[发明专利]一种大学数学教学抛物线演示教具

权利要求书

1.一种大学数学教学抛物线演示教具，其特征在于：包括固定板(1)、连接板(2)、转盘(3)、发射筒(4)、控制器和计算机，所述固定板(1)竖直放置，固定板(1)底端竖直向上设置有凹槽(11)，凹槽(11)位于固定板(1)内部，固定板(1)的前端面上均匀设置有通孔，通孔与固定板(1)内部的凹槽(11)相通，通孔内设置有磁性开关(12)和LED灯(13)；所述磁性开关(12)与控制器电连接；所述控制器与计算机连接；所述连接板(2)竖直设置在固定板(1)的下方；所述转盘(3)通过转轴一(31)转动安装在连接板(2)上，转盘(3)能够在连接板(2)的竖直平面内转动，转盘(3)位于固定板(1)的下方；所述发射筒(4)通过转轴二(41)转动安装在转盘(3)上，发射筒(4)用于使钢球(5)抛出，发射筒(4)上端面中间位置沿自身轴线方向设置圆柱型滑动槽(42)，圆柱型滑动槽(42)内储存有钢球(5)，发射筒(4)位于固定板(1)凹槽(11)的正下方，发射筒(4)的圆柱型滑动槽(42)的直径与固定板(1)凹槽(11)的宽度相同，发射筒(4)内设置发射单元(6)，发射单元(6)用于将发射筒(4)内的钢球(5)推出，使钢球(5)在固定板(1)的凹槽(11)内呈抛物线轨迹运动，钢球(5)在固定板(1)的凹槽(11)内运动的过程中，促发运动轨迹上的通孔内的磁性开关(12)使LED灯(13)点亮；所述转轴二(41)的轴线水平，转轴二(41)固定在发射筒(4)的上端，且转轴二(41)的轴线位于发射筒(4)开口端端面所在的水平面内；其中，

所述发射单元(6)包括推板(61)、弹簧一、电磁铁一(62)、转动板(63)、蜗杆(64)和电机(65)，所述推板(61)位于发射筒(4)的圆柱型滑动槽(42)内，推板(61)由铁磁性材料制成；所述弹簧一位于发射筒(4)内部，弹簧一用于提供弹力使推板(61)沿着滑动槽(42)向上运动；所述电磁铁一(62)内置于发射筒(4)的底部，电磁铁一(62)用于通过磁力作用使推板(61)沿着滑动槽(42)向下运动；所述转动板(63)安装在发射筒(4)的底端，转动板(63)为弧形，转动板(63)的曲率中心与发射筒(4)上端面滑动槽(42)出口的中心点重合，转动板(63)的下表面设置齿形结构；所述蜗杆(64)水平安装在转盘(3)上，蜗杆(64)位于转动板(63)下方，蜗杆(64)与转动板(63)的齿形结构相啮合；所述电机(65)安装在转盘(3)上，电机(65)用于驱动蜗杆(64)转动，电机(65)与控制器电连接；

所述固定板(1)在凹槽(11)的底部设置有引导板(14)，固定板(1)的下方水平设置有承接板(15)；所述引导板(14)位于发射筒(4)的右侧，引导板(14)的上表面呈左高右低的倾斜状，引导板(14)靠近右端面的位置竖直设置有出料孔(141)；所述承接板(15)位于发射筒(4)的右侧，承接板(15)右端铰接在连接板(2)上，承接板(15)处于水平状态时与引导板(14)接触，承接板(15)在出料孔(141)的下方设置感应器，承接板(15)靠近左端的位置设置有电磁铁二(16)，引导板(14)上与电磁铁二(16)相对应的位置设置有磁铁块一(17)，承接板(15)下方设置有弹簧二，弹簧二一端与承接板(15)的下表面连接，弹簧二的另一端与连接板(2)相连接，弹簧二用于使承接板(15)向下摆动，承接板(15)与转盘(3)之间通过连杆(18)实现连接；所述连杆(18)一端铰接在承接板(15)上，连杆(18)另一端与转盘(3)相铰接；所述连接板(2)上还设置有限位板(19)；所述限位板(19)用于限制承接板(15)向下摆动的角度；

