CN208126698U - 一种角动量守恒定律教学仪器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于教学仪器技术领域，具体的讲，涉及一种角动量守恒定律教学仪器，包括底板，所述底板上设有轴承座，所述轴承座中设有转轴，所述转轴的中部设有圆盘，所述圆盘的左右两端分别铰接有旋转装置，所述转轴的中部与支架转动连接，所述支架与立架固定连接，所述立架与底板固定连接，所述转轴的顶部设有第一置物板，所述第一置物板上设有收线装置，所述收线装置通过缠绕线与旋转装置连接，所述转轴的下部与第一锥齿轮固定连接。本实用新型可以方便的进行角动量守恒定律的教学演示。
Description
技术领域
本实用新型属于教学仪器技术领域，尤其涉及一种角动量守恒定律教学仪器。
背景技术
物理学的普遍定律之一。反映质点和质点系围绕一点或一轴运动的普遍规律。如果合外力矩零(即M外＝0),则L1＝L2，即L＝常矢量。这就是说,对一固定点o,质点所受的合外力矩为零,则此质点的角动量矢量保持不变。这一结论叫做质点角动量守恒定律。
现有的角动量守恒定律教学仪器存在着诸多不便，首先现有的角动量守恒定律教学仪器大多都是手持式，转轴无法保持竖直状态；其次现有的角动量教学仪器没有专门的驱动装置，需要人用手驱动，驱动之后无法及时的显示此时的角速度。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种角动量守恒定律教学仪器，旨在至少解决现有技术中存在的转轴无法保持竖直状态、仪器没有专门的驱动装置的问题。
本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种角动量守恒定律教学仪器，包括底板，所述底板上设有轴承座，所述轴承座中设有转轴，所述转轴的中部设有圆盘，所述圆盘的左右两端分别铰接有旋转装置，所述转轴的中部与支架转动连接，所述支架与立架固定连接，所述立架与底板固定连接，所述转轴的顶部设有第一置物板，所述第一置物板上设有收线装置，所述收线装置通过缠绕线与旋转装置连接，所述转轴的下部与第一锥齿轮固定连接，所述转轴从上到下依次设有所述第一置物板、圆盘、支架和第一锥齿轮，所述底板上设有升降装置，所述升降装置上固定有驱动装置，所述驱动装置通过第二锥齿轮与第一锥齿轮啮合，所述底板上设有测速装置，所述测速装置用于测量转轴的转速。转轴的底端固定在轴承座中，转轴的中部与支架转动连接，通过轴承座与支架保证转轴能沿竖直方向转动。
较优的，所述旋转装置包括转杆，所述转杆与圆盘铰接，所述转杆的两端侧面设有滑槽，滑架通过滑块固定在滑槽上，所述滑架上设有微型电机，所述微型电机的电机轴上固定连接有齿轮，所述转杆上设有水平齿条，所述齿轮与齿条配合使用。采用转杆上安装滑架的方式可以方便的使得滑架以及固定在其上的微型电机沿着转杆移动，通过这种方式来改变转杆的转动惯量。
较优的，所述收线装置包括第一步进电机，所述第一步进电机固定在第一置物板的顶端，所述第一步进电机通过电机轴固定连接有绕线轴，所述绕线轴上缠绕有缠绕线。采用收线装置可以方便的改变转杆与圆盘之间的夹角，通过转杆与圆盘角度的改变来改变转杆的转动惯量。
较优的，所述升降装置包括气缸，所述气缸通过固定架固定连接在底板上，所述气缸的活塞杆顶端固定连接有所述第二置物板，所述第二置物板的上端固定连接有驱动装置。采用升降气缸作为升降装置可以方便的实现驱动装置与第一锥齿轮的脱离，避免驱动装置在提供完动力之后对转速的影响。
较优的，所述驱动装置包括第二步进电机，所述第二步进电机通过转轴二与第二锥齿轮固定连接。采用第二步进电机可以避免人手动为转轴提供动力时的繁琐与不便。
较优的，所述测速装置包括立杆，所述立杆的上端设有上支板和下支板，所述上支板和下支板上分别设有红外线接收装置和红外线发射装置，所述第一锥齿轮上设有通孔，所述通孔与红外线接收装置和红外线发射装置配合使用，所述立杆的一侧设有显示装置。采用测速装置可以提高观察者对于转轴转速的判断，将转速变化与转动惯量的变化结合起来。
