本發(fā)明涉及一種實驗演示儀，具體涉及一種基于雙輪發(fā)射的傳送帶實驗演示儀。

背景技術(shù)：

1、高中物理必修一的運動學課程里，有一類傳送帶運送滑塊的經(jīng)典習題，也是高考備考的熱點習題。該類型習題涉及的是復雜的物理情境：傳送帶是水平的或傾斜的，滑塊的初速度方向與傳送帶的運行方向相同或相反，滑塊滑上傳送帶后，運動情況可能是一直勻速、一直加速、一直減速、先減速后勻速、先加速后勻速、先向前減速后加速返回等多種運動狀態(tài)。滑塊的初速度與傳送帶的運行速度實物不同的組合導致滑塊的運動性質(zhì)復雜多樣。要解決這類問題，需要深入分析，除了要對物理規(guī)律熟練掌握外，還要在頭腦中構(gòu)建一個清晰的動態(tài)情景圖形，要詳細地描繪出滑塊在傳送帶上的每一個運動階段，包括初速度、傳送帶的速度、摩擦力、加速度等參數(shù)如何影響滑塊的運動軌跡。

2、然而，許多學生由于缺乏生活經(jīng)驗，可能從未見過傳送帶，或者只見過貨物與傳送帶以相同速度運動的情況。這導致他們在分析此類問題時，往往會分析不全面，條理不清晰。而目前市場上并沒有任何相關(guān)的教具能完整地演示這一情境，教師們在課堂上往往只能用語言描述或者用模擬動畫來講應解，學生也無法通過親自動手操作、實驗探究來理解和掌握這一復雜的物理現(xiàn)象。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種基于雙輪發(fā)射的傳送帶實驗演示儀，本實驗演示儀演示儀通過設(shè)置雙輪發(fā)射機構(gòu)，可實現(xiàn)發(fā)射出去的滑塊進行直線運動，通過設(shè)置傳送帶運行機構(gòu)，可實現(xiàn)傳送帶順、逆時針往返運動，通過設(shè)置測距機構(gòu)精確測量滑塊的瞬時速度，本實驗演示儀能真實地還原演示出傳動帶傳送模塊模型時的各種情境，且運行的速度—時間波形圖在顯示屏上直觀顯示，教師授課可進行演示實驗，提高課堂教學效果，學生也可動手探究學習，激發(fā)學生的學習興趣。

2、為了達到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案：

3、基于雙輪發(fā)射的傳送帶實驗演示儀，包括底板，所述底板從右往左依次設(shè)置有雙輪發(fā)射機構(gòu)、傳送帶運行機構(gòu)、測距機構(gòu)、實驗滑塊以及智能控制器；所述雙輪發(fā)射機構(gòu)包括發(fā)射機構(gòu)支撐架，所述發(fā)射機構(gòu)支撐架內(nèi)設(shè)有發(fā)射驅(qū)動裝置，所述發(fā)射驅(qū)動裝置與一轉(zhuǎn)軸連接，所述轉(zhuǎn)軸從下往上貫穿發(fā)射機構(gòu)支撐架后往上延伸并與第一發(fā)射輪連接，所述轉(zhuǎn)軸上套設(shè)一轉(zhuǎn)動齒輪，所述轉(zhuǎn)動齒輪與傳動齒輪嚙合，所述傳動齒輪套設(shè)在與轉(zhuǎn)軸平行設(shè)置的連接軸上，所述連接軸的頂端延伸出發(fā)射機構(gòu)支撐架并與第二發(fā)射輪連接，所述連接軸的底端固定在發(fā)射機構(gòu)支撐架上；所述傳送帶運行機構(gòu)包括與底板上下平行設(shè)置的傳送帶運行支撐板，所述傳送帶運行支撐板的兩側(cè)均通過若干塊豎向支撐塊與底板連接，所述傳送帶運行支撐板的兩端側(cè)分別設(shè)有驅(qū)動滾筒、從動滾筒，所述驅(qū)動滾筒與從動滾筒之間套設(shè)一傳送帶，所述驅(qū)動滾筒的滾軸上設(shè)有一同步輪，所述同步輪通過同步帶與位于底板上的正反轉(zhuǎn)電機連接，所述傳送帶運行支撐板的一側(cè)設(shè)有用于控制正反轉(zhuǎn)電機的電機控制器，所述傳送帶運行支撐板的另一側(cè)設(shè)有顯示實驗參數(shù)與運行圖形的顯示屏，所述傳送帶運行支撐板靠近雙輪發(fā)射機構(gòu)的端側(cè)設(shè)有光電門安裝框，所述光電門安裝框從下方橫跨傳送帶運行支撐板后位于其兩側(cè)，所述光電門安裝框上設(shè)置有光電門；所述測距機構(gòu)包括固定在底板上的測距支撐架，所述測距支撐架上設(shè)置激光測距傳感器；所述實驗滑塊為圓柱形滑塊，所述實驗滑塊可放置于第一發(fā)射輪和第二發(fā)射輪之間且均與其相切；所述智能控制器設(shè)置于底板上，且所述智能控制器與電機控制器、顯示屏、光電門、激光測距傳感器均電氣連接。

