[0001] 本发明涉及物理实验技术领域，特别涉及一种机械能守恒实验器。

[0002] 机械能守恒，是中学物理教学内容中非常重要的一个部分。传统的机械能守恒实验多采用摆球法演示，但不能进行定量分析，只能从原理上加以说明。也有的用打点计时器进行实验，受各方面因素影响，第一与第二点间的误差较大，从而使整个实验误差加大或实验失败，实验的成功率不高。随着信息化技术的发展，光电门传感器逐步应用于实验教学中，为定量分析提供了良好的基础。但是，要想充分发挥传感器的作用，需要有较为理想的物理模型与之配套使用。

[0003] 现有的机械能守恒试验器在使用前需要进行组装，组装过程中需要使用各种螺栓对各个部件进行安装固定，这样的设置使得机械能守恒试验器每次在拆装的过程中操作较为繁琐，而且螺栓拆卸下来需要小心保存，不然容易丢失。特别是利用光电门传感器设计的机械能守恒试验器，刻度板上的挡光板一般是无法调节位置的，即便可以调节，调节的方式大多数也是采用螺栓固定的，使用螺栓拆装的安装方式导致拆装的效率较低，进而使得实验效率大大降低。

[0004] 因此，本发明提供了一种机械能守恒实验器来满足需求。

[0028] 下面结合附图和具体实施例对本发明提供的一种机械能守恒实验器进行详细描述。同时在这里做以说明的是，为了使实施例更加详尽，下面的实施例为最佳、优选实施例，对于一些公知技术本领域技术人员也可采用其他替代方式而进行实施；而且附图部分仅是为了更具体的描述实施例，而并不旨在对本发明进行具体的限定。

[0029] 需要指出的是，在说明书中提到“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”、“一些实施例”等指示所述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但未必每个实施例都包括该特定特征、结构或特性。另外，在结合实施例描述特定特征、结构或特性时，结合其它实施例（无论是否明确描述）实现这种特征、结构或特性应在相关领域技术人员的知识范围内。

[0030] 通常，可以至少部分从上下文中的使用来理解术语。例如，至少部分取决于上下文，本文中使用的术语“一个或多个”可以用于描述单数意义的任何特征、结构或特性，或者可以用于描述复数意义的特征、结构或特性的组合。另外，术语“基于”可以被理解为不一定旨在传达一组排他性的因素，而是可以替代地，至少部分地取决于上下文，允许存在不一定明确描述的其他因素。

[0031] 可以理解的是，本发明中的“在……上”、“在……之上”和“在……上方”的含义应当以最宽方式被解读，以使得“在……上”不仅表示“直接在”某物“上”而且还包括在某物“上”且其间有居间特征或层的含义，并且“在……之上”或“在……上方”不仅表示“在”某物“之上”或“上方”的含义，而且还可以包括其“在”某物“之上”或“上方”且其间没有居间特征或层的含义。

[0032] 此外，诸如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…之上”、“上部”等空间相关术语在本文中为了描述方便可以用于描述一个元件或特征与另一个或多个元件或特征的关系，如在附图中示出的。空间相关术语旨在涵盖除了在附图所描绘的取向之外的在设备使用或操作中的不同取向。设备可以以另外的方式被定向，并且本文中使用的空间相关描述词可以类似地被相应解释。

