本發(fā)明涉及教學(xué)模型技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種物理運(yùn)動學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)演示模型。

背景技術(shù)：

在平常的物理教學(xué)中，重力加速度是一個物體受重力作用的情況下所具有的加速度，在物理教學(xué)中經(jīng)常會涉及到重力加速度的測定，目前測試重力加速度的方法有單擺法、滑槽法、打點(diǎn)計(jì)時器測量測量法和滴水法等，其中滑槽法一次實(shí)驗(yàn)只能測定一組數(shù)據(jù)，經(jīng)過多組測量后再取平均值，且參數(shù)數(shù)據(jù)測試不方便，耗時費(fèi)力；除此之外，驗(yàn)證摩擦力大小與表面粗糙度程度以及重力大小之間的關(guān)系也是物理教學(xué)中常涉及的實(shí)驗(yàn)，目前設(shè)計(jì)這塊實(shí)驗(yàn)的器材多為固定式的，調(diào)節(jié)性差，而且也是單組單次實(shí)驗(yàn)；鑒于此，本發(fā)明將驗(yàn)證摩擦力大小與表面粗糙度程度以及重力大小之間的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)和物體重力加速度測定實(shí)驗(yàn)結(jié)合在一起，提供了一種物理運(yùn)動學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)演示模型。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種物理運(yùn)動學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)演示模型。

本發(fā)明所要解決其技術(shù)問題所采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。

一種物理運(yùn)動學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)演示模型，包括底座、傾角調(diào)節(jié)裝置、可變軌道、彈射裝置和重力加速度測試裝置，用于可變軌道傾斜度調(diào)整的傾角調(diào)節(jié)裝置安裝在底座左上方，可變軌道位于傾角調(diào)節(jié)裝置正上方，彈射裝置位于可變軌道左側(cè)，重力加速度測試裝置位于可變軌道右側(cè)，且可變軌道、彈射裝置和重力加速度測試裝置并排布置。

進(jìn)一步，所述的傾角調(diào)節(jié)裝置包括U型支架、調(diào)節(jié)平臺、調(diào)節(jié)耳座、調(diào)節(jié)銷軸、卡位彈簧、上鉸鏈、調(diào)節(jié)連桿、下鉸鏈、移動滑塊、導(dǎo)向滑軌、鋼絲繩、收卷輪和收卷電機(jī)；所述的U型支架倒立布置，U型支架中部設(shè)置有隔板，U型支架右端設(shè)置有導(dǎo)線孔，調(diào)節(jié)平臺位于U型支架上方，調(diào)節(jié)耳座位于U型支架右側(cè)端，調(diào)節(jié)平臺右端通過調(diào)節(jié)銷軸與調(diào)節(jié)耳座相連接，卡位彈簧下端固定在U型支架左端，卡位彈簧上端固定在調(diào)節(jié)平臺左端，調(diào)節(jié)連桿位于U型支架和調(diào)節(jié)平臺之間，且調(diào)節(jié)連桿上端通過上鉸鏈與調(diào)節(jié)平臺中部相連接，調(diào)節(jié)連桿下端通過下鉸鏈安裝在移動滑塊上端面上，移動滑塊安裝在導(dǎo)向滑軌上，鋼絲繩一端固定在移動滑塊上，鋼絲繩另一端穿過U型支架右端的導(dǎo)線孔纏繞在收卷輪上，收卷輪固定在收卷電機(jī)的輸出軸上，收卷電機(jī)固定在U型支架中部的隔板上；通過收卷電機(jī)的旋轉(zhuǎn)帶動鋼絲繩的收縮，從而帶動移動滑塊在導(dǎo)向滑軌上的運(yùn)動，由于調(diào)節(jié)連桿上端的位置為固定的，調(diào)節(jié)連桿下端的位置隨著移動滑塊的移動而改變，從而調(diào)節(jié)連桿與調(diào)節(jié)平臺之間的水平傾角逐步變大，實(shí)現(xiàn)了調(diào)節(jié)平臺傾斜度的調(diào)整功能；傾角調(diào)節(jié)裝置可用于可變軌道的水平傾斜角度的調(diào)節(jié)，且調(diào)節(jié)方便快速，穩(wěn)定性高，承載能力強(qiáng)。

進(jìn)一步，所述的可變軌道包括驅(qū)動機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)跑道和阻擋機(jī)構(gòu)；所述的旋轉(zhuǎn)跑道位于驅(qū)動機(jī)構(gòu)和阻擋機(jī)構(gòu)之間，且驅(qū)動機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)跑道和阻擋機(jī)構(gòu)并排布置。

