一种物理实验力学滑块

摘要

一种物理实验力学滑块，它涉及物理实验技术领域；它包含外壳、拉钩、盖板、第一连接板、第二连接板、重力传感器、电池、电池压板、第一电路板、第二电路板、第三电路板、第四电路板、砝码、工作平台；所述的拉钩装设在外壳的一侧，盖板盖设于外壳的底部，第一连接板与外壳的上部连接，第二连接板的一端与外壳的内侧面连接在一起，另外一端与重力传感器连接，重力传感器的另外一端与拉钩固定装配，电池通过电池压板固定在第一连接板上。本发明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。

说明书

技术领域

本发明涉及物理实验技术领域，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，提供一种智能化程度高，实时监测，运动轨迹可监控，可对拉力计的拉力值进行保存分析，实时给定实验分数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、拉钩、盖板、第一连接板、第二连接板、重力传感器、电池、电池压板、第一电路板、第二电路板、第三电路板、第四电路板、砝码、工作平台；

所述的拉钩装设在外壳的一侧，盖板盖设于外壳的底部，第一连接板与外壳的上部连接，第二连接板的一端与外壳的内侧面连接在一起，另外一端与重力传感器连接，重力传感器的另外一端与拉钩固定装配，电池通过电池压板固定在第一连接板上，第一电路板、第二电路板、第三电路板、第四电路板分别固定在外壳的内侧四个面上，砝码放置在外壳上。

所述外壳包括-拉钩安装位、载物台、第一运动平面、第二运动平面、第三平面、盖板安装位；所述拉钩安装位为外壳上的一缺口，所述载物台为内凹状，所述第一运动平面为外壳的一个侧面，中部设有第一对射孔，所述第二运动平面位于外壳的另外一个侧面，中部设有第二对射孔，所述第三平面为外壳的背面，包括复位孔，充电孔，透光孔，所述盖板安装位用于螺栓与盖板的固定安装。

所述拉钩嵌入于外壳的拉钩安装位内，与外壳非接触，通过螺栓与重力传感器固定装配在一起，前端设有一圆环缺口。

所述盖板设于外壳的底部，通过盖板安装位与外壳固定连接在一起，中部设有第三对射孔。

所述第一连接板呈平板状，与外壳的上部连接在一起。

所述第二连接板呈L状，一端与外壳的内侧面连接在一起，另外一端与重力传感器连接。

所述重力传感器一端与第二连接板连接，另外一端与拉钩连接，与第一电路板电连接。

所述电池设于第一连接板的下部，与第一电路板电连接。

所述电池压板呈U型状，通过螺栓将电池压紧在第一连接板上。

所述第一电路板设于外壳的内侧面，其与第二电路板，第三电路板，第四电路板电连接，包括基板，充电插口，复位按钮，指示灯，第四对射传感器，RFID感应器，所述基板为第一电路板的基体，所述充电插口与电池电连接，所述复位按钮设于第一电路板的下部，所述第四对射传感器焊接在第一电路板上，所述RFID传感器焊接在第一电路板上。

所述第二电路板设于第二运动平面的背面，第三电路板设于第一运动平面的背面，第四电路板固定在盖板上，第二电路板，第三电路板，第四电路板与第一电路板电连接，第二电路板，第三电路板，第四电路板上均设有第一对射传感器，分别露出于第一对射孔，第二对射孔和第三对射孔。

所述砝码放置在外壳上，包括砝码本体和RFID卡，所述砝码本体下部设有一凹槽，所述RFID卡呈圆柱状，装设于砝码本体下部的凹槽内。

所述工作平台包括工作底座，固定板，接收传感器电路板，摄像头组件，拉力计，所述固定板通过螺栓与工作底座固定安装在一起，所述接收传感器电路板装设在固定板上，所述摄像头组件架设于工作底座的后端，所述拉力计与力学滑块的拉钩相连。

采用上述结构后，本发明产生的有益效果为：

1、本发明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；

2、本发明采用了重力传感器对拉力计的拉力值进行读取识别，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；