较优的，所述底板上设有控制装置，所述控制装置与升降装置、驱动装置、收线装置和无线发射装置信号连接，所述旋转装置上设有辅助控制芯片，所述无线发射装置与辅助控制芯片信号连接。采用控制装置可以统一对各个电机、气缸的运动进行控制，可以避免人手动控制的不精确以及繁琐。
本实用新型具有的优点和积极效果是：本实用新型采用转杆上安装滑架的方式可以方便的使得滑架以及固定在其上的微型电机沿着转杆移动，通过这种方式来改变转杆的转动惯量。采用收线装置可以方便的改变转杆与圆盘之间的夹角，通过转杆与圆盘角度的改变来改变转杆的转动惯量。采用升降气缸作为升降装置可以方便的实现驱动装置与第一锥齿轮的脱离，避免驱动装置在提供完动力之后对转速的影响。采用测速装置可以提高观察者对于转轴转速的判断，将转速变化与转动惯量的变化结合起来。
附图说明
图1是本实用新型的整体结构示意图主视图；
图2是本实用新型的另一工作状态下的结构示意图主视图；
图3是图2的A部分的结构放大图；
图4是图3中的A部分的左视图。
图中：1、缠绕线；2、第一步进电机；3、绕线轴；4、第一置物板；5、圆盘；6、旋转装置；7、第二锥齿轮；8、第二步进电机；9、气缸；10、立杆；11、下支板；12、上支板；13、转轴；14、第一锥齿轮；15、红外线接收装置；16、转轴二；16A、立架；16B、支架；17、轴承座；18、通孔；19、红外线发射装置；20、固定架；20A、底板；21、微型电机；21A、转杆；22、滑架；23、滑槽；24、齿条；25、齿轮。
具体实施方式
下面结合图1-4对本实用新型角动量守恒定律教学仪器的结构作详细的描述。
本实用新型包括底板20A，所述底板20A上设有轴承座17，所述轴承座17中设有转轴13，所述转轴13的中部设有圆盘5，所述圆盘5的左右两端分别铰接有旋转装置6，所述转轴13的中部与支架16B转动连接，所述支架16B与立架16A固定连接，所述立架16A与底板20A固定连接，所述转轴13的顶部设有第一置物板4，所述第一置物板4上设有收线装置，所述收线装置通过缠绕线1与旋转装置6连接，所述转轴13的下部与第一锥齿轮14固定连接，所述转轴13从上到下依次设有所述第一置物板4、圆盘5、支架16B和第一锥齿轮14，所述底板20A上设有升降装置，所述升降装置上固定有驱动装置，所述驱动装置通过第二锥齿轮7与第一锥齿轮14啮合，所述底板20A上设有测速装置，所述测速装置用于测量转轴13的转速。
所述旋转装置6包括转杆21A，所述转杆21A与圆盘5铰接，所述转杆21A的两端侧面设有滑槽23，滑架22通过滑块(图中未示出)固定在滑槽23上，所述滑架22上设有微型电机21，所述微型电机21的电机轴上固定连接有齿轮25，所述转杆上设有水平齿条24，所述齿轮25与齿条24配合使用。
所述收线装置包括第一步进电机2，所述第一步进电机2固定在第一置物板4的顶端，所述第一步进电机2通过电机轴固定连接有绕线轴3，所述绕线轴3上缠绕有缠绕线1。所述缠绕线1的下端与微型电机21连接。
所述升降装置包括气缸9，所述气缸9通过固定架20固定连接在底板20A上，所述气缸9的活塞杆顶端固定连接有所述第二置物板，所述第二置物板的上端固定连接有驱动装置。
所述驱动装置包括第二步进电机8，所述第二步进电机8通过转轴二16与第二锥齿轮7固定连接。
所述测速装置包括立杆10，所述立杆10的上端设有上支板12和下支板11，所述上支板12和下支板11上分别设有红外线接收装置15和红外线发射装置19，所述第一锥齿轮14上设有通孔18，所述通孔18与红外线接收装置15和红外线发射装置19配合使用。所述立杆10的一侧设有显示装置(图中未示出)，所述底板20A上设有控制装置(图中未示出)，所述控制装置与升降装置、驱动装置、收线装置和无线发射装置(图中未示出)信号连接，所述旋转装置6上设有辅助控制芯片(图中未示出)，所述无线发射装置与辅助控制芯片信号连接。