進(jìn)一步，所述的驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括頂升支架、縱向電機(jī)、驅(qū)動螺桿、懸臂支架、橫向電機(jī)、驅(qū)動軸、驅(qū)動齒輪和旋轉(zhuǎn)軸；所述的頂升支架下端前后兩側(cè)分別設(shè)置有頂升推桿，頂升支架下端中部位置處設(shè)置有連接彈簧，頂升推桿上端設(shè)置有垂直安裝板，頂升支架外側(cè)設(shè)置有條形板，縱向電機(jī)固定在頂升支架上端面一側(cè)，驅(qū)動螺桿一端與縱向電機(jī)輸出軸相連接，驅(qū)動螺桿另一端穿過頂升支架上端面上的垂直安裝板，驅(qū)動螺桿上設(shè)置有間斷區(qū)域的螺齒，懸臂支架位于頂升支架內(nèi)側(cè)，橫向電機(jī)安裝在懸臂支架頂端處，橫向電機(jī)為雙軸輸出電機(jī)，橫向電機(jī)外側(cè)輸出軸與驅(qū)動軸一端相連接，驅(qū)動軸另一端安裝在頂升支架外側(cè)的條形板上，驅(qū)動齒輪固定在驅(qū)動軸的中部位置處，驅(qū)動齒輪與驅(qū)動螺桿上的螺齒相嚙合，橫向電機(jī)內(nèi)側(cè)輸出軸與旋轉(zhuǎn)軸相連接；當(dāng)驅(qū)動螺桿上的間斷區(qū)域的螺齒與驅(qū)動齒輪相嚙合時，通過縱向電機(jī)的旋轉(zhuǎn)帶動驅(qū)動螺桿的轉(zhuǎn)動，從而帶動與驅(qū)動齒輪同軸安裝的驅(qū)動軸同步旋轉(zhuǎn)，由于橫向電機(jī)采用的是雙軸輸出電機(jī)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)軸的同步同向轉(zhuǎn)動，達(dá)到了同步轉(zhuǎn)動變換旋轉(zhuǎn)跑道的效果；當(dāng)驅(qū)動螺桿上的間斷區(qū)域的螺齒與驅(qū)動齒輪相分離時，通過橫向電機(jī)的轉(zhuǎn)動帶動旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)，從而帶動旋轉(zhuǎn)跑道的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)了單獨(dú)單向控制旋轉(zhuǎn)跑道轉(zhuǎn)換的效果；驅(qū)動機(jī)構(gòu)通過驅(qū)動螺桿上的間斷區(qū)域的螺齒與驅(qū)動齒輪相嚙合或分離，實(shí)現(xiàn)了整體驅(qū)動和單獨(dú)驅(qū)動，可對旋轉(zhuǎn)跑道進(jìn)行整體同步變換和單獨(dú)單向變換，且控制簡單，傳動平穩(wěn)。

進(jìn)一步，所述的旋轉(zhuǎn)跑道為方形柱體結(jié)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)跑道中部位置處設(shè)置有貫穿軸孔，旋轉(zhuǎn)跑道的四個側(cè)面上分別依次設(shè)置有第一半圓形凹槽、第二半圓形凹槽、第三半圓形凹槽和第四半圓形凹槽，第一半圓形凹槽上設(shè)置有橡膠墊，第二半圓形凹槽上沿其軸向方向均勻設(shè)置有凸型條，第三半圓形凹槽上沿其軸向方向均勻設(shè)置有磨砂條，第四半圓形凹槽上設(shè)置有光滑鋁片墊；旋轉(zhuǎn)跑道具有四個不同表面粗糙度的第一半圓形凹槽、第二半圓形凹槽、第三半圓形凹槽和第四半圓形凹槽，且轉(zhuǎn)換簡單快捷，通過旋轉(zhuǎn)跑道的旋轉(zhuǎn)變換，可試驗(yàn)表面粗糙度與物體運(yùn)動摩擦力的關(guān)系。

進(jìn)一步，所述的阻擋機(jī)構(gòu)包括龍門支架、阻擋馬達(dá)、阻擋主動輪、阻擋從動輪、阻擋傳動帶和阻擋槳；所述的龍門支架上端設(shè)置有弧形凹面，弧形凹面前后兩側(cè)分別對稱設(shè)置有安裝耳座，阻擋馬達(dá)位于龍門支架一側(cè)，阻擋主動輪固定在阻擋馬達(dá)輸出軸上，阻擋主動輪與阻擋從動輪之間采用阻擋傳動帶進(jìn)行連接，阻擋槳中部沿其周向方向均勻設(shè)置有條形擋板，阻擋槳兩端分別安裝在弧形凹面前后兩側(cè)的安裝耳座上，且阻擋槳與阻擋從動輪同軸安裝連接；阻擋機(jī)構(gòu)主要用于對試驗(yàn)球體的攔截，同時采用阻擋馬達(dá)通過帶傳動帶動阻擋槳的轉(zhuǎn)動，從而帶動阻擋槳中部沿其周向方向均勻設(shè)置的條形擋板的旋轉(zhuǎn)，達(dá)到了在測試物體重力加速度時推送試驗(yàn)球體的效果，阻擋機(jī)構(gòu)具有阻擋攔截試驗(yàn)球體和旋轉(zhuǎn)推送試驗(yàn)球體的雙重作用，且簡單實(shí)用。

