本實(shí)用新型涉及一種教學(xué)演示設(shè)備，尤其涉及一種演示超重、失重現(xiàn)象的教具。

背景技術(shù)：

在中學(xué)的教學(xué)中，超重、失重是相當(dāng)重要的知識(shí)點(diǎn)?，F(xiàn)有的教學(xué)方式大多以單一的視頻展示，內(nèi)容多為在一人站在電梯中的體重計(jì)上，根據(jù)常識(shí)可知，電梯上升經(jīng)歷加速向上，勻速向上，減速向上的過(guò)程。當(dāng)電梯加速向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，體重計(jì)示數(shù)大于人的體重，勻速向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，示數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)體重相等，減速向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，示數(shù)低于體重。顯然，這樣的教學(xué)缺乏真實(shí)感和樂(lè)趣性，研究表明，動(dòng)手實(shí)踐有助于學(xué)生更好的掌握相應(yīng)的知識(shí)。

現(xiàn)有的實(shí)物教具對(duì)超重、失重的演示方法多局限于力的變化引起儀器讀數(shù)的變化，而課堂往往由老師來(lái)完成教具的演示，這就造成了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有觀察的局限性，目前大部分教具的演示只能滿足少部分離講臺(tái)較近的同學(xué)觀察，或者需要老師拿著教具在教室中走一圈，而現(xiàn)實(shí)中，有些教具不便移動(dòng)，因此為了實(shí)現(xiàn)“全員”參與課堂，使學(xué)生能夠直觀深刻地了解其中的內(nèi)涵，能夠更好地幫助學(xué)生學(xué)習(xí)超重、失重的知識(shí)，我們必需克服實(shí)驗(yàn)觀察的局限性。

對(duì)比視力觀察的極限，聲音的傳播因?yàn)樽璧K較少，而能被觀察者廣泛的接收，因而我們把超重、失重現(xiàn)象同聲音結(jié)合起來(lái)。通過(guò)設(shè)計(jì)的裝置，使得物體在超重狀態(tài)下能讓蜂鳴器的聲音更響亮，物體處于失重狀 態(tài)，蜂鳴器的聲音變?nèi)酢?/p>

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的：提供一種演示超重、失重現(xiàn)象的教具，能夠在上課前先將知識(shí)以生動(dòng)的教具展示給學(xué)生，激發(fā)學(xué)生的興趣，提高上課的質(zhì)量。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：

一種演示超重、失重現(xiàn)象的教具，包括載物組件及發(fā)聲組件；所述的載物組件包括載物盒、兩個(gè)定滑輪、活動(dòng)螺母、手搖線輪、鐵架臺(tái)、掛桿及掛線；所述的掛桿的一端通過(guò)所述的活動(dòng)螺母連接在所述的鐵架臺(tái)上并上下移動(dòng)，所述的手搖線輪設(shè)置在所述的鐵架臺(tái)上，位于所述的活動(dòng)螺母的下方；其中一個(gè)所述的定滑輪設(shè)置在所述的手搖線輪上，另一個(gè)所述的定滑輪設(shè)置在所述的掛桿的另一端，所述的掛線的一端連接在所述的手搖線輪上的定滑輪上，所述的掛線的另一端經(jīng)所述的掛桿上的定滑輪并與所述的載物盒連接，使所述的載物盒懸掛在所述的掛桿的下方；所述的發(fā)聲組件設(shè)置在所述的載物盒內(nèi)，所述的發(fā)聲組件包括稱重傳感器、稱重裝置、單片機(jī)和蜂鳴器及蓄電池；所述的單片機(jī)和蜂鳴器分別與所述的稱重裝置及蓄電池連接，所述的稱重傳感器與所述的稱重裝置連接。

上述的演示超重、失重現(xiàn)象的教具，其中，所述的載物盒內(nèi)設(shè)有兩片墊片，所述的稱重傳感器通過(guò)所述的兩片墊片設(shè)置在所述的載物盒內(nèi)。

