一种物理原理教学展示装置和方法与流程

1.本发明涉及一种教学用具，具体涉及一种物理原理教学展示装置和方法。


背景技术：

2.在物理教学中，会涉及到各种各样的基本原理，例如力学中的重力演示、摩擦力演示，为了更好地对于这种基本物理学进行说明，通常可以借助于一定的仪器设备进行展示，这样就可以更加直观地进行原理展示，进而让学生更块地、更好地对于这些原理进行理解和记忆。
3.在物理学中，电学部分是非常重要的，由于电学的特殊性，想要完全依靠自身的理解力去记忆和识别则通常难以达到良好的理解深度。特别是，对于电学中的能量转换例如水的动力转换为发电以用于灯泡的照明，这样的物理学基本原理想要更加直观的展示出来并不是十分容易的事情，通常老师会通过视频播放或者原理图说明的方式进行展示，然而缺少一种更加直观的实验仪器，通过这种实验仪器的工作过程而使得学生能够更加直观地明白水的动力转换为电能以用于灯泡照明的过程和原理。再者，现有技术中针对水的动力的变化而产生功率不同的水的动力，以形成功率大小不同的电能的原理展示也无法进行很好的展示。


技术实现要素：

4.为解决上述技术中存在的问题，本发明提供一种针对水的动力进行电能转换以实现直观展示，并且能够对于水的动力大小而进行灯泡功率大小的变化的展示装置。
5.本发明提供的一种物理原理教学展示装置，其包括容纳框体、发电组件、推送结构和显示结构；
6.所述容纳框体为透明材质结构，所述容纳框体内填充有液体水；
7.发电组件具有发电机、转动杆、带动轮、驱动杆组、翻转杆、固定板、升降浮体；所述发电机位于所述容纳框体的一侧位置，所述发电机与转动杆连接，所述转动杆可转动地设置在所述容纳框体内部的顶部位置，所述转动杆上套设有带动轮，所述带动轮与所述驱动杆组连接，所述驱动杆组的底部位置铰接在所述翻转杆的中部位置，所述翻转杆的第一端铰接在所述固定板上，所述翻转板的第二端设置所述升降浮体；
8.推送结构具有相互连接的推送组件和推送板，所述推送板位于所述容纳框体内，所述推送组件用于驱动所述推送板在所述容纳框体内进行往复推送运动；
9.显示结构具有导线和显示灯，所述显示灯通过导线与所述发电组件连接。
10.上述方案的有益效果为：升降浮体的一部分漂浮在水面上，并且升降浮体通过液体水的水面的上下波动作用而会进行上下运动，升降浮体的上下运动则会相应带动铰接部位进行翻转摆动，相应地使得驱动杆组使得带动轮和转动杆进行转动，转动杆转动的时候则在发电机内形成电能，从而形成电流在显示灯上进行直观显示。并且，学生还可以透过容纳框体观察内部的液体水的拨动情况，并且当波动程度加剧的时候相应使得显示灯的亮度
提高，从而更加深刻地理解其中的原理。
11.一个优选的方案是，驱动杆组包括第一曲柄、第二曲柄、第一环形体、第一拉动杆、第一活动杆、第一推动板、第二拉动杆，所述第一曲柄与所述第二曲柄铰接连接，所述带动轮包括第一刺轮和第二刺轮，所述第一刺轮和第二刺轮上均设置有同向布置的刺片凹槽结构，所述第一曲柄的端部通过第一环形体连接第一拉动杆和第二拉动杆，所述第一拉动杆活动连接所述第一活动杆，所述第一活动杆的底部活动连接所述第一推动板，所述第二拉动杆铰接设置所述第一推动板，所述第一环形体套设在所述转动杆上；
12.所述驱动杆组还包括相互铰接的第三曲柄、第四曲柄、第二环形体、第三拉动杆、第二活动杆、第二推动板、第四拉动杆，所述第三曲柄的端部通过第二环形体连接第三拉动杆和第四拉动杆，所述第三拉动杆活动连接所述第二活动杆，所述第二活动杆的底部铰接连接所述第二推动板，所述第四拉动杆铰接设置所述第二推动板，所述第二环形体套设在所述转动杆上；
