智能机械能守恒实验器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种智能机械能守恒实验器，本实验器的立柱设于底座顶面，连接杆设于立柱上部，轴承套设于连接杆端部，摆杆两端分别连接轴承套和摆锤，遮光片设于摆锤的内侧面，PCB电路板顶面为圆弧形并且设于底座上，中央处理模块、显示模块、指示灯组、数据切换按键和数据清零按键分别设于PCB电路板，至少两个光电门传感器沿PCB电路板顶面的圆弧形间隔设于PCB电路板上，光电门传感器、显示模块、指示灯组、数据切换按键和数据清零按键分别连接中央处理模块，摆锤通过摆杆自水平位置下落时，遮光片依次经过光电门传感器。本实验器的实验过程简单、直观，提高了实验数据精度，并实时给出实验结果，保证了学生对机械能守恒定律的深刻理解，提高了教学质量。

Intelligent mechanical energy conservation experiment device

The utility model discloses an intelligent mechanical energy conservation experimental device, the column is arranged on the base. This experiment is the top surface of the connection rod is arranged the upper column, the bearing sleeve is arranged on the connecting rod end of the swing rod are respectively connected with both ends of the bearing sleeve and the inner surface of the pendulum, the pendulum shading sheet is arranged on the top surface of the circuit board PCB is circular and arranged on the base, the central processing module, display module, indicator lamp, switch button and reset button data are respectively arranged on the circuit board of PCB, at least two photoelectric door sensor PCB circuit board along the top surface of the circular arc interval in PCB circuit board, photoelectric door sensor, display module, indicator lamp, the data and data clear button switch button are respectively connected with the central processing module, the pendulum swing rod from horizontal position when the whereabouts of the shading plate passes through the photoelectric door sensor. The experimental process of this experiment is simple and intuitive. It improves the accuracy of the experimental data and gives the experimental results in real time. It ensures the students' deep understanding of the law of conservation of mechanical energy and improves the quality of teaching.

【技术实现步骤摘要】
智能机械能守恒实验器
本技术涉及一种智能机械能守恒实验器。
技术介绍
