CN103794117A

CN103794117A - 圆周运动演示装置

Info

Publication number: CN103794117A
Application number: CN201410039523.7A
Authority: CN
Inventors: 刘淑英
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-01-27
Filing date: 2014-01-27
Publication date: 2014-05-14

Abstract

本发明属于物理教学辅助用工具技术领域，尤其涉及一种圆周运动演示装置，包括：底座；下端与底座固定连接的两个立板，靠近立板上端的位置上设置有通孔；在两个立板之间设置有可转动的承载槽；固定设置在承载槽底面外侧的中部位置上的电机，其转轴从承载槽的底面内侧伸出；在电机转轴端部上设置有拉力传感器；在承载槽内设置有与拉力传感器连接的摆球；在承载槽底面内侧上设置有若干速度传感器，该若干速度传感器环绕电机转轴设置；以及显示屏和PLC，该显示屏与PLC电连接，拉力传感器、若干速度传感器均与PLC电连接；该装置可演示水平、竖直方向的圆周运动同时也可以监测向心力以及速度的大小，可以方便学生形象直观的理解，提高了课堂效率。

Description

圆周运动演示装置

技术领域

本发明属于物理教学辅助用工具技术领域，尤其涉及一种圆周运动演示装置。

背景技术

物理课程在讲解圆周运动时,需要讲解水平方向和竖直方向的两种情况的圆周运动,为了便于理解,老师往往需要在黑板上画图帮助学生理解,既不直观也很枯燥乏味,课堂效率低。

公开号为CN202838755U的中国实用新型专利公开了一种圆周运动演示仪,包括安装在底座上的立板,插装在立板上的转轴、安装在转轴上的绳索或连杆、吊挂在绳索或连杆末端的重锤，底座放置在桌面上的时候立板与桌面垂直，为了使重锤转动灵活，转轴上设置有环状槽，环状槽中套装有套环，绳索或连杆的上端固定连接在套环上；立板两侧的底座上分别设置有滑轮板，每个滑轮板中均安装有滑轮，其中一个滑轮的轮轴上安装有手柄，拉绳的一端缠绕在设置有手柄的滑轮上，拉绳的另一端绕过另一滑轮并固定连接配重块，在两滑轮板之间的拉绳上固定连接有拨块，拨块的运动轨迹通过重锤在最低点的位置；使用时，拨块碰撞重锤，使重锤产生圆周运动。该圆周运动演示仪主要存在以下不足：

1）只能演示竖直方向的圆周运动，不能演示水平方向的圆周运动；

2）不能显示向心力的大小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种圆周运动演示装置，旨在解决现有圆周运动演示装置只能演示竖直方向的圆周运动，不能演示水平方向的圆周运动以及不能显示向心力的大小的问题。

本发明是这样实现的，一种圆周运动演示装置，所述圆周运动演示装置包括：

水平方向设置的底座，所述底座的一侧上设置有电源线；

间隔平行设置的两个立板，两个所述立板的下端与所述底座固定连接，靠近所述立板上端的位置上设置有通孔；

在两个所述立板之间设置有承载槽，所述承载槽的两侧壁与两所述通孔之间分别连接有销轴，所述承载槽可绕所述销轴转动；

紧固螺栓，所述紧固螺栓设置在一个所述立板与所述承载槽的侧面之间；

电机，所述电机固定设置在所述承载槽底面外侧的中部位置上，其转轴从所述承载槽的底面内侧伸出，所述电机与所述电源线电连接，在所述电机转轴端部上设置有拉力传感器；

在所述承载槽内设置有摆球，所述摆球与所述拉力传感器之间连接有连接件；

在所述承载槽底面的内侧上设置有若干速度传感器，若干所述速度传感器环绕所述电机的转轴设置，每个所述速度传感器与所述转轴中心之间的距离等于旋转时所述摆球的中心与所述转轴中心之间的距离；

以及设置在一个所述立板板面上的显示屏和PLC，所述显示屏与所述PLC电连接；所述拉力传感器、若干所述速度传感器均与所述PLC电连接。

作为一种改进，所述速度传感器设置为四个，两个所述速度传感器位于所述承载槽的转动轴线上，另外两个所述速度传感器位于与所述转动轴线垂直的直线上。

作为进一步的改进，所述连接件为一个由橡胶制成的绳。

由于采用了上述技术方案，使用本发明提供的圆周运动演示装置演示水平方向内的圆周运动时，将承载槽调整成水平方向，然后用紧固螺栓固定住，接通电源，电机带动拉力传感器转动，因为拉力传感器通过连接件与摆球连接，因此摆球会在水平方向内作圆周运动，转动时拉力传感器发出监测信号传输给PLC，经PLC处理后再传输给显示屏，由显示屏显示拉力也就是向心力的大小数值，摆球经过一个速度传感器时，该速度传感器就会发出监测信号传输给PLC，经PLC处理后再传输给显示屏，由显示屏显示速度的大小数值；使用本发明提供的圆周运动演示装置演示竖直方向内的圆周运动时，首先松开紧固螺栓，将承载槽调整成竖直方向，然后用紧固螺栓固定住，再接通电源，这样就可以监测竖向圆周运动的向心力及速度的大小；该圆周运动演示装置既可以演示水平方向的圆周运动，又可以演示竖直方向的圆周运动，同时也可以监测向心力以及速度的大小，可以方便学生形象直观的理解，提高了课堂效率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的圆周运动演示装置的结构示意图；

