CN211455024U - 一种基于数据探究向心力大小决定因素的实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及中学物理实验设备技术领域，具体地说是一种基于数据探究向心力大小决定因素的实验装置，其设有方形支架和支腿，方形支架上方的左右两侧分别设有竖直杆，竖直杆的上端经横梁相连接，特征在于方形支架上设有支撑杆，横梁正下方的支撑杆侧面设有驱动电机，驱动电机的机座侧面与支撑杆侧面相连接，驱动电机的输出轴伸出支撑杆上方并与转杆相连接，所述的转杆上方以驱动电机输出轴为原点，原点处的转杆上设有定滑轮，原点左侧的转杆上设有半径标尺，半径标尺上方设有透明滑槽，滑槽内设有拉力球，拉力球经拉绳穿过定滑轮与拉力计相连接，拉力计侧面的横梁上设有转速表，具有结构简单、使用效果好、便于学生理解和掌握向心力公式等优点。

Description

一种基于数据探究向心力大小决定因素的实验装置

技术领域

本发明涉及中学物理实验设备技术领域，具体地说是一种结构简单、使用效果好、便于学生理解和掌握向心力公式的基于数据探究向心力大小决定因素的实验装置。

背景技术

众所周知，“向心力”是现代物理学科的必修课，在初中便有所涉猎，高中更是要进行深入研究，在大学中同样是研究重点，物理教学中，实验研讨式教学相比于填鸭式教学更能够让学生深刻的理解和掌握所学知识，实验中可以充分让同学们参与进来，每个学习小组都可以亲自实验并进行讨论。

目前，在物理教科书有关向心力的章节中，学生在利用牛顿第二定律得出向心力的表达式后，有个验证性实验：用圆锥摆粗略验证向心力的表达式，该实验在实际操作中有以下几处不妥:1.在具体操作中很难使小球沿纸上的某个圆周运动，小球大多作椭圆运动；2.球在圆周运动时，与纸面间存在一定的距离，无法确定究竟在哪个圆周上运动，半径r的测量误差大；3.在圆锥摆中小球距离悬点的竖直高度h不好确定，h的测量误差大；现在实验室中常用的手摇式向心力演示仪，且只能目测力的大小,这样验证向心力的表达式，误差较大。

发明内容

本实用新型的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种结构简单、使用效果好、便于学生理解和掌握向心力公式的基于数据探究向心力大小决定因素的实验装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于数据探究向心力大小决定因素的实验装置，设有方形支架和支腿，方形支架的四边分别与支腿相连接，支腿支撑方形支架，方形支架上方的左右两侧分别设有竖直杆，竖直杆的下端与方形支架相连接，竖直杆的上端经横梁相连接，其特征在于所述的方形支架上设有支撑杆，支撑杆设在方形支架的上方，所述的横梁正下方的支撑杆侧面设有驱动电机，驱动电机的机座侧面与支撑杆侧面相连接，所述的驱动电机的输出轴设在上方，驱动电机的输出轴伸出支撑杆上方并与转杆相连接，所述的转杆上方以驱动电机输出轴为原点，原点处的转杆上设有定滑轮，所述的定滑轮经连接座与转杆相连接，原点左侧的转杆上设有半径标尺，半径标尺上设有标识刻度，驱动电机输出轴为标识刻度的0点，所述的半径标尺上方设有透明滑槽，滑槽的右端呈封闭状，滑槽内设有拉力球，拉力球经拉绳穿过定滑轮与横梁上设有的拉力计相连接，拉力计侧面的横梁上设有转速表，通过驱动电机带动转杆转动进而直观看出拉力计示数、拉力球转动半径和转速表示数，最终实现对向心力公式的探究。

本发明所述的原点右侧的转杆上设有配重块，通过配重块实现转杆的水平。

本发明所述的竖直杆上设有标识刻度，竖直杆侧面设有锁紧螺栓，锁紧螺栓穿过竖直杆与方形支架相连接，通过锁紧螺栓调节竖直杆与方形支架之间的高度，继而使转杆两侧处于竖直杆的同一刻度。