4、作為優(yōu)選技術(shù)方案，為了本實驗演示儀也可進行測摩擦力實驗，一方面提高資源的利用率，另一方面有利于學生更好理解判斷靜摩擦力與動摩擦力的條件，所述傳送帶運行支撐板上設(shè)有測摩擦力機構(gòu)，所述測摩擦力機構(gòu)包括卡嵌在傳送帶運行支撐板兩側(cè)的卡嵌塊，兩卡嵌塊上設(shè)有滑臺支撐板，所述滑臺支撐板上設(shè)有絲桿滑臺絲桿滑臺，所述絲桿滑臺的前側(cè)設(shè)有拉力傳感器，所述拉力傳感器與位于絲桿滑臺上的模數(shù)ad轉(zhuǎn)換模塊連接，所述模數(shù)ad轉(zhuǎn)換模塊與智能控制器電氣連接，所述拉力傳感器上連接帶有的拉繩，所述拉繩與帶有掛鉤的實驗物體連接。

5、作為優(yōu)選技術(shù)方案，為了本實驗演示儀也可進行驗證動能定理實驗，一方面進一步提高資源的利用率，另一方面也便于學生理解力做功和動能變化關(guān)系，所述底板上設(shè)有電子秤支撐架，所述電子秤支撐上設(shè)有稱重電子秤，所述稱重電子秤與智能控制器電氣連接。

6、作為優(yōu)選技術(shù)方案，為了便于提升底板的一端使傳送帶處于不同角度傾斜，可滿足各種情境工況，同時也便于提攜底板，本實驗演示儀還包括升降架支撐板，所述升降架支撐板上設(shè)有升降架，所述升降架上設(shè)有可沿其上下升降的掛鉤，所述掛鉤可懸掛在設(shè)于底板兩端側(cè)的拉環(huán)上。

7、作為優(yōu)選技術(shù)方案，為了降低實驗滑塊的重心，使其可穩(wěn)定的滑行，所述實驗滑塊的底端設(shè)有不銹鋼墊片。

8、作為優(yōu)選技術(shù)方案，為了降低實驗滑塊與發(fā)射機構(gòu)支撐架的摩擦系數(shù)，保證實驗演示儀在實驗滑塊初速度較小時的情況下，也能明顯地演示出相對滑行的效果，所述不銹鋼墊片的下方設(shè)有一層聚四氟乙烯膜。

9、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果：

10、1、本實驗演示儀演示儀通過設(shè)置雙輪發(fā)射機構(gòu)，可實現(xiàn)發(fā)射出去的滑塊進行直線運動，通過設(shè)置傳送帶運行機構(gòu)，可實現(xiàn)傳送帶順、逆時針往返運動，通過設(shè)置測距機構(gòu)精確測量滑塊的瞬時速度，本實驗演示儀能真實地還原演示出傳動帶傳送模塊模型時的各種情景，且運行的速度—時間波形圖在顯示屏上直觀顯示，教師授課可進行演示實驗，提高課堂教學效果，學生也可動手探究學習，激發(fā)學生的學習興趣。