3、本发明上设有不同的滑面，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；

4、本发明上设有充电电池，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；

5、配合发明力学滑块使用的工作平台上设有接收传感器，可以接收力学滑块的对射传感器的信号，从而可以识别出力学滑块的运动轨迹；

6、配合发明力学滑块使用的工作平台上设有摄像头组件，可以对工作平台上的力学滑块和拉力计的运动信息进行视频识别和记录；

7、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；

8、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，还可以检测到载物台上的砝码重量。

附图说明

图1是本发明的立体图；

图2是本发明的剖面图；

图3是本发明的分解结构图；

图4是本发明外壳的一个方向的结构图；

图5是本发明外壳的另一个方向的结构图；

图6是本发明第一电路板的结构图；

图7是本发明砝码的结构图；

图8是本具体实施方式不加砝码的操作示意图；

图9是本具体实施方式加砝码的操作示意图。

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——图9所示，本具体实施方式采用如下技术方案：它包含外壳1、拉钩2、盖板3、第一连接板4、第二连接板5、重力传感器6、电池7、电池压板8、第一电路板9、第二电路板10、第三电路板11、第四电路板12、砝码13、工作平台14；

所述的拉钩2装设在外壳1的一侧，盖板3盖设于外壳1的底部，第一连接板4与外壳1的上部连接，第二连接板5的一端与外壳1的内侧面连接在一起，另外一端与重力传感器6连接，重力传感器6的另外一端与拉钩2固定装配，电池7通过电池压板8固定在第一连接板4上，第一电路板9、第二电路板10、第三电路板11、第四电路板12分别固定在外壳1的内侧四个面上，砝码13放置在外壳1上。

所述外壳1包括-拉钩安装位1-1、载物台1-2、第一运动平面1-3、第二运动平面1-4、第三平面1-5、盖板安装位1-6；所述拉钩安装位1-1为外壳1上的一缺口，所述载物台为内凹状1-2，所述第一运动平面1-3为外壳1的一个侧面，中部设有第一对射孔1-3-1，所述第二运动平面1-4位于外壳1的另外一个侧面，中部设有第二对射孔1-4-1，所述第三平面1-5为外壳1的背面，包括复位孔1-5-1，充电孔1-5-2，透光孔1-5-3，所述复位孔1-5-1为一小孔，通过此孔可以触碰到第一电路板9上的复位按钮，所述充电孔1-5-2呈椭圆状，通过此孔插入充电线可以对力学滑块进行充电，所述透光孔1-5-3为一通孔，供第一电路板9上的指示灯9-4透光，所述盖板安装位1-6用于螺栓与盖板3的固定安装。

所述拉钩2嵌入于外壳1的拉钩安装位1-1内，与外壳1非接触，通过螺栓与重力传感器6固定装配在一起，前端设有一圆环缺口。

所述盖板3设于外壳1的底部，通过盖板安装位1-6与外壳1固定连接在一起，呈长方状，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3-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3，可以使盖板3与外部接触的介质的摩擦系数不一样，中部设有第三对射孔3-1。

所述第一连接板4呈平板状，与外壳1的上部连接在一起。

所述第二连接板5呈L状，一端与外壳1的内侧面连接在一起，另外一端与重力传感器6连接。

所述重力传感器6一端与第二连接板5连接，另外一端与拉钩2连接，与第一电路板9电连接，当有重力传递到重力传感器6时，通过后台装置的软件分析处理，可以识别出重力传感器6所受到的重力的大小，如拉力计拉动拉钩2往前运动时，拉力传递到重力传感器6，重力传感器6即可识别到拉力的大小。