進(jìn)一步，所述的彈射裝置包括L型支架、彈射推桿、夾取機(jī)械手、壓緊彈簧和限位機(jī)構(gòu)；所述的彈射推桿等間距并排布置在L型支架和夾取機(jī)械手之間，且彈射推桿一端與L型支架相連接，彈射推桿另一端與夾取機(jī)械手相連接，壓緊彈簧纏繞在彈射推桿上，限位機(jī)構(gòu)數(shù)量為二，限位機(jī)構(gòu)分別對稱位于夾取機(jī)械手前后兩側(cè)。

進(jìn)一步，所述的夾取機(jī)械手包括彈射橫板、夾取耳座、夾取轉(zhuǎn)銷、夾取卡爪、夾取推桿和夾取鉸鏈；所述的夾取耳座沿彈射橫板縱向中心軸線分別對稱布置，夾取卡爪下端通過夾取轉(zhuǎn)銷安裝在夾取耳座上，夾取卡爪為弧形狀尖頭結(jié)構(gòu)，夾取卡爪內(nèi)側(cè)壁上設(shè)置有楔形爪齒，夾取推桿位于夾取卡爪外側(cè)，且夾取推桿上端通過夾取鉸鏈與夾取卡爪外側(cè)壁相連接，夾取推桿下端通過夾取鉸鏈與彈射橫板相連接；通過夾取推桿的伸縮運(yùn)動實(shí)現(xiàn)了夾取卡爪的張合，從而達(dá)到了對試驗(yàn)球體抓取和釋放的功能，且抓取緊牢，釋放快速。

進(jìn)一步，所述的限位機(jī)構(gòu)包括限位底座、限位推桿、限位頂板、限位卡勾、連接鉸鏈和張合推桿；所述的限位推桿位于限位底座與限位頂板之間，限位卡勾后端通過連接鉸鏈與限位頂板相連接，限位卡勾前端按壓在彈射橫板上，張合推桿一端活動鉸接在限位頂板上，張合推桿另一端活動鉸接在限位卡勾內(nèi)側(cè)壁上；限位機(jī)構(gòu)用于對夾取機(jī)械手的限位收緊和釋放彈射。

彈射裝置工作原理：試驗(yàn)球體發(fā)射前時，限位卡勾將夾取機(jī)械手上的彈射橫板按壓住，發(fā)射時，張合推桿進(jìn)行伸張運(yùn)動，從而帶動限位卡勾往外側(cè)運(yùn)動，限位卡勾與彈射橫板實(shí)現(xiàn)了分離，夾取機(jī)械手在壓緊彈簧的作用力下彈射出去，同時，通過夾取推桿的收縮運(yùn)動帶動夾取卡爪往外側(cè)運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)了對試驗(yàn)球體的釋放功能，完成了對試驗(yàn)球體彈射的過程，當(dāng)試驗(yàn)球體發(fā)射外出后，在通過限位推桿伸展運(yùn)動帶動限位卡勾的運(yùn)動，當(dāng)限位卡勾接近夾取機(jī)械手上的彈射橫板時，張合推桿進(jìn)行收縮運(yùn)動，從而帶動限位卡勾往內(nèi)側(cè)運(yùn)動，限位卡勾按壓住彈射橫板后，再通過限位推桿收縮運(yùn)動將夾取機(jī)械手收縮回來；彈射裝置利用彈簧壓縮的作用力可對試驗(yàn)球體進(jìn)行發(fā)射，為試驗(yàn)球體提供了動力源，且發(fā)射原理簡單實(shí)用；其夾取機(jī)械手可對試驗(yàn)球體抓取和釋放，抓取緊牢，釋放快速；同時，其限位機(jī)構(gòu)可對夾取機(jī)械手進(jìn)行限位收緊和釋放彈射。

通過傾角調(diào)節(jié)裝置、可變軌道和彈射裝置的配合使用，可完成“驗(yàn)證摩擦力大小與表面粗糙度程度以及重力大小之間的關(guān)系”的物理實(shí)驗(yàn)，具體實(shí)驗(yàn)過程如下：

首先，通過傾角調(diào)節(jié)裝置可調(diào)整可變軌道的傾斜角度，利用驅(qū)動機(jī)構(gòu)中驅(qū)動螺桿上的間斷區(qū)域的螺齒與驅(qū)動齒輪相嚙合時，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)軸的同步同向轉(zhuǎn)動，達(dá)到了同步轉(zhuǎn)動變換旋轉(zhuǎn)跑道的效果，將三個可變軌道調(diào)整到相統(tǒng)一的第一半圓形凹槽、第二半圓形凹槽、第三半圓形凹槽或第四半圓形凹槽，因此可保證每個可變軌道上的表面粗糙度程度相同；然后采用三個夾取機(jī)械手分別夾取不同重力大小的試驗(yàn)球體，通過彈射裝置將試驗(yàn)球體發(fā)射外出，觀察同時發(fā)射出來的三個不同重力大小的試驗(yàn)球體通過可變軌道到達(dá)阻擋機(jī)構(gòu)的先后順序，即可完成“驗(yàn)證摩擦力大小與重力大小之間的關(guān)系”的物理實(shí)驗(yàn)；再通過驅(qū)動機(jī)構(gòu)中驅(qū)動螺桿上的間斷區(qū)域的螺齒與驅(qū)動齒輪相分離時，通過橫向電機(jī)的轉(zhuǎn)動帶動旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)，從而帶動旋轉(zhuǎn)跑道的轉(zhuǎn)換，將三個可變軌道調(diào)整到不同的第一半圓形凹槽、第二半圓形凹槽、第三半圓形凹槽和第四半圓形凹槽，因此可保證三個可變軌道上的表面粗糙度程度不同；最后采用三個夾取機(jī)械手分別夾取相同重力大小的試驗(yàn)球體，通過彈射裝置將試驗(yàn)球體發(fā)射外出，觀察同時發(fā)射出來的三個相同重力大小的試驗(yàn)球體通過可變軌道到達(dá)阻擋機(jī)構(gòu)的先后順序，即可完成“驗(yàn)證摩擦力大小與表面粗糙度程度之間的關(guān)系”的物理實(shí)驗(yàn)。

