CN205122035U - 向心力实验教学演示仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于物理实验教学技术领域，具体涉及向心力实验教学演示仪，包括动力模块、转盘、待测物、传力绳、滑轮、挂称、支架、调节绳以及收绳模块，所述动力模块与所述转盘连接，以给所述转盘提供转动的动力，所述滑轮固定在所述转盘上，所述待测物置于所述转盘上，所述传力绳一端与所述待测物固定连接，另一端穿过所述滑轮后与所述挂称固定连接，所述挂称悬挂在所述支架上，所述调节绳一端与所述挂称连接，使得所述挂称通过所述调节绳悬挂在所述支架上，所述调节绳的另一端与所述收绳模块连接，所述收绳模块能够对所述调节绳收绳和放绳调节。本实用新型能够调整待测物向心运动的半径，以减少该向心力实验教学演示仪的使用误差，提高其精确度。
Description
技术领域
本实用新型属于物理实验教学技术领域，具体涉及向心力实验教学演示仪。
背景技术
自然界发生的各种物理现象往往是错综复杂的，因此影响物理学研究对象的因素在许多情况下并不单一，而是多种因素相互交错、共同起作用的。为了弄清事物变化的原因和规律，需要把多因素的问题变成多个单因素的问题，通过分别控制多个因素中的某一个因素变化，从而研究这个因素对事物影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法。
在物理实验的教学中常常会用到控制变量法，例如向心力的教学演示。影响向心力的大小的因素包括物体的质量、物体的运动半径以及物体的角速度，现有的一种向心力实验教学仪利用细绳将运动物体与弹簧称连接，通过细绳将物体受到的向心力传递给弹簧称，以测出物体受到的向心力。但弹簧称受力后会被拉长，通过细绳使得运动的物体的旋转半径增大，根据控制变量法的原理，其中的因素实际出现了变化，最终测出来的向心力也会因此出现较大的误差。为了减少旋转半径的变化，另一种向心力实验教学仪将运动物体通过直角杠杆与弹簧称连接，通过直角杠杆将运动物体受到的向心力传递给弹簧称，以减少弹簧称被拉长的长度对物体旋转半径的影响，但是直角杠杆的质量不像轻质细绳那样可以忽略不计，在转动过程中，直角杠杆所受到的向心力同样会传递给弹簧称，因此最终弹簧称测出的向心力亦存在较大的误差。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：针对现有向心力实验教学演示仪的不足，提供一种向心力实验教学演示仪，以提高向心力测量的精确度。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
向心力实验教学演示仪，包括动力模块、转盘、待测物、传力绳、滑轮、挂称以及支架，所述动力模块与所述转盘连接，以给所述转盘提供转动的动力，所述滑轮固定在所述转盘上，所述待测物置于所述转盘上，所述传力绳一端与所述待测物固定连接，另一端穿过所述滑轮后与所述挂称固定连接，所述挂称悬挂在所述支架上，还包括调节绳和收绳模块，所述调节绳一端与所述挂称连接，使得所述挂称通过所述调节绳悬挂在所述支架上，所述调节绳的另一端与所述收绳模块连接，所述收绳模块能够对所述调节绳收绳和放绳调节。调节传力绳的长度，以设定待测物向心运动的半径，所述动力模块带动转盘转动，从而使置于所述转盘上的待测物（例如钢球）转动，待测物转动时产生的向心力通过传力绳在滑轮的配合下传递给挂称，常用的挂称有弹簧挂称或电子传感挂称，这两种挂称在称量时都会发生弹性形变，从而通过所述传力绳增大了待测物向心动力的半径，这时通过收绳模块对所述调节绳进行收绳，收绳的长度刚好等于挂称弹性形变的长度，以抵消因挂称弹性形变而增加的长度，以保证待测物向心运动的半径不变，减少该向心力实验教学演示仪的使用误差，提高其精确度。
作为本实用新型所述的向心力实验教学演示仪的一种改进，所述支架包括横梁，所述收绳模块固定在所述横梁上，所述横梁设置有刻度，所述调节绳设置有基准点。在所述调节绳上标记点作为所述调节绳的基准点，且该基准点在横梁标有刻度的范围内，设定待测物的半径，并记录基准点对应的刻度位置，根据挂称的劲度系数计算待测物向心运动时运动半径增加的长度，利用所述收绳模块对所述调节绳进行收绳调节，并利用所述基准点与横梁刻度的配合，准确地抵消待测物增加的长度，以使待测物实际的运动半径和设定的半径相同，保证运动参数的准确性。同时，可以利用基准点与所述横梁上的刻度的配合，准确地调节待测物的运动半径，方便对待测物在不同运动半径时的向心力大小进行演示。