13.并且，所述第二环形体和第一环形体分别位于带动轮的两侧位置，所述第二曲柄的底部通过第一铰接部连接在所述翻转杆上，所述第四曲柄的底部通过第二铰接部连接在所述翻转杆上，所述第一铰接部和第二铰接部分别位于所述翻转杆两侧位置。
14.上述方案的有益效果为：通过第一曲柄和第二曲柄等部件的配合关系就能够实现对于带动轮和转动杆的转动作用，并且由于刺片凹槽结构的斜面结构，其能够实现单向驱动方式，即第一推动板在逆时针的情况下才会带动第一刺轮进行转动驱动，而在顺时针的情况下由于斜面结构而不会使得第一刺轮进行转动。同时，由于两组驱动杆组的位置关系对称设置，即第三曲柄和第四曲柄形成与第一曲柄和第二曲柄不同的驱动时态，第一曲柄进行顺时针转动的时候则第三曲柄进行逆时针转动，同时第一曲柄进行逆时针转动的时候则第三曲柄进行顺时针转动。同时，第二推动板在逆时针的情况下才会带动第二刺轮进行转动驱动，而在顺时针的情况下由于斜面结构而不会使得第二刺轮进行转动，但是，由于第一曲柄和第二曲柄的转动方式相反，因此两者可以交替地实现对于带动轮的驱动作用，即第一推动板驱动第一刺轮的时候则第二推动板不驱动第二刺轮，第二推动板不驱动第一刺轮的时候则第二推动板驱动第二刺轮，由此实现了交替驱动，实现连续发电的过程，通过这种方式就使得学生对于如何实现水流的连续发电的基本原理形成了一种直观印象。
15.一个优选的方案是，所述推送结构包括转动手轮、驱动轴杆、驱动柱体、连接杆体和水平带动杆，所述转动手轮上具有把手，所述转动手轮与所述驱动轴杆连接，所述驱动轴杆可转动地设置在支撑框体内，所述驱动轴杆与所述驱动柱体连接，所述驱动柱体上具有连续布置的弯折驱动凹槽，所述弯折驱动凹槽与所述连接杆体的一端配合卡合，所述连接杆体的另一端与所述水平带动杆连接，所述水平带动杆与所述推送板连接，所述水平带动杆位于所述容纳框体的顶部位置且可绕所述容纳框体进行转动。
16.一个优选的方案是，所述升降浮体包括多层浮动体，所述浮动体具有上部连接结构和下部连接结构，通过所述上部连接结构和下部连接结构实现多层的浮动体的叠加连接放置；另外，所述浮动体由内层环形体和外层环形体组成，所述外层环形体通过卡扣固定在所述内层环形体上。
17.通过多层结构的调节作用，能够实现对于升降浮体的浮力调节，即调整其在液体水内的面积，并且通过这种提交的增加效应会使得其波动性增加，其体积重量增加后通过
惯性的力量和与水面接触的面积加大后而产生更加剧烈的波动，这样就使得发电效率得以提高，并且通过这种升降浮体的多个实验例的增加和减少而进行比对实验，以使得学生能够更好地理解升降浮体在液体水的波动性和发电效率的关系。
18.本发明提供的物理原理教学展示装置的工作工作方法，其包括下面的步骤：
19.通过所述推送组件在所述容纳框体内进行推送，以使得液体水形成波动，液体水流动的时候则会带动所述升降浮体进行上下移动，升降浮体的上下移动则会通过翻转杆进行上下带动运动，由此带动驱动杆组进行上下方向的运动，由此使得带动轮和转动杆进行转动，转动杆在转动的时候则会在所述发电机内形成电能，然后电能传送到显示灯上进行亮灯显示，并且这种物理现象通过透明材质结构的容纳框体易于被周围观察者进行全程观测。