上述的演示超重、失重現(xiàn)象的教具，其中，所述的稱重傳感器為電阻時(shí)應(yīng)變傳感器，所述的電阻時(shí)應(yīng)變傳感器包括第一電阻、第二電阻、 第三電阻、第四電阻及電源；所述的第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻首尾依次串接成全橋電路，所述的電源的正極與所述的第一電阻及第四電阻的連接端連接，所述的電源的負(fù)極與所述的第二電阻及第三電阻的連接端連接，所述的第一電阻與第二電阻的連接端及第三電阻與第四電阻的連接端為電壓輸出端。

上述的演示超重、失重現(xiàn)象的教具，其中，所述的稱重裝置包括放大電路及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，所述的稱重傳感器的輸出端與所述的放大電路的輸入端連接，所述的放大電路的輸出端與所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接，所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸出端與所述的單片機(jī)和蜂鳴器連接。

上述的演示超重、失重現(xiàn)象的教具，其中，所述的發(fā)聲組件設(shè)置在外殼內(nèi)，所述的外殼上設(shè)有提手控制裝置。

本實(shí)用新型將中學(xué)課程中超重、失重的物理現(xiàn)象通過(guò)聲音表現(xiàn)，改良中學(xué)教育中常用的繁瑣實(shí)驗(yàn)，更快地讓學(xué)生熟悉運(yùn)動(dòng)學(xué)的知識(shí)，給學(xué)生的課堂帶去樂(lè)趣，更加形象直觀地展現(xiàn)了超重現(xiàn)象和失重現(xiàn)象，給學(xué)生帶來(lái)了真實(shí)感。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型一種演示超重、失重現(xiàn)象的教具的載物組件的主視圖。

圖2是本實(shí)用新型一種演示超重、失重現(xiàn)象的教具的發(fā)聲組件的剖視圖。

圖3是本實(shí)用新型一種演示超重、失重現(xiàn)象的教具的電阻時(shí)應(yīng)變傳感器的電路圖。

圖4是本實(shí)用新型一種演示超重、失重現(xiàn)象的教具的電路原理圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施例。

請(qǐng)參見(jiàn)附圖1及附圖2所示，一種演示超重、失重現(xiàn)象的教具，包括載物組件及發(fā)聲組件；所述的載物組件包括載物盒1、兩個(gè)定滑輪2、活動(dòng)螺母3、手搖線輪4、鐵架臺(tái)5、掛桿6及掛線7；所述的掛桿6的一端通過(guò)所述的活動(dòng)螺母3連接在所述的鐵架臺(tái)5上并上下移動(dòng)，所述的手搖線輪4設(shè)置在所述的鐵架臺(tái)5上，位于所述的活動(dòng)螺母3的下方；其中一個(gè)所述的定滑輪2設(shè)置在所述的手搖線輪4上，另一個(gè)所述的定滑輪2設(shè)置在所述的掛桿6的另一端，所述的掛線7的一端連接在所述的手搖線輪4上的定滑輪2上，所述的掛線7的另一端經(jīng)所述的掛桿6上的定滑輪2并與所述的載物盒1連接，使所述的載物盒1懸掛在所述的掛桿6的下方；所述的發(fā)聲組件設(shè)置在所述的載物盒1內(nèi)，所述的發(fā)聲組件包括稱重傳感器8、稱重裝置10、單片機(jī)和蜂鳴器11及蓄電池12；所述的單片機(jī)和蜂鳴器11分別與所述的稱重裝置10及蓄電池12連接，所述的稱重傳感器8與所述的稱重裝置10連接。

所述的載物盒1內(nèi)設(shè)有兩片墊片9，所述的稱重傳感器8通過(guò)所述的兩片墊片9設(shè)置在所述的載物盒1內(nèi)，便于安裝，也起到保護(hù)稱重傳感器8的作用。