作为本实用新型所述的向心力实验教学演示仪的一种改进，所述动力模块包括动力电机和调速器，所述调速器与所述动力电机电连接。通过所述调整器控制所述动力电机的功率，以控制所述待测物的转动速度，以演示在不同转动速度下待测物受到向心力大小情况。
作为本实用新型所述的向心力实验教学演示仪的一种改进，还包括测速器。所述测速器用于测量和显示待测物的实际转速，以获得待测物准确的转动的速度，并且可以配合所述调速器以获得所需要的转速。
作为本实用新型所述的向心力实验教学演示仪的一种改进，所述测速器包括霍尔探头和转速显示表。
作为本实用新型所述的向心力实验教学演示仪的一种改进，还包括底座，所述底座用于承托所述动力模块，所述底座包括底盘和能够调节底盘高度的调节脚，所述调节脚与所述底盘活动连接。所述调节脚用于在演示前对该向心力实验教学演示仪进行调整，以保证所述转盘水平设置，以使所述转盘能够水平承托所述待测物，从而避免因转盘倾斜而造成所述待测物转动过程中受到重力的影响，保证测量出来的向心力准确性。
作为本实用新型所述的向心力实验教学演示仪的一种改进，所述调节脚与所述底盘螺纹连接。因为螺纹连接，因此拧动所述调节脚即可对所述转盘进行水平调整，结构简易，操作简单。
作为本实用新型所述的向心力实验教学演示仪的一种改进，还包括水准泡，所述水准泡固定在所述转盘上。所述水准泡用于对转盘的水平度进行参照，配合所述调节脚，方便对所述转盘进行水平调整。
本实用新型的有益效果在于：提供向心力实验教学演示仪，包括动力模块、转盘、待测物、传力绳、滑轮、挂称以及支架，所述动力模块与所述转盘连接，以给所述转盘提供转动的动力，所述滑轮固定在所述转盘上，所述待测物置于所述转盘上，所述传力绳一端与所述待测物固定连接，另一端穿过所述滑轮后与所述挂称固定连接，所述挂称悬挂在所述支架上，还包括调节绳和收绳模块，所述调节绳一端与所述挂称连接，使得所述挂称通过所述调节绳悬挂在所述支架上，所述调节绳的另一端与所述收绳模块连接，所述收绳模块能够对所述调节绳收绳和放绳调节。调节传力绳的长度，以设定待测物向心运动的半径，所述动力模块带动转盘转动，从而使置于所述转盘上的待测物（例如钢球）转动，待测物转动时产生的向心力通过传力绳在滑轮的配合下传递给挂称，常用的挂称有弹簧挂称或电子传感挂称，这两种挂称在称量时都会发生弹性形变，从而通过所述传力绳增大了待测物向心动力的半径，这时通过收绳模块对进行所述调节绳进行收绳，收绳的长度刚好等于挂称弹性形变的长度，以抵消因挂称弹性形变而增加的长度，以保证待测物向心运动的半径不变，减少该向心力实验教学演示仪的使用误差，提高其精确度。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
其中，1.动力模块，1-1.动力电机，1-2.调速器，2.转盘，3.传力绳，4.滑轮，5.挂称，6.支架，6-1.横梁，6-2.刻度，7.调节绳，7-1.基准点，8.收绳模块，9.钢球，10.旋转环，11.水准泡，12.霍尔探头，13.转速显示表，14.底盘，15.调节脚。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式和说明书附图对本实用新型及其有益效果作进一步详细说明，但是，本实用新型的具体实施方式并不局限于此。
如图1所示，向心力实验教学演示仪，包括动力模块1、转盘2、待测物、传力绳3、滑轮4、挂称5、支架6、调节绳7以及收绳模块8，其中，所述待测物为钢球9，所述动力模块1与所述转盘2连接，以给所述转盘2提供转动的动力，所述滑轮4固定在所述转盘2上，所述钢球9置于所述转盘2上，所述传力绳3一端与所述钢球9固定连接，另一端穿过所述滑轮4后通过旋转环10与所述挂称5固定连接，所述调节绳7一端与所述挂称5连接，使得所述挂称5通过所述调节绳7悬挂在所述支架6上，所述调节绳7的另一端与所述收绳模块8连接，所述收绳模块8能够对所述调节绳7收绳和放绳调节。所述支架6包括横梁6-1，所述收绳模块8固定在所述横梁6-1上，所述横梁6-1设置有刻度6-2，所述调节绳7设置有基准点7-1。所述动力模块1包括动力电机1-1和调速器1-2，所述调速器1-2与所述动力电机1-1电连接。该向心力实验教学演示仪还包括测速器、底座以及水准泡11，所述测速器包括霍尔探头12和转速显示表13，所述底座用于承托所述动力模块1，所述底座包括底盘14和能够调节底盘14高度的调节脚15，所述调节脚15与所述底盘14螺纹连接，所述水准泡11固定在所述转盘2上。