20.一个优选的方案是，所述驱动杆组包括第一曲柄、第二曲柄、第一环形体、第一拉动杆、第一活动杆、第一推动板、第二拉动杆，所述第一曲柄与所述第二曲柄铰接连接，所述带动轮包括第一刺轮和第二刺轮，所述第一刺轮和第二刺轮上均设置有同向布置的刺片凹槽结构，所述第一曲柄的端部通过第一环形体连接第一拉动杆和第二拉动杆，所述第一拉动杆活动连接所述第一活动杆，所述第一活动杆的底部活动连接所述第一推动板，所述第二拉动杆铰接设置所述第一推动板，所述第一环形体套设在所述转动杆上；所述驱动杆组还包括相互铰接的第三曲柄、第四曲柄、第二环形体、第三拉动杆、第二活动杆、第二推动板、第四拉动杆，所述第三曲柄的端部通过第二环形体连接第三拉动杆和第四拉动杆，所述第三拉动杆活动连接所述第二活动杆，所述第二活动杆的底部铰接连接所述第二推动板，所述第四拉动杆铰接设置所述第二推动板，所述第二环形体套设在所述转动杆上；并且，所述第二环形体和第一环形体分别位于带动轮的两侧位置，所述第二曲柄的底部通过第一铰接部连接在所述翻转杆上，所述第四曲柄的底部通过第二铰接部连接在所述翻转杆上，所述第一铰接部和第二铰接部分别位于所述翻转杆两侧位置；
21.该工作方法包括下面的步骤：
22.液体水在容纳框体内形成波动式流动方向，相应地使得升降浮体和翻转杆绕铰接位点进行升降运动，由此使得第一曲柄和第二曲柄进行升降运动，当第一曲柄和第二曲柄进行升降运动的时候，所述第一曲柄则会通过第一环形体进行摆动运动，所述第一环形体则会通过第一拉动杆和第一活动杆对于第一推动板进行拉动，同时所述第一环形体会通过第二拉动杆对于第一推动板进行拉动，当第一环形体发生逆时针转动的时候，则通过刺片凹槽结构对于第一推动板进行卡合固定，即第一活动杆对于第一推动板进行向逆时针的方向的拉拽，同时所述第二拉动杆则在底部对于第一推动板在刺片凹槽结构内带动第一刺轮进行驱动转动，由此实现后续的发电效应；另外，当第一环形体发生顺时针转动的时候，则刺片凹槽结构不对于第一推动板进行卡合固定，第一活动杆则对于第一推动板进行向顺时针的方向的拉拽，同时所述第二拉动杆则在底部对于第一推动板进行向下驱动转动；
23.另外，当第一环形体进行逆时针运动的时候则第二环形体进行顺时针运动，当第二环形体发生逆时针转动的时候，则通过刺片凹槽结构对于第二推动板进行卡合固定，即第二活动板对于第二推动板进行向逆时针的方向的拉拽，同时所述第四拉动杆则在底部对于第二推动板在刺片凹槽结构内带动第二刺轮进行驱动转动，由此实现后续的发电效应；另外，当第二环形体发生顺时针转动的时候，则刺片凹槽结构不对于第二推动板进行卡合
固定，第二活动杆则对于第二推动板进行向顺时针的方向的拉拽，同时所述第四拉动杆则在底部对于第二推动板进行向下驱动转动。
24.一个优选的方案是，所述推送结构包括转动手轮、驱动轴杆、驱动柱体、连接杆体和水平带动杆，所述转动手轮上具有把手，所述转动手轮与所述驱动轴杆连接，所述驱动轴杆可转动地设置在支撑框体内，所述驱动轴杆与所述驱动柱体连接，所述驱动柱体上具有连续布置的弯折驱动凹槽，所述弯折驱动凹槽与所述连接杆体的一端配合卡合，所述连接杆体的另一端与所述水平带动杆连接，所述水平带动杆与所述推送板连接，所述水平带动杆位于所述容纳框体的顶部位置且可绕所述容纳框体进行转动；
25.其特征在于，包括下面的步骤：通过把手提供动力，相应使得转动手轮进行转动，所述转动手轮则使得驱动轴杆进行转动，所述驱动轴杆则带的驱动柱体进行转动，所述驱动柱体进行转动的时候则会通过弯折驱动凹槽而使得连接杆体进行往复地水平方向上的带动移动，进而使得水平带动杆沿着水平方向上，进行往复运动，进而使得推送板在容纳框体的液体水内形成波动式水流。