[0033] 如图1至图19所示的，本发明的实施例提供一种机械能守恒实验器，包括底座1，底座1的上表面固定连接有安装座2，安装座2内插设有立柱3，立柱3的外壁上滑动连接有检测器4，检测器4的底部一端转动连接有连杆5，连杆5的一端固定连接有摆锤6，底座1的上表面滑动连接有刻度板7，刻度板7的顶部一端固定连接有释放单元8，底座1靠近安装座2一端的上表面固定连接有接收单元9，刻度板7上滑动连接有挡光板10，第一安装组件，第一安装组件用于安装座2和立柱3之间的相对位置固定，第一安装组件分别与安装座2和立柱3相连接，第二安装组件，第二安装组件用于立柱3和检测器4之间的相对位置固定，第二安装组件分别与立柱3和检测器4相连接，第三安装组件，第三安装组件用于连杆5和摆锤6之间的相对位置固定，第三安装组件与摆锤6相连接，第四安装组件，第四安装组件用于刻度板7和底座1之间的相对位置固定，第四安装组件分别与刻度板7和底座1相连接，第五安装组件，第五安装组件用于刻度板7和释放单元8之间的相对位置固定，第五安装组件分别与释放单元8和刻度板7相连接，调节组件，调节组件用于挡光板10和刻度板7之间的相对位置固定，调节组件分别与刻度板7和挡光板10相连接，本申请中所有的结构部件都可以可以自由拆装的，而且拆装的方式不依赖任何工具，使用者可以直接通过手动组装机械能守恒实验器内的每一个部件，除此之外，每一组部件都是快速拆装的结构，而且在拆装的过程中不会使用到螺栓14或螺丝，这样设置的好处是，当机械能守恒实验器内的部件拆卸完毕后，每个零碎的部件携带和收纳起来更方便，而且在下次组装使用的过程中更高效，不会出现零部件丢失的现象；通过设置调节单元，不仅可以对刻度板7上挡光板10的位置进行调节，而且在调节的过程中使用者无需借助其他辅助工具，仅需手动滑动即可达到自动调节和自动锁死的效果，这样的设置不仅可以大大提高挡光板10调节过程中的效率，而且让挡光板10在实验过程中具有足够的稳定性。

[0034] 作为本实施例中的一种实施方式，如图16至图19所示，所述调节组件包括固定连接在挡光板10底部一端的调节板32，调节板32的两侧对称安装有弯曲部33，弯曲部33的一端固定连接有锁死块34，刻度板7的两侧壁上对称开设有与锁死块34形状相适配的锁死槽36，弯曲部33为曲面弹性结构，刻度板7上呈圆弧形排列分布的挡光板10一共有八组，调节板32的底部中间位置固定连接有弹性块35，刻度板7的顶部外壁上开设有与弹性块35形状相适配的适配槽37，弹性块35的中间位置开设有通孔38，调节组件主要分为两部分，一部分是位于调节板32两侧的弯曲部33，弯曲部33不仅是曲面弹性结构，而且其两端安装的锁死块34可以刚好借助其弹性性能，卡接适配到刻度板7表面的锁死槽36内，进而快速实现对调节板32的固定效果，另一部分是位于调节板32底部中间位置的弹性块35，弹性块35本身材质较软可以在挤压的过程中发生形变，并向内凹陷收缩，通孔38开设在弹性块35的中间位置，且完全贯穿弹性块35，通孔38的设置使得弹性块35更容易在挤压的过程中形变并卡接适配到适配槽37内。

[0035] 以上的设置使得，在弹性块35和适配槽37的限位作用下，可以对调节板32进行限位，进而使得使用者可以通过滑动调节板32改变挡光板10在刻度板7上的位置，进一步地，由于锁死槽36的位置刚好位于定量的刻度线位置处，因此每当调节板32滑动到锁死槽36的位置处时，就会在弹性作用下驱使锁死块34卡接到锁死槽36内，此时挡光板10的位置刚好处于预先设置好的刻度线的位置处，由于刻度板7上呈圆弧形排列分布的挡光板10一共有八组相比较于传统的机械能守恒实验器，挡光板10的数量增加了两组，因此测量得到的数据就会更精准，以上的设置不仅可以方便使用者精准的调节挡光板10的位置，而且调节过程中效率更高，操作更简单。

