探究向心力演示儀的製作方法

2023-06-07 01:13:26 1

探究向心力演示儀的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種探究向心力演示儀，屬於教學儀器領域。減速電機固定在軸承內圈中，鐵棍與軸承的內圈固定連接，聯軸器通過扁鐵與軸承的外圈固定連接，軸承的外圈與斜梁固定連接，所述斜梁相對於軸承對稱放置，斜梁的上方固定有鐵槽，鐵槽的一端固定有微型電子稱，所述微型電子稱豎直放置，微型電子稱的下方位置對應放置有可攜式測速儀。本實用新型具有性能可靠、誤差小的優點，教學中的演示實驗與學生分組實驗均能使用。
【專利說明】探究向心力演示儀
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種探究向心力演示儀，屬於教學儀器領域。
【背景技術】
[0002]高中物理課程中，向心力是非常重要的知識點，同時也是教學難點。傳統的「向心力實驗演示儀」僅僅是半定量的，並且誤差較大，從而只能定性地說明向心力大小與相關變量有關，而無法定量地測出向心力與半徑、線速度和質量有關，即準確性難以控制。為了解決上述問題，我們提供一種探究向心力演示儀。
實用新型內容
[0003]本實用新型提供一種探究向心力演示儀，目的在於克服無法定量研究向心力與半徑、質量、線速度間的關係及準確性難以控制的不足，其優點是操作簡便，原理直觀，性能可靠，誤差小，適合演示實驗及學生分組實驗。將向心力定性演示實驗改進為定量操作實驗。
[0004]本實用新型採用以下技術解決方案:一種探究向心力演示儀，包括減速電機、聯軸器、扁鐵、軸承、鐵棍、斜梁、鐵槽、微型電子秤，減速電機固定在軸承內圈中，鐵棍與軸承的內圈固定連接，聯軸器通過扁鐵與軸承的外圈固定連接，軸承的外圈與斜梁固定連接，所述斜梁相對於軸承對稱放置，斜梁的上方固定有鐵槽，鐵槽的一端固定有微型電子稱，所述微型電子稱豎直放置，微型電子稱的下方位置對應放置有可攜式測速儀。
[0005]減速電機與蓄電池之間連接一個電源開關和一個電位器。
[0006]鐵槽的中部固定一個無線攝像頭，無線攝像頭對準微型電子稱。
[0007]鐵棍、電位器、電源開關分別固定於重底座上，蓄電池固定於重底座內。
[0008]本實用新型與傳統的「向心力實驗演示儀」相比，克服了無法定量研究向心力與半徑、質量、線速度間的關係及準確性難以控制的不足，實現了通過測速裝置和測向心力裝置使學生通過實際演示可分別改變質量、線速度、半徑實時讀出向心力和速度的數值，分別找出上述物理量與向心力的關係圖像，進而總結出向心力公式，並且操作簡便，原理直觀，性能可靠，誤差小，適合演示實驗及學生分組實驗。將向心力定性演示實驗改進為定量操作實驗。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本實用新型的結構示意圖。
[0010]圖中:1、減速電機，2、聯軸器，3、扁鐵，4、軸承，5、鐵棍，6、斜梁，7、鐵槽，8、微型電子秤，9、無線攝像頭，10、可攜式測速儀，11、電位器，12、開關，13、蓄電池，14、重底座。
【具體實施方式】
[0011]如圖1所述，本實用新型包括減速電機1、聯軸器2、扁鐵3、軸承4、鐵棍5、斜梁6、鐵槽7、微型電子秤8，減速電機I固定在軸承4內圈中，鐵棍5與軸承4的內圈固定連接，聯軸器2通過扁鐵3與軸承4的外圈固定連接，軸承4的外圈與斜梁6固定連接，所述斜梁6相對於軸承4對稱放置，斜梁6的上方固定有鐵槽7，鐵槽7的一端固定有微型電子稱8，所述微型電子稱8豎直放置，微型電子稱的下方位置對應放置有可攜式測速儀10。減速電機I與蓄電池13之間連接一個電源開關12和一個電位器11。鐵槽7的中部固定一個無線攝像頭9，無線攝像頭對準微型電子稱8。鐵棍5、電位器11、電源開關12分別固定於重底座14上，蓄電池13固定於重底座內。