26.一个优选的方案是，所述升降浮体包括多层浮动体，所述浮动体具有上部连接结构和下部连接结构，通过所述上部连接结构和下部连接结构实现多层的浮动体的叠加连接放置；
27.另外，所述浮动体由内层环形体和外层环形体组成，所述外层环形体通过卡扣固定在所述内层环形体上；
28.该工作方法包括下面的步骤：液体水发生波动的时候则相应地使得升降浮体在水面上进行升降运动，并且升降浮体在水面内的位置能够根据连接的多层浮动体的数量而进行变化；另外，对于液体水的密度进行变化，相应地使得升降浮体在液体水中的高度发生变化，并且还能够通过多层浮动体的变化而调整升降浮体的高度。
附图说明
29.图1是本发明物理原理教学展示装置第一视角的结构示意图；
30.图2是本发明物理原理教学展示装置第二视角的结构示意图；
31.图3是本发明物理原理教学展示装置第三视角的结构示意图；
32.图4是本发明物理原理教学展示装置第四视角的结构示意图；
33.图5是图1中a区域的放大结构示意图；
34.图6是图5中e区域的放大结构示意图；
35.图7是图3中c区域的放大结构示意图；
36.图8是图4中d区域的放大结构示意图；
37.图9是图2中b区域的放大结构示意图；
38.图10是图6中f区域的放大结构示意图。
具体实施方式
39.第一实施例：
40.本发明提供的一种物理原理教学展示装置，其包括容纳框体10、发电组件20、推送结构30和显示结构40；
41.所述容纳框体10为透明材质结构，所述容纳框体10内填充有液体水；
42.发电组件20具有发电机21、转动杆22、带动轮23、驱动杆组24、翻转杆25、固定板26、升降浮体27；所述发电机21位于所述容纳框体10的一侧位置，所述发电机21与转动杆22连接，所述转动杆22可转动地设置在所述容纳框体10内部的顶部位置，所述转动杆22上套设有带动轮23，所述带动轮23与所述驱动杆组24连接，所述驱动杆组24的底部位置铰接在所述翻转杆25的中部位置，所述翻转杆25的第一端铰接在所述固定板26上，所述翻转板25的第二端设置所述升降浮体27；
43.推送结构30具有相互连接的推送组件31和推送板32，所述推送板32位于所述容纳框体10内，所述推送组件31用于驱动所述推送板32在所述容纳框体10内进行往复推送运动；
44.显示结构40具有导线41和显示灯42，所述显示灯42通过导线与所述发电组件20连接。
45.本发明提供的物理原理教学展示装置的工作工作方法，其包括下面的步骤：
46.通过所述推送组件31在所述容纳框体10内进行推送，以使得液体水形成波动，液体水流动的时候则会带动所述升降浮体27进行上下移动，升降浮体27的上下移动则会通过翻转杆25进行上下带动运动，由此带动驱动杆组24进行上下方向的运动，由此使得带动轮23和转动杆22进行转动，转动杆22在转动的时候则会在所述发电机21内形成电能，然后电能传送到显示灯42上进行亮灯显示，并且这种物理现象通过透明材质结构的容纳框10体易于被周围观察者进行全程观测。
47.升降浮体的一部分漂浮在水面上，并且升降浮体通过液体水的水面的上下波动作用而会进行上下运动，升降浮体的上下运动则会相应带动铰接部位进行翻转摆动，相应地使得驱动杆组使得带动轮和转动杆进行转动，转动杆转动的时候则在发电机内形成电能，从而形成电流在显示灯上进行直观显示。并且，学生还可以透过容纳框体观察内部的液体水的拨动情况，并且当波动程度加剧的时候相应使得显示灯的亮度提高，从而更加深刻地理解其中的原理。