其中，10、底座，11、立板，12、电源线，13、承载槽，14、销轴，15、电机，16、拉力传感器，17、摆球，18、连接件，19、紧固螺栓，20、显示屏，21、PLC，22、速度传感器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1示出了本发明实施例提供的圆周运动演示装置的结构示意图，由图1可知，该圆周运动演示装置包括：水平方向设置的底座10，该底座10的一侧上设置有电源线12；间隔平行设置的两个立板11，该两个立板11的下端与底座10固定连接，靠近立板11上端的位置上设置有通孔；在两个立板11之间设置有承载槽13，该承载槽13的两侧壁与两通孔之间分别连接有销轴14，该承载槽13可绕销轴14转动；用于限定承载槽13放置方向的紧固螺栓19，该紧固螺栓19设置在一个立板11与承载槽13的侧面之间；电机15，该电机15固定设置在承载槽13底面外侧的中部位置上，其转轴从承载槽13的底面内侧伸出，该电机15与电源线12电连接；在电机15转轴端部上设置有拉力传感器16，该拉力传感器16可以显示向心力的大小；设置在承载槽13内摆球17，该摆球17与拉力传感器16之间连接有连接件18；设置在承载槽13底面内侧上的若干速度传感器22，该若干速度传感器22环绕电机15转轴设置，每个速度传感器22与电机15转轴中心之间的距离和旋转时摆球17的中心与电机15转轴中心之间的距离相等；以及在一个立板11板面上设置的显示屏20和PLC21，该显示屏20与PLC21电连接，拉力传感器16、若干速度传感器22均与PLC21电连接。

使用时，演示水平方向内的圆周运动时，将承载槽13调整成水平方向，然后用紧固螺栓19固定住，接通电源，电机15带动拉力传感器16转动，因为拉力传感器16通过连接件18与摆球17连接，因此摆球17会在水平方向内作圆周运动，转动时拉力传感器16发出监测信号传输给PLC21，经PLC21处理后再传输给显示屏20，由显示屏20显示拉力也就是向心力的大小数值，摆球17经过一个速度传感器22时，该速度传感器22就会发出监测信号传输给PLC21，经PLC21处理后再传输给显示屏20，由显示屏20显示速度的大小数值；演示竖直方向内的圆周运动时，松开紧固螺栓19，将承载槽13调整成竖直方向，然后用紧固螺栓19固定住，再接通电源，这样就可以监测竖向圆周运动的向心力及速度的大小；该圆周运动演示装置既可以演示水平方向的圆周运动，又可以演示竖直方向的圆周运动，同时也可以监测向心力以及速度的大小，可以方便学生形象直观的理解，提高了课堂效率。

在本发明实施例中，连接件18可以是绳或者杆，具体的，连接件18设置为一个由橡胶制成的绳，这样可防止其缠绕到电机15的转轴上。

在本发明实施例中，速度传感器22设置为四个，两个位于承载槽13的转动轴线上，另外两个位于与承载槽13的转动轴线垂直的直线上。这样演示竖直方向内的圆周运动时，可显示摆球17位于最高点、最低点时向心力、速度的大小，是学生能够直观形象的理解学习；演示水平方向内的圆周运动时，四个速度传感器22反馈的数值相同。

本发明提供的圆周运动演示装置包括：水平方向设置的底座，该底座的一侧上设置有电源线；间隔平行设置的两个立板，该两个立板的下端与底座固定连接，靠近立板上端的位置上设置有通孔；在两个立板之间设置有承载槽，该承载槽的两侧壁与两通孔之间分别连接有销轴，该承载槽可绕销轴转动；用于限定承载槽放置方向的紧固螺栓，该紧固螺栓设置在一个立板与承载槽的侧面之间；电机，该电机固定设置在承载槽底面外侧的中部位置上，其转轴从承载槽的底面内侧伸出，该电机与电源线电连接；在电机转轴端部上设置有拉力传感器；设置在承载槽内摆球，该摆球与拉力传感器之间连接有连接件；在承载槽底面内侧上设置有若干速度传感器，该若干速度传感器环绕电机转轴设置，每个速度传感器与电机转轴中心之间的距离和旋转时摆球的中心与电机转轴中心之间的距离相等；以及在一个立板板面上设置的显示屏和PLC，该显示屏与PLC电连接，拉力传感器、若干速度传感器均与PLC电连接；演示水平方向内的圆周运动时，将承载槽调整成水平方向，演示竖直方向内的圆周运动时，将承载槽调整成竖直方向，该圆周运动演示装置既可以演示水平方向的圆周运动，又可以演示竖直方向的圆周运动，同时也可以监测向心力以及速度的大小，可以方便学生形象直观的理解，提高了课堂效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.圆周运动演示装置，其特征在于，所述圆周运动演示装置包括：

水平方向设置的底座，所述底座的一侧上设置有电源线；

2.根据权利要求1所述的圆周运动演示装置，其特征在于，所述速度传感器设置为四个，两个所述速度传感器位于所述承载槽的转动轴线上，另外两个所述速度传感器位于与所述转动轴线垂直的直线上。

3.根据权利要求1或2所述的圆周运动演示装置，其特征在于，所述连接件为一个由橡胶制成的绳。