本发明所述的竖直杆侧面设有控制器，所述的控制器经导线与驱动电机相连接，通过控制器控制驱动电机的转速，进而验证不同转速下的向心力公式的探究。

本发明所述的驱动电机的输出轴上设有支撑座，转杆经支撑座与驱动电机的输出轴相连接，增大了转杆的稳定性。

本发明所述的连接座经调节杆与定滑轮相连接，所述的调节杆的两端分别与连接座和定滑轮相铰接，通过转动调节杆调节定滑轮的最低点位置，进而实现拉力球的拉力绳受力水平。

本发明由于所述的方形支架上设有支撑杆，支撑杆设在方形支架的上方，所述的横梁正下方的支撑杆侧面设有驱动电机，驱动电机的机座侧面与支撑杆侧面相连接，所述的驱动电机的输出轴设在上方，驱动电机的输出轴伸出支撑杆上方并与转杆相连接，所述的转杆上方以驱动电机输出轴为原点，原点处的转杆上设有定滑轮，所述的定滑轮经连接座与转杆相连接，原点左侧的转杆上设有半径标尺，半径标尺上设有标识刻度，驱动电机输出轴为标识刻度的0点，所述的半径标尺上方设有透明滑槽，滑槽的右端呈封闭状，滑槽内设有拉力球，拉力球经拉绳穿过定滑轮与横梁上设有的拉力计相连接，拉力计侧面的横梁上设有转速表，通过驱动电机带动转杆转动进而直观看出拉力计示数、拉力球转动半径和转速表示数，最终实现对向心力公式的探究，所述的原点右侧的转杆上设有配重块，通过配重块实现转杆的水平，所述的竖直杆上设有标识刻度，竖直杆侧面设有锁紧螺栓，锁紧螺栓穿过竖直杆与方形支架相连接，通过锁紧螺栓调节竖直杆与方形支架之间的高度，继而使转杆两侧处于竖直杆的同一刻度，所述的竖直杆侧面设有控制器，所述的控制器经导线与驱动电机相连接，通过控制器控制驱动电机的转速，进而验证不同转速下的向心力公式的探究，所述的驱动电机的输出轴上设有支撑座，转杆经支撑座与驱动电机的输出轴相连接，增大了转杆的稳定性，所述的连接座经调节杆与定滑轮相连接，所述的调节杆的两端分别与连接座和定滑轮相铰接，通过转动调节杆调节定滑轮的最低点位置，进而实现拉力球的拉力绳受力水平，具有结构简单、使用效果好、便于学生理解和掌握向心力公式等优点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的主视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明：

如附图所示，一种基于数据探究向心力大小决定因素的实验装置，设有方形支架1和支腿2，方形支架1的四边分别与支腿2相连接，支腿2支撑方形支架1，方形支架1上方的左右两侧分别设有竖直杆3，竖直杆3的下端与方形支架1相连接，竖直杆3的上端经横梁4相连接，其特征在于所述的方形支架1上设有支撑杆6，支撑杆6设在方形支架1的上方，所述的横梁4正下方的支撑杆6侧面设有驱动电机5，驱动电机5的机座侧面与支撑杆6侧面相连接，所述的驱动电机5的输出轴设在上方，驱动电机5的输出轴伸出支撑杆6上方并与转杆7相连接，所述的转杆7上方以驱动电机5输出轴为原点，原点处的转杆7上设有定滑轮8，所述的定滑轮8经连接座18与转杆7相连接，原点左侧的转杆7上设有半径标尺9，半径标尺9上设有标识刻度，驱动电机5输出轴为标识刻度的0点，所述的半径标尺9上方设有透明滑槽10，滑槽10的右端呈封闭状，滑槽10内设有拉力球11，拉力球11经拉绳12穿过定滑轮8与横梁4上设有的拉力计13相连接，拉力计13侧面的横梁4上设有转速表14，通过驱动电机5带动转杆7转动进而直观看出拉力计13示数、拉力球11转动半径和转速表14示数，最终实现对向心力公式的探究，所述的原点右侧的转杆7上设有配重块15，通过配重块15实现转杆7的水平，所述的竖直杆3上设有标识刻度，竖直杆3侧面设有锁紧螺栓16，锁紧螺栓16穿过竖直杆3与方形支架1相连接，通过锁紧螺栓16调节竖直杆3与方形支架1之间的高度，继而使转杆7两侧处于竖直杆3的同一刻度，所述的竖直杆3侧面设有控制器17，所述的控制器17经导线与驱动电机5相连接，通过控制器17控制驱动电机5的转速，进而验证不同转速下的向心力公式的探究，所述的驱动电机5的输出轴上设有支撑座20，转杆7经支撑座20与驱动电机5的输出轴相连接，增大了转杆7的稳定性，所述的连接座18经调节杆19与定滑轮8相连接，所述的调节杆19的两端分别与连接座18和定滑轮8相铰接，通过转动调节杆19调节定滑轮8的最低点位置，进而实现拉力球11的拉力绳受力水平，所述的转动调节杆上也可以设有供定滑轮8上下滑动的滑到，定滑轮通过滑轨与转动调节杆相连接，使定滑轮在调节转动调节杆的上下位置时，保证不同质量小球的拉绳与滑槽的底部相平行，进而保证受力水平，进一步保证实验装置的结果准确，所述的拉力计可在侧面的横梁上移动，保证拉绳处于竖直方向，使受力垂直，转速表可以在衡量上移动，保证转速表能精确测量转杆的转速。

