一种物理实验力学滑块

技术领域

本发明涉及物理教具技术领域，具体涉及一种物理实验力学滑块。

背景技术

物理是一门以观察和实验为基础的自然科学，物理学的实验基础、理论体系及研究方法在学生智能结构的发展中占有非常重要的地位。由于物理本身比较抽象，如若能在物理实验教学中培养学生的发散思维和创造能力，则对学生认知能力的提高，创造能力的萌发都将起着强有力的作用，因此很多学生专门设置了物理实验课程，在学生对相关物理元器件的操作过程中，提高了学生对相关元器件的认知能力和动手能力，进而提高了学生对物理课程的兴趣。

在物理实验力学实验中，需要用到拉力计拉动滑块，通过读取拉力计上刻度盘上的数值得出相应的拉力值。在物理实验力学考试中，则是由老师观察学生的操作，从而来评定物理实验分数。

目前大多的力学力学实验，存在以下问题：

① 物理实验力学考试中，需由老师观察学生的操作，来给定实验分数，评分效率低，且存在误判的可能性；

② 目前的滑块大多有木块简单加工而成，外观粗糙；

③ 物理力学实验中，学生拉动滑块的运动轨迹，运动速度，运动距离，无法通过智能的方法检测；

④ 物理力学实验中，学生拉动滑块是否规范，只能通过人眼判别，无法通过智能的方法检测。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种结构简单、设计合理、使用方便的物理实验力学滑块。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：它包含外壳、载物盘、重力传感器、连接块、第四电路板、电池、第一电路板、第二电路板、第三电路板、第一透镜、第二透镜、第三透镜、盖板、无线感应线圈、磁铁；所述外壳包括拉钩、第一滑面、第二滑面、第三滑面、第四滑面、磁铁安装位、复位孔。所述拉钩与拉力计扣接，所述第一滑面为滑块的下底面，盖板安装在滑块内，所述第二滑面和第三滑面为滑块的侧面，第三滑面上设有凹槽，所述第四滑面位于滑块的背面，上方设有磁铁安装位和复位孔，所述磁铁安装位为一凹槽，磁铁嵌入安装在凹槽内，所述复位孔为一小孔，孔内设有第四电路板上的复位按钮。

所述载物盘为一盆装，四边高中间低，下部与重力传感器通过螺栓连接，上部可以放一定重量的重物。

所述重力传感器上部与载物盘连接，下部与连接块连接，与第四电路板电连接。

所述连接块设于外壳上部，包括重力传感器安装位，电池安装位，第四电路板安装位，凸台。所述重力传感器安装位上安装重力传感器，所述电池安装位四周通过定位挡板卡接有电池，所述第四电路板安装位为数量不限的螺孔，安装有第四电路板，所述凸台位于连接块的下部，外壳与连接块通过螺栓固定。

所述第四电路板设于连接块的上方，呈长方形，包括基板、复位按钮、电路板螺孔。所述基板为第四电路板的基体，所述复位按钮位于第四电路板的上部，所述电路板螺孔通过螺栓与连接块固定装配。

所述电池设于连接板上部，与第四电路板电连接。

所述第一电路板、第二电路板、第三电路板的形状和功能一致，第一电路板设于第一滑面的背面，第二电路板设于第二滑面的背面，第三电路板设于第三滑面的背面，所述第一电路板包括基体、发光二极管、光电传感器、装配螺孔，所述基体为第一电路板的基体，所述发光二极管焊接在第一电路板上，所述光电传感器焊接在-第一电路板上，所述装配螺孔通过螺栓与外壳固定装配。

所述第一透镜、第二透镜、第三透镜分别设于第一滑面、第二滑面、第三滑面的上方，在第一电路板、第二电路板、第三电路板的下方，设有光线透镜。

所述盖板呈长方形，设于第一滑面的下方。

所述无线感应线圈、第四滑面的背面，与第四电路板电连接。

所述磁铁设于磁铁安装位的凹槽内。

采用上述结构后，本发明产生的有益效果为：

1、物理实验力学考试中，老师只需要给学生定下考试内容后，学生操作相关的器件，然后滑块通过蓝牙或者wifi把数据传输到后台的处理设备，后台设备采集回来的数值信息，一方面可以保存在设备上，另外一方面可以与判断学生的操作是否准确，每个步骤的分数是否能获取，学生提交后，考试结束，即可马上知道该学生考试的分数，实现了对整个力学装置的实时监控及智能操作。大大的提高了物理实验的考试效率，也减少了老师重复单调的评分工作，减少了成绩误判的可能性。