演示前，拧动所述调节脚15，并以所述水准泡11作为参照，将所述转盘2设置成水平，调节所述收绳模块8以设定钢球9的转动半径，并记录基准点7-1对应的刻度6-2位置，启动所述动力电机1-1，以使转盘2带动所述钢球9作向心运动，根据挂称5的劲度系数计算钢球9向心运动时运动半径增加的长度，利用所述收绳模块8对所述调节绳7进行收绳调节，并利用所述基准点7-1与横梁6-1刻度6-2的配合，准确地抵消钢球9增加的长度，以使钢球9实际的运动半径和设定的半径相同，所述霍尔探头12感应转盘2的转速，即感应钢球9的转速，并显示在所述转速显示表13上，钢球9转动时受到的向心力通过所述传力绳3配合所述滑轮4传递给所述挂称5，所述挂称5测量显示钢球9所受到的向心力的大小。同理，在转动的角速度相同情况下，设定钢球9不同的转动半径，以观察相同转动角速度下不同转动半径与钢球9受到向心力大小的关系。同样地，将钢球9的转动半径调整为固定值，并利用所述调速器1-2控制钢球9转动的角速度，以观察在相同转动半径下不同转动角速度与钢球9受到向心力大小的关系。再者，也可以更换不同质量的钢球9，以观察在相同转动半径以及相同转动角速度下，钢球9的质量与钢球9受到向心力大小的关系。
根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本实用新型的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。
Claims (8)
1.向心力实验教学演示仪，包括动力模块、转盘、待测物、传力绳、滑轮、挂称以及支架，所述动力模块与所述转盘连接，以给所述转盘提供转动的动力，所述滑轮固定在所述转盘上，所述待测物置于所述转盘上，所述传力绳一端与所述待测物固定连接，另一端穿过所述滑轮后与所述挂称固定连接，所述挂称悬挂在所述支架上，其特征在于：还包括调节绳和收绳模块，所述调节绳一端与所述挂称连接，使得所述挂称通过所述调节绳悬挂在所述支架上，所述调节绳的另一端与所述收绳模块连接，所述收绳模块能够对所述调节绳收绳和放绳调节。
2.根据权利要求1所述的向心力实验教学演示仪，其特征在于：所述支架包括横梁，所述收绳模块固定在所述横梁上，所述横梁设置有刻度，所述调节绳设置有基准点。
3.根据权利要求1所述的向心力实验教学演示仪，其特征在于：所述动力模块包括动力电机和调速器，所述调速器与所述动力电机电连接。
4.根据权利要求1所述的向心力实验教学演示仪，其特征在于：还包括测速器。
5.根据权利要求4所述的向心力实验教学演示仪，其特征在于：所述测速器包括霍尔探头和转速显示表。
6.根据权利要求1所述的向心力实验教学演示仪，其特征在于：还包括底座，所述底座用于承托所述动力模块，所述底座包括底盘和能够调节底盘高度的调节脚，所述调节脚与所述底盘活动连接。
7.根据权利要求6所述的向心力实验教学演示仪，其特征在于：所述调节脚与所述底盘螺纹连接。
8.根据权利要求6所述的向心力实验教学演示仪，其特征在于：还包括水准泡，所述水准泡固定在所述转盘上。
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|---|---|---|---|---|
| CN106601088A (zh) * | 2016-12-20 | 2017-04-26 | 安徽理工大学 | 一种向心力演示装置 |
| CN106910399A (zh) * | 2017-03-16 | 2017-06-30 | 浙江大学城市学院 | 一种新型向心力定量比较与演示实验仪 |
| CN108806420A (zh) * | 2018-06-30 | 2018-11-13 | 徐百林 | 多功能力学实验装置 |
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