48.第二实施例：
49.优选地，本实施例的所述驱动杆组24包括第一曲柄241、第二曲柄242、第一环形体243、第一拉动杆244、第一活动杆245、第一推动板246、第二拉动杆247，所述第一曲柄241与所述第二曲柄242铰接连接，所述带动轮23包括第一刺轮231和第二刺轮232，所述第一刺轮231和第二刺轮232上均设置有同向布置的刺片凹槽结构230，所述第一曲柄241的端部通过第一环形体243连接第一拉动杆244和第二拉动杆247，所述第一拉动杆244活动连接所述第一活动杆245，所述第一活动杆245的底部活动连接所述第一推动板246，所述第二拉动杆247铰接设置所述第一推动板246，所述第一环形体243套设在所述转动杆22上；所述驱动杆组24还包括相互铰接的第三曲柄248、第四曲柄249、第二环形体240、第三拉动杆2410、第二活动杆2420、第二推动板2430、第四拉动杆2440，所述第三曲柄248的端部通过第二环形体240连接第三拉动杆2410和第四拉动杆2440，所述第三拉动杆2410活动连接所述第二活动杆2420，所述第二活动杆2420的底部铰接连接所述第二推动板2430，所述第四拉动杆2440铰接设置所述第二推动板2430，所述第二环形体240套设在所述转动杆22上；并且，所述第二环形体240和第一环形体243分别位于带动轮23的两侧位置，所述第二曲柄242的底部通
过第一铰接部2450连接在所述翻转杆25上，所述第四曲柄249的底部通过第二铰接部2460连接在所述翻转杆25上，所述第一铰接部2450和第二铰接部2460分别位于所述翻转杆25两侧位置；
50.该工作方法包括下面的步骤：
51.液体水在容纳框体10内形成波动式流动方向，相应地使得升降浮体27和翻转杆25绕铰接位点进行升降运动，由此使得第一曲柄241和第二曲柄242进行升降运动，当第一曲柄241和第二曲柄242进行升降运动的时候，所述第一曲柄241则会通过第一环形体243进行摆动运动，所述第一环形体243则会通过第一拉动杆244和第一活动杆245对于第一推动板246进行拉动，同时所述第一环形体243会通过第二拉动杆247对于第一推动板246进行拉动，当第一环形体243发生逆时针转动的时候，则通过刺片凹槽结构230对于第一推动板246进行卡合固定，即第一活动杆245对于第一推动板246进行向逆时针的方向的拉拽，同时所述第二拉动杆247则在底部对于第一推动板246在刺片凹槽结构230内带动第一刺轮进行驱动转动，由此实现后续的发电效应；另外，当第一环形体243发生顺时针转动的时候，则刺片凹槽结构230不对于第一推动板246进行卡合固定，第一活动杆245则对于第一推动板246进行向顺时针的方向的拉拽，同时所述第二拉动杆247则在底部对于第一推动板246进行向下驱动转动；
52.另外，当第一环形体243进行逆时针运动的时候则第二环形体240进行顺时针运动，当第二环形体240发生逆时针转动的时候，则通过刺片凹槽结构230对于第二推动板2430进行卡合固定，即第二活动杆2420对于第二推动板2430进行向逆时针的方向的拉拽，同时所述第四拉动杆2440则在底部对于第二推动板2430在刺片凹槽结构230内带动第二刺轮进行驱动转动，由此实现后续的发电效应；另外，当第二环形体240发生顺时针转动的时候，则刺片凹槽结构230不对于第二推动板2430进行卡合固定，第二活动杆2420则对于第二推动板2430进行向顺时针的方向的拉拽，同时所述第四拉动杆2440则在底部对于第二推动板2430进行向下驱动转动。