工作原理：当使用本装置时，启动第二步进电机8使得转轴13转动，当转轴13的转轴13速度达到一定的数值后启动气缸9，气缸9的活塞杆伸出使得第一锥齿轮14与第二锥齿轮7脱离啮合，测速装置上的红外线发射装置19在转轴13每转过一圈时便会被红外线接收装置15接收到一次红外线信号，并通过显示装置显示。通过控制收线装置上的第一步进电机2的旋转来控制转杆21A与圆盘5的角度从而控制转动惯量的变化，观察此时角速度的变化；或者通过微型电机21的旋转移动其在转杆21A上的位置来改变转动惯量的大小，观察角速度的变化，通过这两种方式来验证角动量守恒定律。
以上所述仅是对本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。
Claims (8)
1.一种角动量守恒定律教学仪器，其特征在于：包括底板，所述底板上设有轴承座，所述轴承座中设有转轴，所述转轴的中部设有圆盘，所述圆盘的左右两端分别铰接有旋转装置，所述转轴的中部与支架转动连接，所述支架与立架固定连接，所述立架与底板固定连接，所述转轴的顶部设有第一置物板，所述第一置物板上设有收线装置，所述收线装置通过缠绕线与旋转装置连接，所述转轴的下部与第一锥齿轮固定连接，所述转轴从上到下依次设有所述第一置物板、圆盘、支架和第一锥齿轮，所述底板上设有升降装置，所述升降装置上固定有驱动装置，所述驱动装置通过第二锥齿轮与第一锥齿轮啮合，所述底板上设有测速装置，所述测速装置用于测量转轴的转速。
2.根据权利要求1所述的角动量守恒定律教学仪器，其特征在于：所述旋转装置包括转杆，所述转杆与圆盘铰接，所述转杆的两端侧面设有滑槽，滑架通过滑块固定在滑槽上，所述滑架上设有微型电机，所述微型电机的电机轴上固定连接有齿轮，所述转杆上设有齿条，所述齿轮与齿条配合使用。
3.根据权利要求2所述的角动量守恒定律教学仪器，其特征在于：所述收线装置包括第一步进电机，所述第一步进电机固定在第一置物板的顶端，所述第一步进电机通过电机轴固定连接有绕线轴，所述绕线轴上缠绕有缠绕线。
4.根据权利要求3所述的角动量守恒定律教学仪器，其特征在于：所述缠绕线的下端与微型电机连接。
5.根据权利要求1所述的角动量守恒定律教学仪器，其特征在于：所述升降装置包括气缸，所述气缸通过立架固定连接在底板上，所述气缸的活塞杆顶端固定连接有第二置物板，所述第二置物板的上端固定连接有驱动装置。
6.根据权利要求1所述的角动量守恒定律教学仪器，其特征在于：所述驱动装置包括第二步进电机，所述第二步进电机通过转轴二与第二锥齿轮固定连接。
7.根据权利要求1所述的角动量守恒定律教学仪器，其特征在于：所述测速装置包括立杆，所述立杆的上端设有上支板和下支板，所述上支板和下支板上分别设有红外线接收装置和红外线发射装置，所述第一锥齿轮上设有通孔，所述通孔与红外线接收装置和红外线发射装置配合使用，所述立杆的一侧设有显示装置。
8.根据权利要求1所述的角动量守恒定律教学仪器，其特征在于：所述底板上设有控制装置，所述控制装置与升降装置、驱动装置、收线装置和无线发射装置通过信号连接，所述旋转装置上设有辅助控制芯片，所述无线发射装置与辅助控制芯片信号连接。
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|---|---|---|---|---|
| CN110827630A (zh) * | 2019-11-12 | 2020-02-21 | 哈尔滨工程大学 | 一种新型如可夫斯基凳 |
| CN112289165A (zh) * | 2020-11-09 | 2021-01-29 | 许昌学院 | 一种物理传动演示装置 |
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2018
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