机械能守恒是物理教学的重要内容之一。传统的机械能守恒实验多采用摆球进行演示，其仅从原理上说明机械能守恒的原理。机械能守恒的条件是物体在运动过程中只有重力做功，此时只是重力势能与动能的相互转化，物体增加（或减小）的重力势能等于减少（或增加）的动能。要用实验验证这一关系，需测出运动过程中物体的高度变化，从而计算重力势能的变化量，这可以用刻度尺测量。同时需要测出物体的初、末速度，从而计算物体动能的变化量。因此机械能守恒实验较多的采用打点计时器，其在纸带末端连接重锤，重锤下落过程中通过打点计时器在纸带上打点，从而记录重锤下落各点的高度和瞬时速度，最后应用公式计算动能和势能的关系，得到机械能守恒的结果。受各方面因素的影响，该实验纸带打点需重复多次，实验过程繁琐，实验数据误差较大，或导致实验失败。因此传统的机械能守恒实验不能准确演示机械能守恒现象和数据，且直观性不佳，影响了学生对机械能守恒定律的深刻理解，降低教学质量。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种智能机械能守恒实验器，本实验器克服了传统机械能守恒实验的缺陷，其实验过程简单、直观，提高了实验数据精度，并实时给出实验结果，保证了学生对机械能守恒定律的深刻理解，提高了教学质量。为解决上述技术问题，本技术智能机械能守恒实验器包括底座、立柱、连接杆、摆杆、轴承套、摆锤、遮光片、控制组件和至少两个光电门传感器，所述立柱垂直设于所述底座顶面，所述连接杆垂直设于所述立柱上部，所述轴承套通过轴承设于所述连接杆端部，所述摆杆两端分别连接所述轴承套和摆锤，所述遮光片设于所述摆锤的内侧面，所述控制组件包括PCB电路板、中央处理模块、显示模块、指示灯组、数据切换按键和数据清零按键，所述PCB电路板顶面为圆弧形并且垂直设于所述底座上，所述中央处理模块、显示模块、指示灯组、数据切换按键和数据清零按键分别设于所述PCB电路板，所述至少两个光电门传感器沿所述PCB电路板顶面的圆弧形间隔设于所述PCB电路板上，所述光电门传感器的信号输出端连接所述中央处理模块的信号输入端，所述显示模块和指示灯组分别电连接所述中央处理模块的显示信号输出端，所述数据切换按键和数据清零按键分别电连接所述中央处理模块的数据切换端和数据清零端，所述摆锤通过摆杆自水平位置下落时，所述遮光片依次经过所述至少两个光电门传感器。进一步，光电门传感器为八个并且在垂直方向等距隔间布置，所述光电门传感器采用模块化搭建电路连接所述PCB电路板。进一步，本实验器还包括支撑斜杆，所述支撑斜杆两端分别铰接于所述立柱中部和底座一侧。进一步，本实验器还包括USB接口，所述USB接口设于所述PCB电路板侧面并且电连接所述中央处理模块的USB端口。进一步，所述指示灯组各指示灯对应所述各光电门传感器，所述光电门传感器动作后所述指示灯点亮。由于本技术智能机械能守恒实验器采用了上述技术方案，即本实验器的立柱设于底座顶面，连接杆设于立柱上部，轴承套通过轴承设于连接杆端部，摆杆两端分别连接轴承套和摆锤，遮光片设于所述摆锤的内侧面，PCB电路板顶面为圆弧形并且设于底座上，中央处理模块、显示模块、指示灯组、数据切换按键和数据清零按键分别设于PCB电路板，至少两个光电门传感器沿PCB电路板顶面的圆弧形间隔设于PCB电路板上，光电门传感器的信号输出端连接中央处理模块的信号输入端，显示模块和指示灯组连接中央处理模块的显示信号输出端，数据切换按键和数据清零按键连接中央处理模块的数据切换端和数据清零端，摆锤通过摆杆自水平位置下落时，遮光片依次经过光电门传感器。本实验器克服了传统机械能守恒实验的缺陷，其实验过程简单、直观，提高了实验数据精度，并实时给出实验结果，保证了学生对机械能守恒定律的深刻理解，提高了教学质量。附图说明下面结合附图和实施方式对本技术作进一步的详细说明：图1为本技术智能机械能守恒实验器结构示意图；图2为图1的侧视图；图3为本智能机械能守恒实验器中央处理模块示意图。具体实施方式实施例如图1和图2所示，本技术智能机械能守恒实验器包括底座1、立柱2、连接杆3、摆杆4、轴承套5、摆锤6、遮光片7、控制组件8和至少两个光电门传感器9，所述立柱2垂直设于所述底座1顶面，所述连接杆3垂直设于所述立柱2上部，所述轴承套5通过轴承设于所述连接杆3端部，所述摆杆4两端分别连接所述轴承套5和摆锤6，所述遮光片7设于所述摆锤6的内侧面，所述控制组件8包括PCB电路板81、中央处理模块82、显示模块83、指示灯组84、数据切换按键85和数据清零按键86，所述PCB电路板81顶面为圆弧形并且垂直设于所述底座1上，所述中央处理模块82、显示模块83、指示灯组84、数据切换按键85和数据清零按键86分别设于所述PCB电路板81，所述至少两个光电门传感器9沿所述PCB电路板81顶面的圆弧形间隔设于所述PCB电路板81上，所述光电门传感器9的信号输出端连接所述中央处理模块82的信号输入端，所述显示模块83和指示灯组84分别电连接所述中央处理模块82的显示信号输出端，所述数据切换按键85和数据清零按键86分别电连接所述中央处理模块82的数据切换端和数据清零端，所述摆锤6通过摆杆4自水平位置下落时，所述遮光片7依次经过所述至少两个光电门传感器9。