11、2、傳送帶運行支撐板上設(shè)有測摩擦力機構(gòu)，可使本實驗演示儀也可進行測摩擦力實驗，一方面提高資源的利用率，另一方面有利于學生更好理解判斷靜摩擦力與動摩擦力的條件。

12、3、底板上設(shè)置電子秤，可使本實驗演示儀也可進行驗證動能定理實驗，一方面進一步提高資源的利用率，另一方面也便于學生理解力做功和動能變化關(guān)系。

13、4、設(shè)置升降架以及底板上設(shè)置有拉環(huán)，便于提升底板的一端使傳送帶處于不同角度傾斜，可滿足各種情境工況，同時也便于提攜底板。

14、5、實驗滑塊的底端設(shè)有不銹鋼墊片，降低實驗滑塊的重心，使其可穩(wěn)定的滑行，提供實驗的精確度。

15、6、發(fā)射機構(gòu)支撐架的表面設(shè)有聚四氟乙烯膜，有效降低實驗滑塊與發(fā)射機構(gòu)支撐架的摩擦系數(shù)，保證實驗演示儀在實驗滑塊初速度較小時的情況下，也能明顯地演示出相對滑行的效果。

技術(shù)特征：

1.基于雙輪發(fā)射的傳送帶實驗演示儀，其特征在于：包括底板(1)，所述底板(1)從右往左依次設(shè)置有雙輪發(fā)射機構(gòu)(2)、傳送帶運行機構(gòu)(3)、測距機構(gòu)(4)、實驗滑塊(5)以及智能控制器；所述雙輪發(fā)射機構(gòu)(2)包括發(fā)射機構(gòu)支撐架(2-1)，所述發(fā)射機構(gòu)支撐架(2-1)內(nèi)設(shè)有發(fā)射驅(qū)動裝置(2-2)，所述發(fā)射驅(qū)動裝置(2-2)與一轉(zhuǎn)軸連接，所述轉(zhuǎn)軸從下往上貫穿發(fā)射機構(gòu)支撐架(2-1)后往上延伸并與第一發(fā)射輪(2-3)連接，所述轉(zhuǎn)軸上套設(shè)一轉(zhuǎn)動齒輪(2-4)，所述轉(zhuǎn)動齒輪(2-4)與傳動齒輪(2-5)嚙合，所述傳動齒輪(2-5)套設(shè)在與轉(zhuǎn)軸平行設(shè)置的連接軸上，所述連接軸的頂端延伸出發(fā)射機構(gòu)支撐架(2-1)并與第二發(fā)射輪(2-6)連接，所述連接軸的底端固定在發(fā)射機構(gòu)支撐架(2-1)上；所述傳送帶運行機構(gòu)(3)包括與底板(1)上下平行設(shè)置的傳送帶運行支撐板(3-1)，所述傳送帶運行支撐板(3-1)的兩側(cè)均通過若干塊豎向支撐塊(3-2)與底板(1)連接，所述傳送帶運行支撐板(3-1)的兩端側(cè)分別設(shè)有驅(qū)動滾筒(3-3)、從動滾筒(3-1)，所述驅(qū)動滾筒(3-3)與從動滾筒(3-4)之間套設(shè)一傳送帶(3-12)，所述驅(qū)動滾筒(3-3)的滾軸上設(shè)有一同步輪(3-5)，所述同步輪(3-5)通過同步帶(3-6)與位于底板(1)上的正反轉(zhuǎn)電機(3-7)連接，所述傳送帶運行支撐板(3-1)的一側(cè)設(shè)有用于控制正反轉(zhuǎn)電機(3-7)的電機控制器(3-8)，所述傳送帶運行支撐板(3-1)的另一側(cè)設(shè)有可顯示實驗參數(shù)與運行圖形的顯示屏(3-9)，所述傳送帶運行支撐板(3-1)靠近雙輪發(fā)射機構(gòu)(1)的端側(cè)設(shè)有光電門安裝框(3-10)，所述光電門安裝框(3-10)從下方橫跨傳送帶運行支撐板(3-1)后位于其兩側(cè)，所述光電門安裝框(3-10)上設(shè)置有光電門(3-11)；所述測距機構(gòu)(4)包括固定在底板(1)上的測距支撐架(4-1)，所述測距支撐架(4-1)上設(shè)置激光測距傳感器(4-2)；所述實驗滑塊(5)為圓柱形滑塊，所述實驗滑塊(5)可放置于第一發(fā