2、物理实验力学考试中，使用者操作滑块时，后台可以实时监测到滑块哪一滑面与外部平面接触，可以判断到滑块的运动轨迹，可以监测到滑块的运动速度，运动时间和运动距离，还可以检测到载物盘上的重物重量。

3、本滑块在不改变现有传统物理实验滑块的外形和结构，对力学实验的滑块进行了智能化的升级，达到智能监控的目的，优化后不影响学生操作元器件的步骤和习惯；

4、本滑块采用了重力传感器对载物盘上的重力进行读取识别，具有精度高，且识别拉力值灵敏度高的特征，所采集到的数据可以通过蓝牙或者wifi传输到外部设备上；

5、本滑块上设有不同的滑面，滑面的面积和材质有所差异，可以在不同的滑面上实现多个力学滑动实现；

6、本滑块上设有充电电池，可以对电路板进行供电，摆脱了需要外部线缆对电路板供电的方式，且设有无线感应线圈可以对滑块进行无线充电；

7、本滑块上有磁铁，通过磁感应，可以判断学生在操作完滑块后，是否把滑块放回原位。

附图说明

图1是本发明的结构图；

图2是本发明的内部结构图；

图3是本发明分解结构图；

图4是本发明外壳的结构图；

图5是本发明外壳的内部结构图；

图6是本发明连接块的结构图；

图7是本发明第四电路板的结构图；

图8是本发明第一电路板的结构图；

图9是本发明放置砝码的操作示意图；

图10是本发明连接拉力计的操作示意图；

图11是本发明连接拉力计和砝码的操作示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

参看如图1——11所示，本具体实施方式采用如下技术方案：它包含外壳11、载物盘12、重力传感器13、连接块14、第四电路板15、电池16、第一电路板17、第二电路板18、第三电路板19、第一透镜20、第二透镜21、第三透镜22、盖板23、无线感应线圈24、磁铁25；所述外壳11包括拉钩111、第一滑面112、第二滑面113、第三滑面114、第四滑面115、磁铁安装位116、复位孔117。所述拉钩111与拉力计C扣接，所述第一滑面112为滑块的下底面，盖板23安装在滑块内，所述第二滑面113和第三滑面114为滑块的侧面，第三滑面114上设有凹槽，所述第四滑面115位于滑块的背面，上方设有磁铁安装位116和复位孔117，所述磁铁安装位116为一凹槽，磁铁25嵌入安装在凹槽内，所述复位孔117为一小孔，孔内设有第四电路板15上的复位按钮。

所述载物盘12为一盆装，四边高中间低，下部与重力传感器13通过螺栓连接，上部可以放一定重量的重物，如砝码。

所述重力传感器13上部与载物盘12连接，下部与连接块14连接，与第四电路板15电连接，有重力传递到重力传感器13时，通过后台软件分析处理，可以识别出重力的大小，如载物盘12上有重物，重物的重量传递到重力传感器13，重力传感器13即可识别到重物的重量。

所述连接块14设于外壳11上部，包括重力传感器安装位141，电池安装位142，第四电路板安装位143，凸台144。所述重力传感器安装位141上安装重力传感器13，所述电池安装位142四周通过定位挡板卡接有电池16，所述第四电路板安装位143为数量不限的螺孔，安装有第四电路板15，所述凸台144位于连接块14的下部，有数量不限的凸台144，用于对外壳11与连接块14进行位置定位，定位后可以用螺栓固定装配在一起。

所述第四电路板15设于连接块14的上方，呈长方形，包括基板151、复位按钮152、电路板螺孔153。所述基板151为第四电路板15的基体，所述复位按钮152位于第四电路板15的上部，所述电路板螺孔153通过螺栓与连接块14固定装配，第四电路板15所获取到的电信号可以通过蓝牙或者wifi传输到外部设备上。