進(jìn)一步，所述的重力加速度測試裝置包括測試滑道、定位沙池、測量電機(jī)、測量絲杠、移動螺母、測量支架、帶座工字輪和測量皮尺；所述的測試滑道傾斜部分設(shè)置有與底座相固定連接的立板，測試滑道水平部分設(shè)置有與底座相連接固定的固定架，定位沙池位于測試滑道正右方，測量電機(jī)分別位于定位沙池的前后兩側(cè)，測量絲杠一端與測量電機(jī)相連接，測量絲杠另一端與定位沙池外側(cè)壁相連接，移動螺母安裝在測量絲杠上，測量支架下端固定在移動螺母上端面上，帶座工字輪下端設(shè)置有與測試滑道相連接的固定支座，帶座工字輪上端設(shè)置有帶軸輪體，測量皮尺一端纏繞在帶座工字輪上端的帶軸輪體上，測量皮尺另一端固定在測量支架上端。

采用重力加速度測試裝置利用滑槽法測定重力加速度具體過程如下：首先，阻擋馬達(dá)通過帶傳動帶動阻擋槳的轉(zhuǎn)動，從而帶動阻擋槳中部沿其周向方向均勻設(shè)置的條形擋板的旋轉(zhuǎn)，將停留在可變軌道末端處于靜止?fàn)顟B(tài)的試驗(yàn)球體輕輕推出，試驗(yàn)球體從測試滑道自由滾出，試驗(yàn)球體經(jīng)過測試滑道傾斜部分和測試滑道水平部分后掉落到定位沙池內(nèi)，并用秒表記錄下試驗(yàn)球體從測試滑道水平部分末端掉落到定位沙池內(nèi)所用的時間T；然后用直尺測量出測試滑道傾斜部分頂端和測試滑道水平部分之間的垂直距離H；再通過測量電機(jī)的旋轉(zhuǎn)帶動測量絲杠的轉(zhuǎn)動，從而實(shí)現(xiàn)移動螺母的水平移動，帶動測量皮尺從帶座工字輪上拉扯出來，以便測量出試驗(yàn)球體掉落在定位沙池中的具體位置與測試滑道水平部分末端之間的水平距離S，根據(jù)以上測定的數(shù)據(jù)，并結(jié)合運(yùn)動學(xué)公式即可測試出試驗(yàn)球體的重力加速度g＝S/2HT，從而完成了試驗(yàn)球體的重力加速度測定的實(shí)驗(yàn)，重力加速度測試裝置可通過一次實(shí)驗(yàn)就可以得出多組數(shù)據(jù)，采用定位沙池可精準(zhǔn)確定落球具體位置點(diǎn)，同時也可實(shí)現(xiàn)自動測量落球距離的功能，結(jié)構(gòu)簡單實(shí)用，可快速多組測試物體的重力加速度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明具有角度調(diào)節(jié)、跑道變換、物體發(fā)射和同時多組測試重力的功能，實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多能，可完成摩擦力影響因素驗(yàn)證和物體重力加速度測定實(shí)驗(yàn)，結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡單方便，為物理課堂教學(xué)提供了新型的實(shí)驗(yàn)演示模型，方便了教師教學(xué)，也提高了學(xué)生的認(rèn)知能力。

(2)本發(fā)明的傾角調(diào)節(jié)裝置可用于可變軌道的水平傾斜角度的調(diào)節(jié)，且調(diào)節(jié)方便快速，穩(wěn)定性高，承載能力強(qiáng)。

(3)本發(fā)明的驅(qū)動機(jī)構(gòu)通過驅(qū)動螺桿上的間斷區(qū)域的螺齒與驅(qū)動齒輪相嚙合或分離，實(shí)現(xiàn)了整體驅(qū)動和單獨(dú)驅(qū)動，可對旋轉(zhuǎn)跑道進(jìn)行整體同步變換和單獨(dú)單向變換，且控制簡單，傳動平穩(wěn)。

