CN201004282Y - 向心力实验器 - Google Patents

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CN201004282Y CNU2007200178847U CN200720017884U CN201004282Y CN 201004282 Y CN201004282 Y CN 201004282Y CN U2007200178847 U CNU2007200178847 U CN U2007200178847U CN 200720017884 U CN200720017884 U CN 200720017884U CN 201004282 Y CN201004282 Y CN 201004282Y
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冯容士
陈开云
李鼎
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Shandong Yuanda Runwe education Polytron Technologies Inc
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SHANDONG YUDA NETWORK MULTIMEDIA CO Ltd
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Abstract

本实用新型提供了一种用于测量圆周运动过程中角速度与向心力的向心力实验器。向心力实验器，包括主梁架、底座、旋臂、垂直连杆、水平连杆、力传感器和光电传感器，主梁架安装在底座上，力传感器安装在主梁架上部，光电传感器安装在主梁架中部，主梁架底面上安装有转轴，旋臂安装在主梁架的转轴上，旋臂一端设有挡光杆，旋臂上设有水平连杆，水平连杆上安装有砝码，垂直连杆上端通过转动螺栓与力传感器连接，下端通过等臂杠杆与水平连杆连接。本实用新型结构简单，操作方便，能够自动采集数据，灵敏度较高。

Description

向心力实验器
技术领域
本实用新型涉及教学中用于向心力的实验仪器，属于教学仪器技术领域。
背景技术
目前中学教学中向心力的实验只是老师做演示实验，学生没有亲自动手做实验的仪器设备。而且传统实验需要手动计时，误差较大。实验成功率不高。实验做完以后需要繁琐的计算，耗时较长，一课时的时间很难完成此实验。现有的演示实验仪器是由捻轴、转动轴、横杆、弹簧、半径指示板、弹簧调节杆、配重块等组成。由于整套实验仪器重心偏高，横杆转动时仪器容易出现晃动，甚至倾倒，造成实验误差过大或实验失败。
发明内容
本实用新型针对现有技术的不足，提供一种结构简单、使用方便，能够测量圆周运动过程中角速度与向心力的向心力实验器。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术解决方案：
向心力实验器包括主梁架、底座、旋臂、垂直连杆、水平连杆、力传感器和光电传感器，主梁架安装在底座上，力传感器安装在主梁架上部，光电传感器安装在主梁架中部，主梁架底面上安装有转轴，旋臂安装在主梁架的转轴上，旋臂一端设有挡光杆，旋臂上设有水平连杆，水平连杆上安装有砝码，垂直连杆上端通过转动螺栓与力传感器连接，下端通过等臂杠杆与水平连杆连接。
使用时，将光电传感器与力传感器分别与外部的数据采集器连接。把砝码固定在水平连杆的某一位置，并从下方刻度尺上读出到轴心的距离。转动旋臂，砝码拉动水平连杆产生向心力，并通过通过等臂杠杆和垂直连杆作用在力传感器上，由力传感器测出向心力。设置软件记录力F和挡光杆通过光电传感器的挡光时间t。旋臂上的挡光杆每通过光电传感器一次，记录一次数据。通过软件设置计算出线速度v＝0.005/tl和角速度的公式ω＝(0.0045/t)0.15的值。选取X轴为ω、Y轴为F得到数据点在坐标系内绘制分布图，观察数据点的分布，可见具有抛物线特征，与软件中的“二次多项式”拟合，观察数据点与拟合线的重合情况，说明角速度与向心力之间的二次方关系。可以更换砝码的质量或旋转半径，探究向心力与上述二者的关系。
本实用新型结构简单，操作方便，能够测量圆周运动过程中角速度与向心力，能够自动采集数据，灵敏度较高。
附图说明
附图是本实用新型的结构示意图。
图中：1、主梁架，2、旋臂，3、底座，4、垂直连杆，5、水平连杆，6、转动螺栓，7、挡光杆，8、砝码，9、螺钉，10、光电传感器，11、力传感器，12、等臂杠杆。
具体实施方式
实施例
如图1所示，本实用新型的向心力实验器包括主梁架1、底座3、旋臂2、垂直连杆4、水平连杆5、力传感器11和光电传感器10。主梁架1的下端插入底座3中，用螺栓固定。主梁架1呈弓形，力传感器11通过其上的固定孔套在主梁架1上端的固定柱上，并用螺母加以紧固，同时确保其纵向底边平置于主梁架1的托面上，此时力传感器11内部的敏感器件应变片与主梁架1的托面及底面平行。光电传感器10置于主梁架1的中部凸出的折弯角内，用螺钉9将光电传感器10固定。主梁架1的底面设有与力传感器11的测钩在同一垂直线上的转轴，旋臂2安装在该转轴上。旋臂2的一端设有挡光杆7，旋臂2上设有水平连杆5，水平连杆5上安装有砝码8。垂直连杆4的上端通过转动螺栓6与力传感器11的测钩连接，下端通过等臂杠杆12与水平连杆5连接。转动螺栓6可随垂直连杆4的转动而转动。
使用时，将力传感器11和光电传感器10均与外部数据采集器电连接。把砝码8固定在水平连杆的某处，转动旋臂2，记录力F和挡光时间t。由力传感器11测出向心力，旋臂2上的挡光杆7每通过光电传感器10一次，记录一次数据。通过数据采集器上应用程序中的计算线速度和角速度的公式v＝0.005/t1和ω＝(0.0045/t)0.15，得到计算结果。通过程序选取X轴为ω、Y轴为F得到数据点在坐标系内绘制分布图，观察数据点的分布，可见具有抛物线特征，与程序中的“二次多项式”拟合，可发现数据点与拟合线的重合情况，说明了向心力F与角速度ω之间是二次方关系。

Claims (1)

1.一种向心力实验器，包括主梁架、底座、旋臂、垂直连杆、水平连杆、力传感器和光电传感器，其特征在于：主梁架安装在底座上，力传感器安装在主梁架上部，光电传感器安装在主梁架中部，主梁架底面上安装有转轴，旋臂安装在主梁架的转轴上，旋臂一端设有挡光杆，旋臂上设有水平连杆，水平连杆上安装有砝码，垂直连杆上端通过转动螺栓与力传感器连接，下端通过等臂杠杆与水平连杆连接。
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