本发明涉及抛体运动实验技术领域，具体为一种基于计算机视觉技术的抛体运动实验装置。
背景技术：
高中物理教学中，《抛体运动》包括平抛、斜抛、竖直上抛、竖直下抛等内容，既是高考重点，又是高考难点。学生要研究抛体运动的轨迹，分析抛体运动的特点，理解抛体运动的规律，仅仅靠教师理论讲解，学生很难融会贯通，必须通过实验，从感性认识和理性认识两方面探究抛体运动的规律，才能达到将知识牢牢掌握的目的。
学校现有实验室配备传统研究抛体运动的实验器材，釆用钢球复习纸打点法，显示一些固定的轨迹点，只能粗略的表示抛体的大致轨迹，不能形成一条完整的抛物曲线，且实验过程繁琐，实验误差大。
综上所述，本发明通过设计一种基于计算机视觉技术的抛体运动实验装置来解决存在的问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种基于计算机视觉技术的抛体运动实验装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于计算机视觉技术的抛体运动实验装置，包括底座、液晶显示屏、计算机、小球平抛装置、小球自由落体电磁体装置、小球斜抛装置、小球竖直上抛装置、小球测速装置、摄像头、输入面板、伸缩折叠杆，所述底座上设有液晶显示屏，所述液晶显示屏背面设有计算机，所述液晶显示屏左上角设有小球平抛装置，所述液晶显示屏右上角设有小球自由落体电磁体装置，所述液晶显示屏左下角设有小球斜抛装置，所述液晶显示屏右下角设有小球竖直上抛装置，所述底座上设有输入面板，所述底座上通过伸缩折叠杆连接有摄像头。
作为本发明优选的方案，所述输入面板上从左到右依次设置有总开关、旋纽、主页键、功能键、菜单键、确认键和返回键。
作为本发明优选的方案，所述小球平抛装置里设有小球，所述小球平抛装置抛出口设有小球测速装置，所述小球自由落体电磁体装置下设有小球，所述小球斜抛装置里设有小球，所述小球斜抛装置抛出口设有小球测速装置，所述小球竖直上抛装置里设有小球，所述小球竖直上抛装置抛出口设有小球测速装置。
作为本发明优选的方案，所述计算机分别通过导线电性连接在液晶显示屏、小球测速装置、摄像头、总开关、旋纽、主页键、功能键、菜单键、确认键和返回键上。
作为本发明优选的方案，所述摄像头采用高速摄像头模组。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中，通过设计实验操作简便，系统开启后，显示屏上能观察到抛体的运动轨迹，在轨迹上任选一点，可以显示初速度、加速度、实时坐标、实时速度、实时分速度等相关物理量。无需手工测量与分析计算，省时省力，方便快捷。
2、本发明中，通过设计实验精度高，本系统使用现代高速摄像头模组，每秒钟可拍摄330张图片，在一次小钢球抛体实验中可获取至少82个小钢球运动坐标点，数据精确度远高于传统手工测量与传统二维运动传感器，实验误差小。
3、本发明中，通过设计实验效果逼真，小钢球抛体运动过程中，小钢球运动到哪里，显示屏上小钢球的运动轨迹就会显示到哪里，效果就像粉笔在黑板上写字一样，最终完整描出小钢球运动的轨迹。
4、本发明中，通过设计对抛体没有特殊要求，只需普通小钢球作为抛体即可进行实验，对小钢球无技术要求，并且融入现代科技元素，改进后的实验器材融入现代科技元素，系统主要靠软件支撑，整体硬件结构简单，操作简便，性价比高，效果良好。
附图说明
图1为本发明整体结构简图。
图中：1、底座；2、液晶显示屏；3、计算机；4、小球平抛装置；5、小球自由落体电磁体装置；6、小球斜抛装置；7、小球竖直上抛装置；8、小球测速装置；9、摄像头；10、输入面板；11、伸缩折叠杆；12、总开关；13、旋纽；14、主页键；15、功能键；16、菜单键；17、确认键；18、返回键；19、小球。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例,基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述,给出了本发明的若干实施例,但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例,相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件,当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件,本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同,本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明,本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：
