水筒、活塞推板、连杆、碰撞板和竖直通管。
8.进一步地，所述蓄水筒共轴设置在水平轨道长度方向另一端，所述活塞推板滑动设置在蓄水筒的内部、并与蓄水筒相适配，所述连杆设置在活塞推板一侧、且长度方向一端活动贯穿至蓄水筒的外部并与所述碰撞板一侧面相连接，所述竖直通管的底端与蓄水筒远离水平轨道的一端相连通，且所述竖直通管的外表面沿其长度方向设有刻度尺。
9.优选地，所述活塞推板另一侧面与所述蓄水筒内部之间的空腔内蓄有荧光标记液，所述竖直通管的口径尺寸小于蓄水筒的口径尺寸。
10.进一步地，所述倾斜轨道的上端外表面位置处设有碰撞球，所述倾斜轨道的上端底部位置处还设有用于阻挡碰撞球的挡板，所述挡板顶端竖直向上贯穿至倾斜轨道的上部，所述挡板的底端一侧通过长条弹簧与倾斜轨道底部相连接，所述长条弹簧的长度方向与挡板的高度方向相平行，且所述长条弹簧初始状态为自由状态。
11.进一步地，所述水平轨道、柔性过渡轨道和倾斜轨道之间一体成型，且所述水平轨道、柔性过渡轨道和倾斜轨道的截面均呈u型。
12.进一步地，所述底座的顶部与电动推杆的底端之间通过支撑铰接座相铰接。
13.本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
14.(1)在本实用新型中，巧妙地设有水平轨道、柔性过渡轨道、倾斜轨道和电动推杆，由于水平轨道、柔性过渡轨道和倾斜轨道之间一体成型，且倾斜轨道的底部与电动推杆输出端的活塞杆相铰接，同时电动推杆的底端与底座相铰接，因此当使用者在使用该演示器具进行教学演示时，可启动电动推杆，以使电动推杆进行伸缩动作，从而使电动推杆通过自身的伸缩动作推动倾斜轨道通过柔性过渡轨道进行上下翻转，以此实现对倾斜轨道的高度进行上下调节，从而利于演示器具进行不同高度的碰撞试验，以使其实验数据更加充分，并使演示器具的演示效果更好。
15.(2)在本实用新型中，巧妙地设有受力机构，由于受力机构包括蓄水筒、活塞推板、连杆、碰撞板和竖直通管，且蓄水筒共轴设置在水平轨道长度方向另一端，而活塞推板位于蓄水筒的内部，并且其一侧面通过延伸至蓄水筒外部的连杆与碰撞板相连接，因此在本方案中，蓄水筒、活塞推板、连杆和碰撞板之间就形成了一个活塞注射器结构，而竖直通管的底端与蓄水筒远离水平轨道的一端相连通，且竖直通管的口径尺寸小于蓄水筒的口径尺寸，并且竖直通管的外表面还设有刻度尺，同时蓄水筒的内部还蓄满有荧光标记液，因此当使用者在使用该演示器具进行碰撞试验演示时，碰撞球可在重力加速度的作用下依次通过倾斜轨道、柔性过渡轨道和水平轨道滑下，并对碰撞板进行碰撞，而在碰撞球撞击到碰撞板时，其可推动碰撞板向前移动，以使碰撞板前移后通过连杆推动活塞推板前移，进而使活塞推板前移后对蓄水筒内的荧光标记液进行挤压前推，以促使荧光标记液进入至竖直通管内，并在竖直通管内进行上升，以此使用者即可通过荧光标记液在竖直通管内的液面高度变化将碰撞试验时产生的碰撞力度的大小进行直观的展示出来，从而大大改善演示器具的使用效果。
附图说明
16.此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：
17.图1为本实用新型结构示意图；
18.图2为本实用新型结构示意图(倾斜轨道高度变化后)；
19.图3为本实用新型结构示意图(碰撞球与碰撞板撞击后)；
20.图4为本实用新型倾斜轨道高度调节示意图；
21.图5为本实用新型水平轨道截面结构示意图。
22.上述附图中，附图标记对应的部件名称如下：
23.1、底座；10、支撑铰接座；2、演示组件；3、碰撞机构；30、水平轨道；31、柔性过渡轨道；32、倾斜轨道；320、碰撞球；321、挡板；33、电动推杆；4、受力机构；40、蓄水筒；41、活塞推板；42、连杆；43、碰撞板；44、竖直通管；440、刻度尺。
具体实施方式
24.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本
实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
25.首先，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
26.实施例