[0036] 作为本实施例中的一种实施方式，如图2至图4所示，所述第一安装组件包括固定连接在立柱3底端的安装头11，安装头11的底部对称安装有两组定位块12，安装座2的底部内壁上开设有与定位块12形状相适配的定位槽13，安装头11的底部螺接有螺栓14，螺栓14的中间位置固定连接有挡片15，螺栓14的底部转动连接有手柄16，传统的机械能守恒实验器在对立柱3和安装座2进行组装固定时，一般采用蝶形螺栓14对立柱3的底部进行螺接固定，本申请中的第一安装组件用于对立柱3进行安装固定，其固定方式分为两个部分，第一部分是导向插入部分，安装头11底部的定位块12可以刚好插入到安装座2内部的定位槽13内，定位块12底部尺寸大于中间和顶部的尺寸，与其尺寸相适配的定位槽13可以对定位块12起到限位的效果，定位槽13一端尺寸大，另一端尺寸小，这样的设置是为了配合定位块12的结构轮廓对其进行限位，当定位块12首次插入到定位槽13内时，定位块12位于定位槽13尺寸较大的一端，使用者可以旋拧立柱3，让定位块12在定位槽13内滑动，直到定位块12滑动到定位槽13的末端，此时定位块12位于定位槽13尺寸较小的一端，这时定位槽13可以对定位块12的底部进行限位，进而对立柱3起到初步定位的效果。

[0037] 另一部分是螺栓14锁死部分，螺栓14设置在底座1的底部，螺栓14外壁上的挡片15尺寸大于螺栓14本体的尺寸，这样的结构设置使得螺栓14可以在挡片15的格挡作用下无法脱离掉落底座1，当立柱3被初步定位后，使用者可以旋转螺栓14上的手柄16，手柄16呈圆弧状隐藏收纳在螺栓14的端部，然后借助手柄16把螺栓14旋拧到安装头11的底部，进而借助螺栓14对立柱3起到固定的效果。

[0038] 第一安装组件的设置，让使用者对立柱3进行安装固定时，先借助定位块12和定位槽13对立柱3进行初步定位，然后利用螺栓14对其进行锁死固定，在初步定位的效果，可以使得立柱3在进行锁死固定的过程中稳定性更好，更便于使用者操作除此之外，螺栓14并不会在拆装的过程中脱离底座1，而且隐藏式手柄16的结构使用者使得螺栓14的实用性更好。

[0039] 作为本实施例中的一种实施方式，如图5和图6所示，所述第二安装组件包括固定连接在检测器4内壁上的夹片17，夹片17为曲面弹性结构，夹片17的一端固定连接有夹头18，立柱3的外壁上开设有与夹头18形状相适配的夹槽19，立柱3的外壁上设置有刻度线，传统的机械能守恒实验器在对检测器4进行安装时，一般采用塑帽螺栓14进行安装，本申请中的第二安装组件用于把检测器4固定到立柱3上，首先，检测器4上预留出了与立柱3形状互相适配的槽口，使用者可以直接通过槽口把检测器4穿插到立柱3上，其次，检测器4内部设置了夹片17，夹片17呈曲面弹性结构，可以对其端部的夹头18施加向外的弹力，在弹力的作用下夹头18始终向外膨胀，因此会抵触到立柱3的外壁上，由于立柱3的外壁上还开设了与夹头18形状互相适配的夹槽19，因此当夹头18滑动到夹槽19的位置处时，在弹力的作用下夹头18会卡接到夹槽19内，进而实现对检测器4的固定效果，这样的固定方式不仅快速，而且使用者可以随意调节检测器4的高度，在提高检测器4安装效率的同时，增加了第二安装组件的实用性。作为本实施例中的一种实施方式，如图7和8图所示，所述第三安装组件包括固定连接在摆锤6顶部外壁上的宽管20，宽管20的一端固定连接有细管21，宽管20和细管21的外壁上均螺接有螺接套22，宽管20和细管21均为分段式结构，第三安装组件负责把摆锤6固定到连杆5的一端，第三安装组件属于膨胀挤压式卡接结构，宽管20的尺寸与连杆5的尺寸一致，细管21的尺寸略小于宽管20的尺寸，螺接套22位于宽管20和细管21的外部，且螺接套22也是顶部尺寸小底部尺寸大的结构轮廓，螺接套22与宽管20和细管21之间均通过螺纹连接，而且细管21上开设了多组膨胀避让孔，当使用者把连杆5插接到宽管20内时，细管21会沿着避让孔开设的位置发生膨胀，此时使用者旋拧螺接套22，螺接套22会沿着螺纹的方向向下运动，并对膨胀起来的细管21进行挤压，挤压过程中细管21会增加与连杆5之间的摩擦力，进而实现把摆锤6固定在连杆5上的效果，通过上述的设置，不仅可以大大提高使用者对摆锤6的固定效率，而且可以通过上述的结构改变摆锤6的高度，细管21和宽管20一体式结构的设置，更易于生产制造。