(4)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)跑道具有四個不同表面粗糙度的第一半圓形凹槽、第二半圓形凹槽、第三半圓形凹槽和第四半圓形凹槽，且轉(zhuǎn)換簡單快捷，通過旋轉(zhuǎn)跑道的旋轉(zhuǎn)變換，可試驗(yàn)表面粗糙度與物體運(yùn)動摩擦力的關(guān)系。

(5)本發(fā)明的阻擋機(jī)構(gòu)具有阻擋攔截試驗(yàn)球體和旋轉(zhuǎn)推送試驗(yàn)球體的雙重作用，且簡單實(shí)用。

(6)本發(fā)明的彈射裝置利用彈簧壓縮的作用力可對試驗(yàn)球體進(jìn)行發(fā)射，為試驗(yàn)球體提供了動力源，且發(fā)射原理簡單實(shí)用；其夾取機(jī)械手可對試驗(yàn)球體抓取和釋放，抓取緊牢，釋放快速；同時，其限位機(jī)構(gòu)可對夾取機(jī)械手進(jìn)行限位收緊和釋放彈射。

(7)本發(fā)明的重力加速度測試裝置可通過一次實(shí)驗(yàn)就可以得出多組數(shù)據(jù)，采用定位沙池可精準(zhǔn)確定落球具體位置點(diǎn)，同時也可實(shí)現(xiàn)自動測量落球距離的功能，結(jié)構(gòu)簡單實(shí)用，可快速多組測試物體的重力加速度。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明去除重力加速度測試裝置后的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明傾角調(diào)節(jié)裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明傾角調(diào)節(jié)裝置去除調(diào)節(jié)平臺后的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明可變軌道的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明驅(qū)動機(jī)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明旋轉(zhuǎn)跑道的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本發(fā)明彈射裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是本發(fā)明重力加速度測試裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

如圖1至圖9所示，一種物理運(yùn)動學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)演示模型，包括底座1、傾角調(diào)節(jié)裝置2、可變軌道3、彈射裝置4和重力加速度測試裝置5，用于可變軌道3傾斜度調(diào)整的傾角調(diào)節(jié)裝置2安裝在底座1左上方，可變軌道3位于傾角調(diào)節(jié)裝置2正上方，彈射裝置4位于可變軌道3左側(cè)，重力加速度測試裝置5位于可變軌道3右側(cè)，且可變軌道3、彈射裝置4和重力加速度測試裝置5并排布置。

所述的傾角調(diào)節(jié)裝置2包括U型支架21、調(diào)節(jié)平臺22、調(diào)節(jié)耳座23、調(diào)節(jié)銷軸24、卡位彈簧25、上鉸鏈26、調(diào)節(jié)連桿27、下鉸鏈28、移動滑塊29、導(dǎo)向滑軌210、鋼絲繩211、收卷輪212和收卷電機(jī)213；所述的U型支架21倒立布置，U型支架21中部設(shè)置有隔板，U型支架21右端設(shè)置有導(dǎo)線孔，調(diào)節(jié)平臺22位于U型支架21上方，調(diào)節(jié)耳座23位于U型支架21右側(cè)端，調(diào)節(jié)平臺22右端通過調(diào)節(jié)銷軸24與調(diào)節(jié)耳座23相連接，卡位彈簧25下端固定在U型支架21左端，卡位彈簧25上端固定在調(diào)節(jié)平臺22左端，調(diào)節(jié)連桿27位于U型支架21和調(diào)節(jié)平臺22之間，且調(diào)節(jié)連桿27上端通過上鉸鏈26與調(diào)節(jié)平臺22中部相連接，調(diào)節(jié)連桿27下端通過下鉸鏈28安裝在移動滑塊29上端面上，移動滑塊29安裝在導(dǎo)向滑軌210上，鋼絲繩211一端固定在移動滑塊29上，鋼絲繩211另一端穿過U型支架21右端的導(dǎo)線孔纏繞在收卷輪212上，收卷輪212固定在收卷電機(jī)213的輸出軸上，收卷電機(jī)213固定在U型支架21中部的隔板上；通過收卷電機(jī)213的旋轉(zhuǎn)帶動鋼絲繩211的收縮，從而帶動移動滑塊29在導(dǎo)向滑軌210上的運(yùn)動，由于調(diào)節(jié)連桿27上端的位置為固定的，調(diào)節(jié)連桿27下端的位置隨著移動滑塊29的移動而改變，從而調(diào)節(jié)連桿27與調(diào)節(jié)平臺22之間的水平傾角逐步變大，實(shí)現(xiàn)了調(diào)節(jié)平臺22傾斜度的調(diào)整功能；傾角調(diào)節(jié)裝置2可用于可變軌道3的水平傾斜角度的調(diào)節(jié)，且調(diào)節(jié)方便快速，穩(wěn)定性高，承載能力強(qiáng)。

所述的可變軌道3包括驅(qū)動機(jī)構(gòu)31、旋轉(zhuǎn)跑道32和阻擋機(jī)構(gòu)33；所述的旋轉(zhuǎn)跑道32位于驅(qū)動機(jī)構(gòu)31和阻擋機(jī)構(gòu)33之間，且驅(qū)動機(jī)構(gòu)31、旋轉(zhuǎn)跑道32和阻擋機(jī)構(gòu)33并排布置。