所述发射筒(4)上端部内侧设置有磁铁块二(43)；

所述固定板(1)的前端面上设置有显示屏(7)；所述显示屏(7)为透明状，显示屏(7)与计算机电连接；

所述发射筒(4)靠近上端的部位设置环形电磁铁(8)，发射筒(4)上还套有锥形弹簧(9)，锥形弹簧(9)上端尺寸大、下端尺寸小，锥形弹簧(9)采用铁磁性材料制成；

所述限位板(19)与承接板(15)之间设置有气缸(10)；所述气缸(10)两端分别铰接在限位板(19)和承接板(15)上；所述气缸(10)通过气管与储气罐相连；

当需要进行抛物线演示时，电磁铁一(62)断电，在弹簧一的弹力作用下推板(61)沿着发射筒(4)的滑动槽(42)向上运动将钢球(5)推出，钢球(5)被推出发射筒(4)后进入固定板(1)的凹槽(11)内，并在凹槽(11)内进行抛物线轨迹运动，钢球(5)在凹槽(11)内运动过程中，促发运动轨迹上的通孔内的磁性开关(12)使对应的LED灯(13)点亮，从而钢球(5)运动轨迹上的LED灯(13)点亮，形成直观的抛物线运动轨迹；当需要调整钢球(5)的发射角度来研究抛物线轨迹时，电机(65)工作，通过蜗轮蜗杆(64)传动使发射筒(4)绕着转轴二(41)转动，从而改变了钢球(5)被推出发射筒(4)时的初始角度，由于转轴二(41)的轴线位于发射筒(4)开口端端面所在的水平面内，从而使钢球(5)每次从发射筒(4)飞出时的位置相同，保证了在控制单一变量的情况下对抛物线轨迹的研究；

钢球(5)在固定板(1)的凹槽(11)内完成抛物线运动后下落到引导板(14)上，由于引导板(14)为斜面，钢球(5)沿着引导板(14)运动到出料孔(141)位置，并从出料孔(141)落入到承接板(15)上使感应器产生信号，电磁铁二(16)断电，在弹簧二的作用下，承接板(15)绕着右端的铰接点向下摆动，承接板(15)上的钢球(5)沿着承接板(15)向左运动，承接板(15)摆动的同时通过连杆(18)推动转盘(3)绕着转轴一(31)顺时针转动，使发射筒(4)向承接板(15)的左端转动并靠近承接板(15)的左端，钢球(5)在重力作用下从承接板(15)的左端飞出后落入到发射筒(4)内，实现了钢球(5)的自动回收，限位板(19)的存在使承接板(15)向下摆动后保持在同一角度位置，有利于钢球(5)的顺利回收；

透明状显示屏(7)的既能够使点亮的LED灯(13)灯光透过显示屏(7)，从而给人直观的展示；同时，计算机将钢球(5)运动轨迹通过电子信号展现在显示屏(7)上，并使调节发射角度后的多次实验的抛物线电子轨迹长时间保存在显示屏(7)上，便于直观的对比和分析；

当承接板(15)向下摆动时，发射筒(4)同步转动到靠近承接板(15)左端的方向，环形电磁铁(8)断电，锥形弹簧(9)向上延伸使开口增大，进入锥形弹簧(9)内的钢球(5)便能顺利落入发射筒(4)内，增加了钢球(5)进入发射筒(4)内的概率，保证了钢球(5)的回收；

气缸(10)的存在能够对承接板(15)向下摆动时进行缓冲，避免，承接板(15)在弹簧二的弹力作用下运动过快造成钢球(5)从承接板(15)上脱落，同时，承接板(15)携带着钢球(5)向下摆动时，压缩气缸(10)产生压缩空气，当完成钢球(5)的回收后，储气罐内的压缩空气推动气缸(10)运动，同时，电磁铁二(16)通电，在气缸(10)的推力和电磁铁二(16)与磁铁块一(17)的磁力作用下使承接板(15)重新与引导板(14)接触，为下一次的实验做好了准备。