[0040] 作为本实施例中的一种实施方式，如图9至图13所示，所述第四安装组件包括固定连接在刻度板7底部一端的滑板23，底座1的上表面开设有滑槽24，滑槽24内对称安装有四组弹片25，弹片25的一端固定连接有支撑部26，滑板23的一端固定连接有插块27，滑槽24的内侧壁上开设有与插块27形状相适配的插槽28，刻度板7和底座1之间主要通过滑板23和弹片25连接固定，四组弹片25对称分布在滑槽24的四个边角处，四组弹片25形成的结构轮廓刚好与滑板23的形状相适配，这样的结构设置使得滑板23滑入到滑槽24内后，可以配合四组弹片25的结构形成自动限位，除此之外，由于弹片25本身具有弹性性能，因此当滑板23滑入到滑槽24内后，会借助其本身的结构对弹片25进行挤压，弹片25被挤压后会沿着支撑部26的方向抵触滑槽24的内壁，此时弹片25会发生形变，弹片25形变过程中会对滑板23施加反向的作用下，进而深一步提高滑板23对滑板23的限位效果，提高滑板23和滑槽24之间的适配效果，当滑板23滑动到滑槽24的末端时，插块27会顺势插接到插槽28内，并借助二者之间的结构特点彼此限位，进一步提高刻度板7的稳定性，以上的结构设置使得刻度板7可以借助滑板23固定到底座1上，滑入式的固定方式，不仅效率高，而且配合上弹片25的挤压效果可以进一步提高滑板23滑动过程中的稳定性。

[0041] 作为本实施例中的一种实施方式，如图14至图16所示，所述第五安装组件包括固定连接在释放单元8一端的膨胀套29，膨胀套29的一端固定连接有膨胀片30，膨胀片30的一端固定连接有膨胀头31，膨胀头31和膨胀片30均为分段式结构，膨胀片30本身具有向外膨胀扩张的趋势，当使用者把膨胀套29插接到刻度板7的表面时，膨胀片30会向外膨胀并挤压刻度板7，膨胀头31结构呈椭圆形，而且一端是开放式的结构，这样的结构设置使得膨胀头31可以借助膨胀片30向外膨胀的趋势抵触卡接在刻度板7上，并形成限位，进而起到对释放单元8的安装效果。

[0042] 本发明提供的工作原理，使用时，先利用安装组件对试验器进行组装，然后把利用释放组件把摆锤6固定到刻度板7的顶部，并让检测器4与计算机连接在一起，使用者按压释放单元8，让摆锤6脱离限位并向下摆动，摆锤6穿过挡光板10的过程中检测器4会把数据传递给计算机，并通过计算机对数据进行分析处理，摆锤6会在接收单元9处停止，使用者得到数据后仪器使用完毕。

[0043] 本发明涵盖任何在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。另外，为了避免对本发明的实质造成不必要的混淆，并没有详细说明众所周知的方法、过程、流程、元件和电路等。

[0044] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。