所述的驅(qū)動機(jī)構(gòu)31包括頂升支架311、縱向電機(jī)312、驅(qū)動螺桿313、懸臂支架314、橫向電機(jī)315、驅(qū)動軸316、驅(qū)動齒輪317和旋轉(zhuǎn)軸318；所述的頂升支架311下端前后兩側(cè)分別設(shè)置有頂升推桿，頂升支架311下端中部位置處設(shè)置有連接彈簧，頂升推桿上端設(shè)置有垂直安裝板，頂升支架311外側(cè)設(shè)置有條形板，縱向電機(jī)312固定在頂升支架311上端面一側(cè)，驅(qū)動螺桿313一端與縱向電機(jī)312輸出軸相連接，驅(qū)動螺桿313另一端穿過頂升支架311上端面上的垂直安裝板，驅(qū)動螺桿313上設(shè)置有間斷區(qū)域的螺齒，懸臂支架314位于頂升支架311內(nèi)側(cè)，橫向電機(jī)315安裝在懸臂支架314頂端處，橫向電機(jī)315為雙軸輸出電機(jī)，橫向電機(jī)315外側(cè)輸出軸與驅(qū)動軸316一端相連接，驅(qū)動軸316另一端安裝在頂升支架311外側(cè)的條形板上，驅(qū)動齒輪317固定在驅(qū)動軸316的中部位置處，驅(qū)動齒輪317與驅(qū)動螺桿313上的螺齒相嚙合，橫向電機(jī)315內(nèi)側(cè)輸出軸與旋轉(zhuǎn)軸318相連接；當(dāng)驅(qū)動螺桿313上的間斷區(qū)域的螺齒與驅(qū)動齒輪317相嚙合時，通過縱向電機(jī)312的旋轉(zhuǎn)帶動驅(qū)動螺桿313的轉(zhuǎn)動，從而帶動與驅(qū)動齒輪317同軸安裝的驅(qū)動軸316同步旋轉(zhuǎn)，由于橫向電機(jī)315采用的是雙軸輸出電機(jī)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)軸318的同步同向轉(zhuǎn)動，達(dá)到了同步轉(zhuǎn)動變換旋轉(zhuǎn)跑道32的效果；當(dāng)驅(qū)動螺桿313上的間斷區(qū)域的螺齒與驅(qū)動齒輪317相分離時，通過橫向電機(jī)315的轉(zhuǎn)動帶動旋轉(zhuǎn)軸318的旋轉(zhuǎn)，從而帶動旋轉(zhuǎn)跑道32的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)了單獨(dú)單向控制旋轉(zhuǎn)跑道32轉(zhuǎn)換的效果；驅(qū)動機(jī)構(gòu)31通過驅(qū)動螺桿313上的間斷區(qū)域的螺齒與驅(qū)動齒輪317相嚙合或分離，實(shí)現(xiàn)了整體驅(qū)動和單獨(dú)驅(qū)動，可對旋轉(zhuǎn)跑道32進(jìn)行整體同步變換和單獨(dú)單向變換，且控制簡單，傳動平穩(wěn)。

所述的旋轉(zhuǎn)跑道32為方形柱體結(jié)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)跑道32中部位置處設(shè)置有貫穿軸孔，旋轉(zhuǎn)跑道32的四個側(cè)面上分別依次設(shè)置有第一半圓形凹槽、第二半圓形凹槽、第三半圓形凹槽和第四半圓形凹槽，第一半圓形凹槽上設(shè)置有橡膠墊，第二半圓形凹槽上沿其軸向方向均勻設(shè)置有凸型條，第三半圓形凹槽上沿其軸向方向均勻設(shè)置有磨砂條，第四半圓形凹槽上設(shè)置有光滑鋁片墊；旋轉(zhuǎn)跑道32具有四個不同表面粗糙度的第一半圓形凹槽、第二半圓形凹槽、第三半圓形凹槽和第四半圓形凹槽，且轉(zhuǎn)換簡單快捷，通過旋轉(zhuǎn)跑道32的旋轉(zhuǎn)變換，可試驗(yàn)表面粗糙度與物體運(yùn)動摩擦力的關(guān)系。

所述的阻擋機(jī)構(gòu)33包括龍門支架331、阻擋馬達(dá)332、阻擋主動輪333、阻擋從動輪334、阻擋傳動帶335和阻擋槳336；所述的龍門支架331上端設(shè)置有弧形凹面，弧形凹面前后兩側(cè)分別對稱設(shè)置有安裝耳座，阻擋馬達(dá)332位于龍門支架331一側(cè)，阻擋主動輪333固定在阻擋馬達(dá)332輸出軸上，阻擋主動輪333與阻擋從動輪334之間采用阻擋傳動帶335進(jìn)行連接，阻擋槳336中部沿其周向方向均勻設(shè)置有條形擋板，阻擋槳336兩端分別安裝在弧形凹面前后兩側(cè)的安裝耳座上，且阻擋槳336與阻擋從動輪334同軸安裝連接；阻擋機(jī)構(gòu)33主要用于對試驗(yàn)球體的攔截，同時采用阻擋馬達(dá)332通過帶傳動帶動阻擋槳336的轉(zhuǎn)動，從而帶動阻擋槳336中部沿其周向方向均勻設(shè)置的條形擋板的旋轉(zhuǎn)，達(dá)到了在測試物體重力加速度時推送試驗(yàn)球體的效果，阻擋機(jī)構(gòu)33具有阻擋攔截試驗(yàn)球體和旋轉(zhuǎn)推送試驗(yàn)球體的雙重作用，且簡單實(shí)用。