請(qǐng)參見(jiàn)附圖3所示，所述的稱重傳感器8為電阻時(shí)應(yīng)變傳感器，所述的電阻時(shí)應(yīng)變傳感器包括第一電阻R1±△R1、第二電阻R2±△R2、第三電阻R3±△R3、第四電阻R4±△R4及電源U；所述的第一電阻R1±△ R1、第二電阻R2±△R2、第三電阻R3±△R3、第四電阻R4±△R4首尾依次串接成全橋電路，所述的電源U的正極與所述的第一電阻R1±△R1及第四電阻R4±△R4的連接端連接，所述的電源U的負(fù)極與所述的第二電阻R2±△R2及第三電阻R3±△R3的連接端連接，所述的第一電阻R1±△R1與第二電阻R2±△R2的連接端及第三電阻R3±△R3與第四電阻R4±△R4的連接端為電壓輸出端。

請(qǐng)參見(jiàn)附圖4所示，所述的稱重裝置10包括放大電路13及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路14，所述的稱重傳感器8的輸出端與所述的放大電路13的輸入端連接，所述的放大電路13的輸出端與所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路14的輸入端連接，所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路14的輸出端與所述的單片機(jī)和蜂鳴器11連接。

所述的發(fā)聲組件設(shè)置在外殼15內(nèi)，所述的外殼15上設(shè)有提手控制裝置，發(fā)聲組件可單獨(dú)使用，通過(guò)提手控制裝置手動(dòng)升降。

發(fā)聲組件既可與載物組件組合使用，也可以單獨(dú)使用；手搖線輪4用于控制載物盒1的升降速度；單片機(jī)和蜂鳴器11的蜂鳴器的發(fā)聲驅(qū)動(dòng)依靠單片機(jī)控制；蓄電池12用于整個(gè)電路的供電。

稱重傳感器8的型號(hào)為HX711，單片機(jī)的型號(hào)為stc89c52，蜂鳴器的型號(hào)為SFM-27，放大電路13的型號(hào)為T(mén)PA3110D2，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路14的型號(hào)為ADC0804LCN，蓄電池12可采用電池組、紐扣電池、鋰電池等。

本實(shí)用新型的工作原理：將一物體放置于發(fā)聲組件上，并將發(fā)聲組件放置于載物盒1中，快速轉(zhuǎn)動(dòng)手搖線輪4，這個(gè)裝置做向上的加速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)物體處于超重狀態(tài)，對(duì)發(fā)聲組件的壓力增大，這一訊息被稱重傳感器8接收，電阻應(yīng)變片將被測(cè)物體的重量的轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號(hào)， 電壓信號(hào)的強(qiáng)弱隨物重的大小而變化。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路14作為計(jì)量的轉(zhuǎn)換器，將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，輸入給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)信號(hào)控制輸出PWM波，信號(hào)大就輸出占空比大的波，蜂鳴器就叫的比較響，信號(hào)小就輸出占空比小的波，蜂鳴器就叫的比較弱，通過(guò)單片機(jī)驅(qū)動(dòng)改變蜂鳴器聲音強(qiáng)度變化來(lái)表現(xiàn)度的超重、失重現(xiàn)象。

為便于攜帶，有時(shí)擯棄鐵架臺(tái)5，發(fā)聲組件可以單獨(dú)使用，將發(fā)聲組件放置在手上，通過(guò)提手控制裝置豎直方向上的運(yùn)動(dòng)也可以達(dá)到同樣的效果，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)在邊走動(dòng)邊展示。

綜上所述，本實(shí)用新型將中學(xué)課程中超重、失重的物理現(xiàn)象通過(guò)聲音表現(xiàn)，改良中學(xué)教育中常用的繁瑣實(shí)驗(yàn)，更快地讓學(xué)生熟悉運(yùn)動(dòng)學(xué)的知識(shí)，給學(xué)生的課堂帶去樂(lè)趣，更加形象直觀地展現(xiàn)了超重現(xiàn)象和失重現(xiàn)象，給學(xué)生帶來(lái)了真實(shí)感。

以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的專(zhuān)利范圍，凡是利用本實(shí)用新型說(shuō)明書(shū)內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變換，或直接或間接運(yùn)用附屬在其他相關(guān)產(chǎn)品的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實(shí)用新型的專(zhuān)利保護(hù)范圍內(nèi)。