[实用新型]一种用于力学实验的悬浮滑块及包含该滑块的实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及实验器材领域，尤其指一种用于力学实验的悬浮滑块本体及包含该滑块本体的实验装置。

背景技术

物理实验中常用到气垫导轨来进行一些力学相关的实验，但气垫导轨需要具备持续稳定的气源，气源在喷气的过程中容易受到外界气流干扰而导致实验出现较大的误差，并且设置在导轨上的喷气孔存在被堵塞的可能，通过磁悬浮导轨进行力学实验能很好的弥补气垫导轨的不足。在进行加速度测试类的实验时，通常需要在导轨一侧设置两个或两个以上的光电门，使滑块本体以一定的速度在导轨上运动，记录滑块本体经过光电门的速度从而计算速度差值，最后再得出加速度的大小，该方式不仅操作起来麻烦，而且其实依靠间隔设置的多个光电门对滑块位移进行记录标定，记录的是一个个间隔的点值，不具连续性，不能连贯、真实地反应运动过程，得到的实验结果误差较大。

实用新型内容

本实用新型所要解决的问题是提供一种用于力学实验的悬浮滑块及包含该滑块本体的实验装置，上述悬浮滑块可利用光电传感原理获取整个运动过程的位移图像，从连贯的位移图像中分析得出位移数据，从而连贯、真实地反应出运动过程，使得其得到的位移轨迹非常精准；上述实验装置在实际教学应用时，学生能够高效、准确地完成实验，实验装置的整体结构较现有技术也更简洁。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种用于力学实验的悬浮滑块，包括滑块本体，所述滑块本体的左、右两侧对称设置有用于承受导轨对其作用力的受力部，所述导轨对所述滑块本体的作用力使得滑块本体处于悬浮状态，所述滑块本体上设有处理器、发光部件、光电传感器、透镜组件、无线通信模块以及用于给各电子部件供电的蓄电池，所述发光部件发出的光线射到导轨表面产生反射，所述导轨表面反射的光线经透镜组件传输至光电传感器形成图像，所述无线通信模块用于与外设终端设备进行无线连接，当所述滑块本体在导轨上方移动时，所述光电传感器记录一组连贯图像并发送给处理器，所述处理器对图像进行分析处理得到滑块的位移数据，所述无线通信模块将位移数据发送给外设终端。

进一步地，所述受力部包括两个对称设置在滑块本体左、右两侧的倾斜面以及镶嵌在所述倾斜面上的磁铁。

一种实验装置，包括上述方案所提供的悬浮滑块以及横截面呈梯形的导轨本体，所述悬浮滑块中发光部件发出的光线射到导轨本体的顶部平面上，所述导轨本体左右两侧斜面上安装有条形磁块，所述条形磁块可对滑块本体受力部的磁铁产生排斥力从而使滑块本体处于悬浮状态，所述导轨本体底部安装有高度可调的支撑腿。

进一步地，所述导轨本体设有内腔，所述导轨本体的两端安装有用于封住内腔的透明的观察板，所述观察板的中部水平设置有检测线，所述导轨本体两端观察板上的检测线位于同一水平面上，所述内腔中盛有有色液体，所述有色液体的液面在导轨本体处于水平状态时与所述检测线齐平。

更进一步地，所述支撑腿包括底座、旋扭部以及升降柱，所述底座的顶端开设有容置腔，所述容置腔的内壁上设有环形的限位凸缘，所述旋扭部呈圆柱状且其侧周面上设有一圈环形凹槽，所述旋扭部的底部插入容置腔并可在容置腔中转动，所述限位凸缘卡设于环形凹槽内从而限制旋扭部在竖直方向上运动，所述旋扭部的顶部开设有螺纹槽，所述升降柱呈圆柱状且其侧周面设有螺纹，所述升降柱与螺纹槽螺纹连接，所述升降柱的顶端与导轨本体的底部连接，转动所述旋扭部，所述升降柱在螺纹槽中上升或下降从而调整导轨本体的平衡。

更进一步地，所述旋扭部的侧周面上还设有防滑纹。

更进一步地，所述底座的底部设有一层橡胶垫。

更进一步地，所述导轨本体的斜面上开设有用于放置条形磁块的条形凹槽，所述条形凹槽的一端延伸至导轨本体斜面的一端且该端呈敞开式，所述条形凹槽的另一端封闭，所述条形凹槽两端的顶面均被一段导轨本体的斜面覆盖，将所述条形磁块从条形凹槽的敞开端插入，直至抵靠住条形凹槽的封闭端并被条形凹槽两端顶面的导轨本体斜面限制住，从而可防止条形磁块从条形凹槽中向外翻出。

更进一步地，所述条形磁块的长度小于所述条形凹槽的长度，所述条形凹槽的敞开端设有限位螺栓，所述限位螺栓杆部的底端从导轨本体的底端穿入并在导轨本体的斜面内向上穿出至条形凹槽中，一螺帽从所述限位螺栓杆部的底端套入并将限位螺栓固定住，位于所述条形凹槽中的一段限位螺栓的杆部可防止条形磁块从条形凹槽的敞开端滑出。

优选地，所述观察板为玻璃板或透明的塑料板。