所述的彈射裝置4包括L型支架41、彈射推桿42、夾取機(jī)械手43、壓緊彈簧44和限位機(jī)構(gòu)45；所述的彈射推桿42等間距并排布置在L型支架41和夾取機(jī)械手43之間，且彈射推桿42一端與L型支架41相連接，彈射推桿42另一端與夾取機(jī)械手43相連接，壓緊彈簧44纏繞在彈射推桿42上，限位機(jī)構(gòu)45數(shù)量為二，限位機(jī)構(gòu)45分別對稱位于夾取機(jī)械手43前后兩側(cè)。

所述的夾取機(jī)械手43包括彈射橫板431、夾取耳座432、夾取轉(zhuǎn)銷433、夾取卡爪434、夾取推桿435和夾取鉸鏈436；所述的夾取耳座432沿彈射橫板431縱向中心軸線分別對稱布置，夾取卡爪434下端通過夾取轉(zhuǎn)銷433安裝在夾取耳座432上，夾取卡爪434為弧形狀尖頭結(jié)構(gòu)，夾取卡爪434內(nèi)側(cè)壁上設(shè)置有楔形爪齒，夾取推桿435位于夾取卡爪434外側(cè)，且夾取推桿435上端通過夾取鉸鏈436與夾取卡爪434外側(cè)壁相連接，夾取推桿435下端通過夾取鉸鏈436與彈射橫板431相連接；通過夾取推桿435的伸縮運(yùn)動實(shí)現(xiàn)了夾取卡爪434的張合，從而達(dá)到了對試驗(yàn)球體抓取和釋放的功能，且抓取緊牢，釋放快速。

所述的限位機(jī)構(gòu)45包括限位底座451、限位推桿452、限位頂板453、限位卡勾454、連接鉸鏈455和張合推桿456；所述的限位推桿452位于限位底座451與限位頂板453之間，限位卡勾454后端通過連接鉸鏈455與限位頂板453相連接，限位卡勾454前端按壓在彈射橫板431上，張合推桿456一端活動鉸接在限位頂板453上，張合推桿456另一端活動鉸接在限位卡勾454內(nèi)側(cè)壁上；限位機(jī)構(gòu)45用于對夾取機(jī)械手43的限位收緊和釋放彈射。

彈射裝置4工作原理：試驗(yàn)球體發(fā)射前時，限位卡勾454將夾取機(jī)械手43上的彈射橫板431按壓住，發(fā)射時，張合推桿456進(jìn)行伸張運(yùn)動，從而帶動限位卡勾454往外側(cè)運(yùn)動，限位卡勾454與彈射橫板431實(shí)現(xiàn)了分離，夾取機(jī)械手43在壓緊彈簧44的作用力下彈射出去，同時，通過夾取推桿435的收縮運(yùn)動帶動夾取卡爪434往外側(cè)運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)了對試驗(yàn)球體的釋放功能，完成了對試驗(yàn)球體彈射的過程，當(dāng)試驗(yàn)球體發(fā)射外出后，在通過限位推桿452伸展運(yùn)動帶動限位卡勾454的運(yùn)動，當(dāng)限位卡勾454接近夾取機(jī)械手43上的彈射橫板431時，張合推桿456進(jìn)行收縮運(yùn)動，從而帶動限位卡勾454往內(nèi)側(cè)運(yùn)動，限位卡勾454按壓住彈射橫板431后，再通過限位推桿452收縮運(yùn)動將夾取機(jī)械手43收縮回來；彈射裝置4利用彈簧壓縮的作用力可對試驗(yàn)球體進(jìn)行發(fā)射，為試驗(yàn)球體提供了動力源，且發(fā)射原理簡單實(shí)用；其夾取機(jī)械手43可對試驗(yàn)球體抓取和釋放，抓取緊牢，釋放快速；同時，其限位機(jī)構(gòu)45可對夾取機(jī)械手43進(jìn)行限位收緊和釋放彈射。

通過傾角調(diào)節(jié)裝置2、可變軌道3和彈射裝置4的配合使用，可完成“驗(yàn)證摩擦力大小與表面粗糙度程度以及重力大小之間的關(guān)系”的物理實(shí)驗(yàn)，具體實(shí)驗(yàn)過程如下：