所述电池7设于第一连接板4的下部，与第一电路板9电连接，有一定的电量，可以通过第一电路板9对其他元器件进行供电操作。

所述电池压板8呈U型状，通过螺栓将电池7压紧在第一连接板4上。

所述第一电路板9设于外壳1的内侧面，其与第二电路板10，第三电路板11，第四电路板12电连接，包括基板9-1，充电插口9-2，复位按钮9-3，指示灯9-4，第四对射传感器9-5，RFID感应器9-6，所述基板9-1为第一电路板9的基体，所述充电插口9-2与电池7电连接，其他电子元器件均焊接在基板9-1上，所述充电插口9-2用于外部充电线缆与充电插口9-2连接后，对电池7进行充电，所述复位按钮9-3设于第一电路板9的下部，通过外壳1的复位孔1-5-1按复位按钮9-3可以对整个力学滑块进行复位工作，所述指示灯9-4通过程序设定，在特定的状态下可以发光，能够对力学滑块进行工作状态指示或者报警提示，所述第四对射传感器9-5焊接在第一电路板9上，露出于载物台1-2外，可以接受其前方的传感器信号，所述第四对射传感器9-5焊接在第一电路板9上，所述RFID传感器9-6焊接在第一电路板9上，用于接收砝码13的RFID卡13-2信息，第一电路板9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。

所述第二电路板10设于第二运动平面1-4的背面，第三电路板11设于第一运动平面1-3的背面，第四电路板12固定在盖板3上，第二电路板10，第三电路板11，第四电路板12与第一电路板9电连接，第二电路板10，第三电路板11，第四电路板12上均设有第一对射传感器10-1，分别露出于第一对射孔1-3-1，第二对射孔1-4-1和第三对射孔3-1。

所述砝码13放置在外壳1上，包括砝码本体13-1和RFID卡13-2，所述砝码本体13-1下部设有一凹槽，所述RFID卡13-2呈圆柱状，装设于砝码本体13-1下部的凹槽内， RFID卡13-2内设置有不同的地址信息，通过第一电路板9的RFID感应器9-6可以获取相关的地址信息，从而可以判断所对应的砝码本体的重量值。

所述工作平台14包括工作底座14-1，固定板14-2，接收传感器电路板14-3，摄像头组件14-4，拉力计14-5，所述固定板14-2通过螺栓与工作底座14-1固定安装在一起，所述接收传感器电路板14-3装设在固定板14-2上，设有数量不限的接收传感器14-3-1，通电后接收传感器14-3-1可以接收力学滑块上第一对射传感器10-1或第四对射传感器9-5的发射的信号，从而可以判断力学滑块滑动的距离和速度，所述摄像头组件14-4架设于工作底座14-1的后端，可以对工作平台14上的力学滑块和拉力计14-5的运动信息进行视频识别和记录，所述拉力计14-5与力学滑块的拉钩2相连，可以拉动力学滑块往前方运动。

在工作时，检查电池7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钩2，如在物理实验中，需用拉力计勾住滑块，可以选择第一运动平面1-3，第二运动平面1-4，盖板3其中的一面与外部平面接触，然后拉动力学滑块往前运动。滑动匀速运动时，记录拉力计的读数，从而得出力学滑块匀速运动时的拉力。如需要负重时，在载物台1-2上放入一定重量的重物，如砝码13，然后再拉动力学滑块。

一方面，使用者如用拉力计14-5拉动力学滑块时，拉钩2受到一定的拉力，拉力传递到重力传感器6，重力传感器6把相关的拉力信息传递给第一电路板9，重力传感器6即为拉力计的拉力，第一电路板9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，可以判断拉力计14-5实时的拉力值。

另外一个方面，使用者在拉动力学滑块时，如第一运动平面1-3与外部平面接触，则第四对射传感器9-5发射出来的传感器信号被接收传感器电路板14-3上的一系列接收传感器14-3-1所接收，接收传感器14-3-1根据接收回来信号的速度，通过接收传感器电路板14-3的分析处理，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，同时第一电路板9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，可以判断力学滑块的那个面与工作平台14接触，拉力计的拉力大小，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，可以判断操作者的操作是否符合规范，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，在使用者操作力学滑块时，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，还可以检测到载物台1-2上的砝码13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1-5-1按下第一电路板9上的复位按钮9-3，达到对滑块进行第一电路板9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。