所述电池16设于连接板14上部，与第四电路板15电连接，有一定的电量，可以通过第四电路板15对其他元器件进行供电操作。

所述第一电路板17、第二电路板18、第三电路板19的形状和功能一致，第一电路板17设于第一滑面112的背面，第二电路板18设于第二滑面113的背面，第三电路板19设于第三滑面114的背面，所述第一电路板17包括基体171、发光二极管172、光电传感器173、装配螺孔174，所述基体171为第一电路板17的基体，所述发光二极管172焊接在第一电路板17上，所述光电传感器173焊接在-第一电路板17上，所述装配螺孔174通过螺栓与外壳11固定装配，第一电路板17，第二电路板18，第三电路板19接受到的光信号可以实时传递到第四电路板15进行后续的信号处理。

所述第一透镜20、第二透镜21、第三透镜22分别设于第一滑面112、第二滑面113、第三滑面114的上方，在第一电路板17、第二电路板18、第三电路板19的下方，设有光线透镜201，光线透镜201可以把发光二极管172发出来的光通过物理反射到光电传感器173进行接受处理。

所述盖板23呈长方形，设于第一滑面112的下方，有一定的厚度，材质不限，可以使塑料、金属，有机玻璃或者其他材质，本专利不做限制，不同的材质使23-盖板上的光滑程度不同，因此摩擦系数也不一样，通过更换不同的盖板23，可以使盖板23与外部接触的介质的摩擦系数不一样。

所述无线感应线圈24、第四滑面115的背面，与第四电路板15电连接，可以通过外部无线充电线圈对电池16进行充电操作。

所述磁铁25设于磁铁安装位116的凹槽内，可以在滑块放回原位时判断滑块是否在指定的位置。

本具体实施方式工作时，检查电池16的电量，确保电量能满足使用的时间，在使用过程中，使用者使用外部设备勾住拉钩111，如在物理实验中，需用拉力计勾住滑块，可以选择第一滑面112，第二滑面113，第三滑面114其中的一面与外部平面D接触，然后拉动滑块往前运动。滑动匀速运动时，记录拉力计的读数，从而得出滑块匀速运动时的拉力。如需要负重时，在载物盘12上放入一定重量的重物，如砝码A，然后再拉动滑块B。

另外一个方面，使用者在拉动滑块时，如第一滑面112与外部平面D接触，在滑块往前运动的过程中，发光二极管172不断的发出亮光，通过光线透镜201反射后由光电传感器173接受，第一电路板17接收到光电传感器173的光电信号，然后把信号传输到第四电路板15，第四电路板15通过蓝牙或者wifi把信号传输到外部设备进行保存和分析，通过外部设备的分析，可以判断滑块哪一滑面与外部平面接触，可以判断到滑块的运动轨迹，可以监测到滑块的运动速度，运动时间和运动距离，进一步的，可以判断操作者的操作是否符合规范，可以判断操作者的操作是否合格，在具体的物理实验考试中，可以直接在外部设备上根据学生的操作来给学生对应实验分数，实现了物理实验力学滑块的实时监控及智能评分。

需要提出的是，当需要在载物盘12上放置重物时，因为载物盘12，重力传感器13，连接块14，外壳11是连接成一个整体的，所以载物盘12上的重力信息可以传递到重力传感器13，重力传感器13所获取到的重力值信号传输到第四电路板15，第四电路板15通过蓝牙或者wifi把信号传输到外部设备进行保存和分析，通过外部设备的分析，可以判断实时的重力值，可以判断操作者的操作是否符合规范，可以判断操作者的操作是否合格，进一步的实现了物理实验力学滑块的实时监控及智能评分。

需要提出的是，在外部设备的操作显示屏上，在使用者操作滑块时，后台可以实时监测到滑块哪一滑面与外部平面接触，可以判断到滑块的运动轨迹，可以监测到滑块的运动速度，运动时间和运动距离，还可以检测到载物盘上的重物重量。在使用者操作结束时，根据外部设备后台的已经设定的评分标准，可以实时给出使用者该次操作的实验分数。如使用者对分数有异议时，可以在外部设备上调回当时操作过程的相关数据，来通过数据监控判断是否有误判成绩的情况。

需要提出的是，本滑块外部设有磁铁25，操作者把滑块放回原位时，通过磁感应，可以判断学生在操作完滑块后，是否把滑块放回原位。

需提出的是，当滑块出现死机的情况时，可以通过用尖物穿过复位孔117按下第四电路板15上的复位按钮152，达到对滑块进行电路复位的操作。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定 。