)射輪(2-3)和第二發(fā)射輪(2-6)之間且均與其相切；所述智能控制器設(shè)置于底板(1)上，且所述智能控制器(1)與電機控制器(3-8)、顯示屏(3-9)、光電門(3-11)、激光測距傳感器(4-2)均電氣連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙輪發(fā)射的傳送帶實驗演示儀，其特征在于：所述傳送帶運行支撐板(3-1)上設(shè)有測摩擦力機構(gòu)(6)，所述測摩擦力機構(gòu)包括卡嵌在傳送帶運行支撐板(3-1)兩側(cè)的卡嵌塊(6-1)，兩卡嵌塊(6-1)上設(shè)有滑臺支撐板(6-2)，所述滑臺支撐板(6-2)上設(shè)有絲桿滑臺(6-3)，所述絲桿滑臺(6-3)的前側(cè)設(shè)有拉力傳感器(6-4)，所述拉力傳感器(6-4)與位于絲桿滑臺(6-3)上的模數(shù)ad轉(zhuǎn)換模塊(6-5)連接，所述模數(shù)ad轉(zhuǎn)換模塊(6-5)與智能控制器電氣連接，所述拉力傳感器(6-5)上連接帶有的拉繩(6-6)，所述拉繩(6-6)與帶有掛鉤的實驗物體(6-7)連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于雙輪發(fā)射的傳送帶實驗演示儀，其特征在于：所述底板(1)上設(shè)有電子秤支撐架(7)，所述電子秤支撐架(7)上設(shè)有稱重電子秤(8)，所述稱重電子秤(8)與智能控制器電氣連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1～3任意一項所述的基于雙輪發(fā)射的傳送帶實驗演示儀，其特征在于：本實驗演示儀還包括升降架支撐板(9)，所述升降架支撐板(9)上設(shè)有升降架(10)，所述升降架(10)上設(shè)有可沿其上下升降的掛鉤(11)，所述掛鉤(11)可懸掛在設(shè)于底板(1)兩端側(cè)的拉環(huán)(12)上。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于雙輪發(fā)射的傳送帶實驗演示儀，其特征在于：所述實驗滑塊(5)的底端設(shè)有不銹鋼墊片。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于雙輪發(fā)射的傳送帶實驗演示儀，其特征在于：所述不銹鋼墊片下方設(shè)有一層設(shè)有聚四氟乙烯膜。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種基于雙輪發(fā)射的傳送帶實驗演示儀，包括底板，所述底板從右往左依次設(shè)置有雙輪發(fā)射機構(gòu)、傳送帶運行機構(gòu)、測距機構(gòu)、實驗滑塊以及智能控制器。本實驗演示儀演示儀通過設(shè)置雙輪發(fā)射機構(gòu)，可實現(xiàn)發(fā)射出去的滑塊進行直線運動，通過設(shè)置傳送帶運行機構(gòu)，可實現(xiàn)傳送帶順、逆時針往返運動，通過設(shè)置測距機構(gòu)精確測量滑塊的瞬時速度，本實驗演示儀能真實地還原演示出傳動帶傳送滑塊模型時的各種情景，且運行的速度—時間波形圖可在顯示屏上直線顯示，教師授課可進行演示實驗，提高課堂教學效果，學生也可動手探究學習，激發(fā)學生的學習興趣。

技術(shù)研發(fā)人員：江瑩,陳創(chuàng)兵,王偉名,蒙加繼,吳壯盛,龐永昌,陸偉翔,黃信安,韋林宏
受保護的技術(shù)使用者：欽州市第二中學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6