[0012]使用時，把小球置於鐵槽7中的某一位置，並從鐵槽7的刻度上讀出到軸心的距離，使微型電子秤8豎直靠著小球，將微型電子秤8豎直固定於鐵槽7中。將可攜式測速儀10置於小球的正下方。將無線攝像頭9與計算機連接。打開開關，調節電位器11，微型電子秤8對小球的彈力提供小球做圓周運動時所需的向心力，並通過微型電子秤8測出示數，由無線攝像頭9獲取讀數，並顯示於計算機。記錄可攜式測速儀10示數和微型電子秤8示數，設置電子表格，寫入公式，將微型電子秤示數轉換成力大小[力的大小=(微型電子秤示數/1000)*9.8]N。繪製散點圈。
[0013]實驗過程:
[0014](一)半徑、線速度大小一定，探究向心力與質量的關係:
[0015]1.固定微型電子秤8的位置，保持減速電機I轉速不變，打開微型電子秤8 ;
[0016]2.依次將不同質量的小球放入鐵槽7，分別記下小球的質量以及微型電子秤8示數；
[0017]3.將得到的數據輸入電子表格，作出向心力與質量的關係圖象，得出向心力與質量呈線性關係，即當做圓周運動的物體的運動半徑和線速度大小保持不變時，其所需的向心力與質量成正比。
[0018](二)質量、半徑一定，探究向心力與線速度的關係:
[0019]1.固定微型電子秤8的位置，放入小球，打開微型電子秤8，打開可攜式測速儀10，打開電源換開關12 ；
[0020]2.調節電位器11控制減速電機I轉速，分別記下小球的線速度以及微型電子秤8示數；
[0021]3.將得到的數據輸入電子表格，作出向心力與線速度的關係圖象，觀察數據點的分布，可見具有拋物線特徵。
[0022]4.利用電子表格算出線速度的平方、線速度的平方根、線速度的立方，再分別繪製向心力與線速度、線速度的平方、線速度的平方根、線速度的立方之間的關係圖像。從圖像上易得向心力與速度的平方呈線性關係，即當做圓周運動的物體的質量和運動半徑保持不變時，其所需的向心力與線速度的平方成正比。
【權利要求】
1.一種探究向心力演示儀，其特徵在於，包括減速電機(I)、聯軸器(2)、扁鐵(3)、軸承(4)、鐵棍(5)、斜梁(6)、鐵槽(7)、微型電子秤(8)，減速電機(I)固定在軸承(4)內圈中，鐵棍(5 )與軸承(4 )的內圈固定連接，聯軸器(2 )通過扁鐵(3 )與軸承(4 )的外圈固定連接，軸承(4)的外圈與斜梁(6)固定連接，所述斜梁(6)相對於軸承(4)對稱放置，斜梁(6)的上方固定有鐵槽(7)，鐵槽(7)的一端固定有微型電子稱(8)，所述微型電子稱(8)豎直放置，微型電子稱的下方位置對應放置有可攜式測速儀(10 )。
2.根據權利要求1所述的一種探究向心力演示儀，其特徵在於，減速電機(I)與蓄電池(13)之間連接一個電源開關(12)和一個電位器(11)。
3.根據權利要求2所述的一種探究向心力演示儀，其特徵在於，鐵槽(7)的中部固定一個無線攝像頭(9 )，無線攝像頭對準微型電子稱(8 )。
4.根據權利要求3所述的一種探究向心力演示儀，其特徵在於，鐵棍(5)、電位器(11)、電源開關(12)分別固定於重底座(14)上，蓄電池(13)固定於重底座內。
【文檔編號】G09B23/10GK203480737SQ201320655617
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年10月23日 優先權日:2013年10月23日
【發明者】陳驥 申請人:陳驥