27.如图1至图5所示，本实施例提供一种大学物理教学用演示器具，包括底座1和安装在底座1上的演示组件2，演示组件2由碰撞机构3和受力机构4组成；碰撞机构3包括水平轨道30、柔性过渡轨道31、倾斜轨道32和电动推杆33，水平轨道30沿底座1的长度方向铺设、且长度方向一端与柔性过渡轨道31相连接，柔性过渡轨道31呈弧形、且远离水平轨道30的一端与倾斜轨道32相连接，倾斜轨道32远离柔性过渡轨道31的一端倾斜向上设置、且底部与电动推杆33输出端的活塞杆相铰接，电动推杆33的底端与底座1相铰接，电动推杆33与倾斜轨道32和底座1之间形成三角形结构；当使用者在使用该演示器具进行教学演示时，可启动电动推杆33，以使电动推杆33启动后进行伸缩动作，从而使电动推杆33通过自身的伸缩动作推动倾斜轨道32通过柔性过渡轨道31进行上下翻转，以此实现对倾斜轨道32的高度进行上下调节，从而利于演示器具进行不同高度的碰撞试验，以使其实验数据更加充分，并使演示器具的演示效果更好。
28.其中，受力机构4包括蓄水筒40、活塞推板41、连杆42、碰撞板43和竖直通管44，蓄水筒40共轴设置在水平轨道30长度方向另一端，活塞推板41滑动设置在蓄水筒40的内部、并与蓄水筒40相适配，连杆42设置在活塞推板41一侧、且长度方向一端活动贯穿至蓄水筒40的外部并与碰撞板43一侧面相连接，竖直通管44的底端与蓄水筒40远离水平轨道30的一端相连通，且竖直通管44的外表面沿其长度方向设有刻度尺440，同时在活塞推板41另一侧面与蓄水筒40内部之间的空腔内蓄有荧光标记液，竖直通管44的口径尺寸小于蓄水筒40的口径尺寸，因此，在本方案中，蓄水筒40、活塞推板41、连杆42和碰撞板43之间就形成了一个活塞注射器结构，以此在演示器具进行碰撞试验演示时，碰撞板43在受到撞击后，碰撞板43可通过连杆42推动活塞推板41在蓄水筒40内进行移动，并对蓄水筒40内的荧光标记液进行挤压前推，以促使荧光标记液进入至竖直通管内，并在竖直通管内进行上升，以此使用者即可通过荧光标记液在竖直通管内的液面高度变化将碰撞试验时产生的碰撞力度的大小进行直观的展示出来，以此大大改善演示器具的使用效果，而在这里，申请人需要说明的是，本方案仅仅是一种教学用演示器具，因此其主要目的仅在于将物理规律进行简单演示出来(也就是通过竖直通管44内液面高度的变化将碰撞时产生的碰撞力进行显示出来)，以便于学生进行观看。
29.具体请参阅图1、图2和图3所示，倾斜轨道32的上端外表面位置处设有碰撞球320，倾斜轨道32的上端底部位置处还设有用于阻挡碰撞球320的挡板321，挡板321顶端竖直向上贯穿至倾斜轨道32的上部(也就是在本方案中，在倾斜轨道32的上部对应挡板321位置处开设有与挡板321相适配的缝隙，而挡板321可通过缝隙进行滑动)，挡板321的底端一侧通过长条弹簧与倾斜轨道32底部相连接，长条弹簧的长度方向与挡板321的高度方向相平行，且长条弹簧初始状态为自由状态；当使用者在进行碰撞演示时，将倾斜轨道32调节至适宜高度后，使用者可向下拉动挡板321，以使挡板321顶端向下滑动，并解除对碰撞球320的限
位，以使碰撞球320通过倾斜轨道32下滑，而由于挡板321在下移时会对长条弹簧进行压缩，因此当使用者松快挡板321后，长条弹簧可在自身弹性恢复力的作用下推动挡板321复位，以此便于后续对碰撞球320进行限位阻挡；这里需要说明的是，申请人并未对碰撞球320材料进行特殊限定，使用者可以根据实际情况选用铸铁、合金钢等各种金属材料制成，但是本方案优选采用不锈钢，因为主要是考虑不锈钢具有良好的耐用性，以此能满足碰撞球320长时间的碰撞使用。
30.具体请参阅图1、图2、图3和图5所示，水平轨道30、柔性过渡轨道31和倾斜轨道32之间一体成型，且水平轨道30、柔性过渡轨道31和倾斜轨道32的截面均呈u型，一体成型有助于平轨道30、柔性过渡轨道31和倾斜轨道32之间连接处更为平滑，避免碰撞球320滚动至连接处出现弹跳，而轨道截面均呈u型，便于其对碰撞球320进行引导限位，避免碰撞球320滚动时出现脱轨现象。
31.具体请参阅图1、图2、图3和图4所示，底座1的顶部与电动推杆33的底端之间通过支撑铰接座10相铰接，支撑铰接座10的设置，有助于对电动推杆33进行支撑，使电动推杆33能更好的安装在底座1上，并且能满足电动推杆33自身具有一定活动性，以使电动推杆33能更好的推动倾斜轨道32进行高度调节。
32.以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。