一种基于计算机视觉技术的抛体运动实验装置，包括底座1、液晶显示屏2、计算机3、小球平抛装置4、小球自由落体电磁体装置5、小球斜抛装置6、小球竖直上抛装置7、小球测速装置8、摄像头9、输入面板10、伸缩折叠杆11，底座1上设有液晶显示屏2，液晶显示屏2背面设有计算机3，液晶显示屏2左上角设有小球平抛装置4，液晶显示屏2右上角设有小球自由落体电磁体装置5，液晶显示屏2左下角设有小球斜抛装置6，液晶显示屏2右下角设有小球竖直上抛装置7，底座1上设有输入面板10，底座1上通过伸缩折叠杆11连接有摄像头9。
作为本发明进一步优选的方案，输入面板10上从左到右依次设置有总开关12、旋纽13、主页键14、功能键15、菜单键16、确认键17和返回键18。
作为本发明进一步优选的方案，小球平抛装置里4设有小球19，小球平抛装置4抛出口设有小球测速装置8，小球自由落体电磁体装置5下设有小球19，小球斜抛装置6里设有小球19，小球斜抛装置6抛出口设有小球测速装置8，小球竖直上抛装置7里设有小球19，小球竖直上抛装置7抛出口设有小球测速装置8。
作为本发明进一步优选的方案，计算机3分别通过导线电性连接在液晶显示屏2、小球测速装置8、摄像头9、总开关12、旋纽13、主页键14、功能键15、菜单键16、确认键17和返回键18上。
作为本发明进一步优选的方案，所述摄像头9采用高速摄像头模组。
本发明工作流程：用户通过总开关12启动系统，计算机3进入工作状态，液晶显示屏2显示当前模式等状态信息，并通过用户输入面板10接受用户输入，调整小球释放高度、释放方向、释放初速度等实验参数，实验参数设置完毕后，按下功能键15开始实验，实验开始后，小球平抛装置里4设有小球19，小球平抛装置4抛出口设有小球测速装置8，小球自由落体电磁体装置5下设有小球19，小球斜抛装置6里设有小球19，小球斜抛装置6抛出口设有小球测速装置8，小球竖直上抛装置7里设有小球19，小球竖直上抛装置7抛出口设有小球测速装置8的作用下，用户指定释放方向的小球被释放，通过相应释放装置和小球测速装置8后抛出，此时计算机3通过小球测速装置8和摄像头9获取小球初速度信息，并获取实验过程中小球19的时间、位置信息，解算出显示坐标和显示器对应的坐标，计算初速度、加速度、实时坐标、实时速度、实时分速度、实时位移等相关物理量信息，并将有关数据实时绘制成图表和轨迹，展示在液晶显示屏上。
实验结束后，用户可通过菜单键16呼出系统菜单，系统菜单具备轨迹回放、实验参数设置等功能选项，选择菜单中相应选项可进入相应的功能界面。进入轨迹回放功能后，系统切换至轨迹回放功能界面，此时屏幕上显示本次实验中小球19的运动轨迹，用户可通过菜单键16呼出轨迹回放功能菜单，选择菜单中的相应选项启动时间点选择或坐标点选择等功能，并对旋钮进行旋转实现时间点或坐标点的调整，在调整过程中，系统可实时显示当前时间点或坐标点小球的速度、分速度、加速度等相关物理量信息。最后，用户可按下返回键返回上一级系统菜单或按下主页键返回至系统主页，进行新的实验。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
1.一种基于计算机视觉技术的抛体运动实验装置，包括底座(1)、液晶显示屏(2)、计算机(3)、小球平抛装置(4)、小球自由落体电磁体装置(5)、小球斜抛装置(6)、小球竖直上抛装置(7)、小球测速装置(8)、摄像头(9)、输入面板(10)、伸缩折叠杆(11)，其特征在于：所述底座(1)上设有液晶显示屏(2)，所述液晶显示屏(2)背面设有计算机(3)，所述液晶显示屏(2)左上角设有小球平抛装置(4)，所述液晶显示屏(2)右上角设有小球自由落体电磁体装置(5)，所述液晶显示屏(2)左下角设有小球斜抛装置(6)，所述液晶显示屏(2)右下角设有小球竖直上抛装置(7)，所述底座(1)上设有输入面板(10)，所述底座(1)上通过伸缩折叠杆(11)连接有摄像头(9)。
2.根据权利要求1所述的一种基于计算机视觉技术的抛体运动实验装置，其特征在于：所述输入面板(10)上从左到右依次设置有总开关(12)、旋纽(13)、主页键(14)、功能键(15)、菜单键(16)、确认键(17)和返回键(18)。
3.根据权利要求2所述的一种基于计算机视觉技术的抛体运动实验装置，其特征在于：所述小球平抛装置里(4)设有小球(19)，所述小球平抛装置(4)抛出口设有小球测速装置(8)，所述小球自由落体电磁体装置(5)下设有小球(19)，所述小球斜抛装置(6)里设有小球(19)，所述小球斜抛装置(6)抛出口设有小球测速装置(8)，所述小球竖直上抛装置(7)里设有小球(19)，所述小球竖直上抛装置(7)抛出口设有小球测速装置(8)。
4.根据权利要求3所述的一种基于计算机视觉技术的抛体运动实验装置，其特征在于：所述计算机(3)分别通过导线电性连接在液晶显示屏(2)、小球测速装置(8)、摄像头(9)、总开关(12)、旋纽(13)、主页键(14)、功能键(15)、菜单键(16)、确认键(17)和返回键(18)上。
5.根据权利要求1所述的一种基于计算机视觉技术的抛体运动实验装置，其特征在于：所述摄像头(9)采用高速摄像头模组。
技术总结