53.通过第一曲柄和第二曲柄等部件的配合关系就能够实现对于带动轮和转动杆的转动作用，并且由于刺片凹槽结构的斜面结构，其能够实现单向驱动方式，即第一推动板在逆时针的情况下才会带动第一刺轮进行转动驱动，而在顺时针的情况下由于斜面结构而不会使得第一刺轮进行转动。同时，由于两组驱动杆组的位置关系对称设置，即第三曲柄和第四曲柄形成与第一曲柄和第二曲柄不同的驱动时态，第一曲柄进行顺时针转动的时候则第三曲柄进行逆时针转动，同时第一曲柄进行逆时针转动的时候则第三曲柄进行顺时针转动。同时，第二推动板在逆时针的情况下才会带动第二刺轮进行转动驱动，而在顺时针的情况下由于斜面结构而不会使得第二刺轮进行转动，但是，由于第一曲柄和第二曲柄的转动方式相反，因此两者可以交替地实现对于带动轮的驱动作用，即第一推动板驱动第一刺轮的时候则第二推动板不驱动第二刺轮，第二推动板不驱动第一刺轮的时候则第二推动板驱动第二刺轮，由此实现了交替驱动，实现连续发电的过程，通过这种方式就使得学生对于如何实现水流的连续发电的基本原理形成了一种直观印象。
54.第三实施例：
55.优选地，本实施例的所述推送结构30包括转动手轮33、驱动轴杆34、驱动柱体35、连接杆体36和水平带动杆37，所述转动手轮33上具有把手38，所述转动手轮33与所述驱动
轴杆34连接，所述驱动轴杆34可转动地设置在支撑框体39内，所述驱动轴杆34与所述驱动柱体35连接，所述驱动柱体35上具有连续布置的弯折驱动凹槽351，所述弯折驱动凹槽351与所述连接杆体36的一端配合卡合，所述连接杆体36的另一端与所述水平带动杆37连接，所述水平带动杆37与所述推送板32连接，所述水平带动杆37位于所述容纳框体10的顶部位置且可绕所述容纳框体10进行转动；
56.包括下面的步骤：通过把手38提供动力，相应使得转动手轮33进行转动，所述转动手轮33则使得驱动轴杆34进行转动，所述驱动轴42杆则带的驱动柱体35进行转动，所述驱动柱体35进行转动的时候则会通过弯折驱动凹槽351而使得连接杆体36进行往复地水平方向上的带动移动，进而使得水平带动杆37沿着水平方向上，进行往复运动，进而使得推送板32在容纳框体的液体水内形成波动式水流。
57.第四实施例：
58.优选地，本实施例的所述升降浮体27包括多层浮动体271，所述浮动体271具有上部连接结构和下部连接结构，通过所述上部连接结构和下部连接结构实现多层的浮动体271的叠加连接放置；
59.另外，所述浮动体271由内层环形体和外层环形体组成，所述外层环形体通过卡扣固定在所述内层环形体上；
60.该工作方法包括下面的步骤：液体水发生波动的时候则相应地使得升降浮体27在水面上进行升降运动，并且升降浮体27在水面内的位置能够根据连接的多层浮动体271的数量而进行变化；另外，对于液体水的密度进行变化，相应地使得升降浮体27在液体水中的高度发生变化，并且还能够通过多层浮动体271的变化而调整升降浮体的高度。
61.通过多层结构的调节作用，能够实现对于升降浮体的浮力调节，即调整其在液体水内的面积，并且通过这种提交的增加效应会使得其波动性增加，其体积重量增加后通过惯性的力量和与水面接触的面积加大后而产生更加剧烈的波动，这样就使得发电效率得以提高，并且通过这种升降浮体的多个实验例的增加和减少而进行比对实验，以使得学生能够更好地理解升降浮体在液体水的波动性和发电效率的关系。