优选的，光电门传感器9为八个并且在垂直方向等距隔间布置，所述光电门传感器9采用模块化搭建电路连接所述PCB电路板81。当摆锤的遮光片通过光电门传感器时光被挡住，计时器开始计时，当遮光片离开时停止计时，这样就可以根据遮光片大小与运动时间计算遮光片运动的瞬时速度；光电门传感器由聚光灯泡和光敏管组成，聚光灯泡对准光敏管，光敏管接收光的照射，当两个光电门传感器的任一个被挡住时，计时器开始计时；当两个光电门中任一个被再次挡住时，计时终止；计时器显示的是两次挡光之间的时间间隔。模块化搭建电路为采用高导电墨水笔绘制光电门传感器电路板，然后光电门传感器电路板采用磁力导电圆珠连接PCB电路板，其具有连接、组合方便的特点，其广泛应用于各类实验电路的搭建。优选的，本实验器还包括支撑斜杆11，所述支撑斜杆11两端分别铰接于所述立柱2中部和底座1一侧。支撑斜杆用于保证立柱在实验过程中的刚性，避免立柱晃动而影响实验的进行，确保实验成功。优选的，本实验器还包括USB接口87，所述USB接口87设于所述PCB电路板81侧面并且电连接所述中央处理模块82的USB端口。USB接口用于传输实验数据至上位机，保存每组实验数据，方便实验统计及实验成绩评定。优选的，所述指示灯组84各指示灯对应所述各光电门传感器9，所述光电门传感器9动作后所述指示灯点亮。通过数据切换按键可将实验数据在指示灯组及显示模块上切换显示，摆锤下落时指示灯组的各指示灯依次点亮。在机械能守恒实验时，将摆杆移至水平位置然后释放，设于摆锤的遮光片依次经光电门传感器，光电门传感器的输出信号传输至中央处理模块，中央处理模块计算摆锤经过各光电门传感器的瞬时速度以及高度后将实验结果通过显示模块或指示灯组显示，可直观得到实验结果；显示模块和指示灯组可通过数据切换按键进行切换。每次实验前先通过数据清零按键将中央处理模块内的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能机械能守恒实验器，其特征在于：本实验器包括底座、立柱、连接杆、摆杆、轴承套、摆锤、遮光片、控制组件和至少两个光电门传感器，所述立柱垂直设于所述底座顶面，所述连接杆垂直设于所述立柱上部，所述轴承套通过轴承设于所述连接杆端部，所述摆杆两端分别连接所述轴承套和摆锤，所述遮光片设于所述摆锤的内侧面，所述控制组件包括PCB电路板、中央处理模块、显示模块、指示灯组、数据切换按键和数据清零按键，所述PCB电路板顶面为圆弧形并且垂直设于所述底座上，所述中央处理模块、显示模块、指示灯组、数据切换按键和数据清零按键分别设于所述PCB电路板，所述至少两个光电门传感器沿所述PCB电路板顶面的圆弧形间隔设于所述PCB电路板上，所述光电门传感器的信号输出端连接所述中央处理模块的信号输入端，所述显示模块和指示灯组分别电连接所述中央处理模块的显示信号输出端，所述数据切换按键和数据清零按键分别电连接所述中央处理模块的数据切换端和数据清零端，所述摆锤通过摆杆自水平位置下落时，所述遮光片依次经过所述至少两个光电门传感器。

【技术特征摘要】
1.一种智能机械能守恒实验器，其特征在于：本实验器包括底座、立柱、连接杆、摆杆、轴承套、摆锤、遮光片、控制组件和至少两个光电门传感器，所述立柱垂直设于所述底座顶面，所述连接杆垂直设于所述立柱上部，所述轴承套通过轴承设于所述连接杆端部，所述摆杆两端分别连接所述轴承套和摆锤，所述遮光片设于所述摆锤的内侧面，所述控制组件包括PCB电路板、中央处理模块、显示模块、指示灯组、数据切换按键和数据清零按键，所述PCB电路板顶面为圆弧形并且垂直设于所述底座上，所述中央处理模块、显示模块、指示灯组、数据切换按键和数据清零按键分别设于所述PCB电路板，所述至少两个光电门传感器沿所述PCB电路板顶面的圆弧形间隔设于所述PCB电路板上，所述光电门传感器的信号输出端连接所述中央处理模块的信号输入端，所述显示模块和指示灯组分别电连接所述中央处理模块的显示信号输出端，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈强，杨磊，李仙海，周彬，
申请(专利权)人：上海数好数字信息科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31