首先，通過傾角調(diào)節(jié)裝置2可調(diào)整可變軌道3的傾斜角度，利用驅(qū)動機(jī)構(gòu)31中驅(qū)動螺桿313上的間斷區(qū)域的螺齒與驅(qū)動齒輪317相嚙合時，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)軸318的同步同向轉(zhuǎn)動，達(dá)到了同步轉(zhuǎn)動變換旋轉(zhuǎn)跑道32的效果，將三個可變軌道3調(diào)整到相統(tǒng)一的第一半圓形凹槽、第二半圓形凹槽、第三半圓形凹槽或第四半圓形凹槽，因此可保證每個可變軌道3上的表面粗糙度程度相同；然后采用三個夾取機(jī)械手43分別夾取不同重力大小的試驗(yàn)球體，通過彈射裝置4將試驗(yàn)球體發(fā)射外出，觀察同時發(fā)射出來的三個不同重力大小的試驗(yàn)球體通過可變軌道3到達(dá)阻擋機(jī)構(gòu)33的先后順序，即可完成“驗(yàn)證摩擦力大小與重力大小之間的關(guān)系”的物理實(shí)驗(yàn)；再通過驅(qū)動機(jī)構(gòu)31中驅(qū)動螺桿313上的間斷區(qū)域的螺齒與驅(qū)動齒輪317相分離時，通過橫向電機(jī)315的轉(zhuǎn)動帶動旋轉(zhuǎn)軸318的旋轉(zhuǎn)，從而帶動旋轉(zhuǎn)跑道32的轉(zhuǎn)換，將三個可變軌道3調(diào)整到不同的第一半圓形凹槽、第二半圓形凹槽、第三半圓形凹槽和第四半圓形凹槽，因此可保證三個可變軌道3上的表面粗糙度程度不同；最后采用三個夾取機(jī)械手43分別夾取相同重力大小的試驗(yàn)球體，通過彈射裝置4將試驗(yàn)球體發(fā)射外出，觀察同時發(fā)射出來的三個相同重力大小的試驗(yàn)球體通過可變軌道3到達(dá)阻擋機(jī)構(gòu)33的先后順序，即可完成“驗(yàn)證摩擦力大小與表面粗糙度程度之間的關(guān)系”的物理實(shí)驗(yàn)。

進(jìn)一步，所述的重力加速度測試裝置5包括測試滑道51、定位沙池52、測量電機(jī)53、測量絲杠54、移動螺母55、測量支架56、帶座工字輪57和測量皮尺58；所述的測試滑道51傾斜部分設(shè)置有與底座1相固定連接的立板，測試滑道51水平部分設(shè)置有與底座1相連接固定的固定架，定位沙池52位于測試滑道51正右方，測量電機(jī)53分別位于定位沙池52的前后兩側(cè)，測量絲杠54一端與測量電機(jī)53相連接，測量絲杠54另一端與定位沙池52外側(cè)壁相連接，移動螺母55安裝在測量絲杠54上，測量支架56下端固定在移動螺母55上端面上，帶座工字輪57下端設(shè)置有與測試滑道51相連接的固定支座，帶座工字輪57上端設(shè)置有帶軸輪體，測量皮尺58一端纏繞在帶座工字輪57上端的帶軸輪體上，測量皮尺58另一端固定在測量支架56上端。

采用重力加速度測試裝置5利用滑槽法測定重力加速度具體過程如下：首先，阻擋馬達(dá)332通過帶傳動帶動阻擋槳336的轉(zhuǎn)動，從而帶動阻擋槳336中部沿其周向方向均勻設(shè)置的條形擋板的旋轉(zhuǎn)，將停留在可變軌道3末端處于靜止?fàn)顟B(tài)的試驗(yàn)球體輕輕推出，試驗(yàn)球體從測試滑道51自由滾出，試驗(yàn)球體經(jīng)過測試滑道51傾斜部分和測試滑道51水平部分后掉落到定位沙池52內(nèi)，并用秒表記錄下試驗(yàn)球體從測試滑道51水平部分末端掉落到定位沙池52內(nèi)所用的時間T；然后用直尺測量出測試滑道51傾斜部分頂端和測試滑道51水平部分之間的垂直距離H；再通過測量電機(jī)53的旋轉(zhuǎn)帶動測量絲杠54的轉(zhuǎn)動，從而實(shí)現(xiàn)移動螺母55的水平移動，帶動測量皮尺58從帶座工字輪57上拉扯出來，以便測量出試驗(yàn)球體掉落在定位沙池52中的具體位置與測試滑道51水平部分末端之間的水平距離S，根據(jù)以上測定的數(shù)據(jù)，并結(jié)合運(yùn)動學(xué)公式即可測試出試驗(yàn)球體的重力加速度g＝S/2HT，從而完成了試驗(yàn)球體的重力加速度測定的實(shí)驗(yàn)，重力加速度測試裝置可通過一次實(shí)驗(yàn)就可以得出多組數(shù)據(jù)，采用定位沙池52可精準(zhǔn)確定落球具體位置點(diǎn)，同時也可實(shí)現(xiàn)自動測量落球距離的功能，結(jié)構(gòu)簡單實(shí)用，可快速多組測試物體的重力加速度。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中的描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。