本发明在使用时，通过更换不同质量的拉力球11进行向心力公式的验证，将拉力球11置于滑槽10内，所述的滑槽10的底部设为截面为弧形的光滑面，拉绳12穿过定滑轮8与拉力计13相连接，保证拉绳12呈竖直和水平方向，然后通过控制器17打开驱动电机5，设置驱动电机5的一个转速，然后在驱动电机5的带动下转杆7转动，此时可以看出拉力球11的半径、拉力计13的大小和转速表14的大小，进而验证向心力公式，改进后的仪器操作方便，现象直观、明显，容易测量数据，提高了教学效率；实验数据更加精确，误差小；数据观察更加轻松，既适合老师演示实验，也适合学生进行分组实验；该实验器材既可定量探究向心力的大小与 m，r，ω的关系，也可定量验证向心力公式；更容易让学生对物理规律有直观认识，让学生真实地意识到物理就在身边，本发明由于所述的方形支架1上设有支撑杆6，支撑杆6设在方形支架1的上方，所述的横梁4正下方的支撑杆6侧面设有驱动电机5，驱动电机5经连接座18与支撑杆6侧面相连接，所述的驱动电机5的输出轴设在上方，驱动电机5的输出轴伸出支撑杆6上方并与转杆7相连接，所述的转杆7上方以驱动电机5输出轴为原点，原点处的转杆7上设有定滑轮8，所述的定滑轮8经连接座18与转杆7相连接，原点左侧的转杆7上设有半径标尺9，半径标尺9上设有标识刻度，驱动电机5输出轴为标识刻度的0点，所述的半径标尺9上方设有透明滑槽10，滑槽10的右端呈封闭状，滑槽10内设有拉力球11，拉力球11经拉绳12穿过定滑轮8与横梁4上设有的拉力计13相连接，拉力计13侧面的横梁4上设有转速表14，通过驱动电机5带动转杆7转动进而直观看出拉力计13示数、拉力球11转动半径和转速表14示数，最终实现对向心力公式的探究，所述的原点右侧的转杆7上设有配重块15，通过配重块15实现转杆7的水平，所述的竖直杆3上设有标识刻度，竖直杆3侧面设有锁紧螺栓16，锁紧螺栓16穿过竖直杆3与方形支架1相连接，通过锁紧螺栓16调节竖直杆3与方形支架1之间的高度，继而使转杆7两侧处于竖直杆3的同一刻度，所述的竖直杆3侧面设有控制器17，所述的控制器17经导线与驱动电机5相连接，通过控制器17控制驱动电机5的转速，进而验证不同转速下的向心力公式的探究，所述的驱动电机5的输出轴上设有支撑座20，转杆7经支撑座20与驱动电机5的输出轴相连接，增大了转杆7的稳定性，所述的连接座18经调节杆19与定滑轮8相连接，所述的调节杆19的两端分别与连接座18和定滑轮8相铰接，通过转动调节杆19调节定滑轮8的最低点位置，进而实现拉力球11的拉力绳受力水平，具有结构简单、使用效果好、便于学生理解和掌握向心力公式等优点。

Claims (6)

1.一种基于数据探究向心力大小决定因素的实验装置，设有方形支架和支腿，方形支架的四边分别与支腿相连接，支腿支撑方形支架，方形支架上方的左右两侧分别设有竖直杆，竖直杆的下端与方形支架相连接，竖直杆的上端经横梁相连接，其特征在于所述的方形支架上设有支撑杆，支撑杆设在方形支架的上方，所述的横梁正下方的支撑杆侧面设有驱动电机，驱动电机的机座侧面与支撑杆侧面相连接，所述的驱动电机的输出轴设在上方，驱动电机的输出轴伸出支撑杆上方并与转杆相连接，所述的转杆上方以驱动电机输出轴为原点，原点处的转杆上设有定滑轮，所述的定滑轮经连接座与转杆相连接，原点左侧的转杆上设有半径标尺，半径标尺上设有标识刻度，驱动电机输出轴为标识刻度的0点，所述的半径标尺上方设有透明滑槽，滑槽的右端呈封闭状，滑槽内设有拉力球，拉力球经拉绳穿过定滑轮与横梁上设有的拉力计相连接，拉力计侧面的横梁上设有转速表，通过驱动电机带动转杆转动进而直观看出拉力计示数、拉力球转动半径和转速表示数，最终实现对向心力公式的探究。

2.根据权利要求1所述的一种基于数据探究向心力大小决定因素的实验装置，其特征在于所述的原点右侧的转杆上设有配重块，通过配重块实现转杆的水平。

3.根据权利要求1所述的一种基于数据探究向心力大小决定因素的实验装置，其特征在于所述的竖直杆上设有标识刻度，竖直杆侧面设有锁紧螺栓，锁紧螺栓穿过竖直杆与方形支架相连接，通过锁紧螺栓调节竖直杆与方形支架之间的高度，继而使转杆两侧处于竖直杆的同一刻度。

4.根据权利要求1所述的一种基于数据探究向心力大小决定因素的实验装置，其特征在于所述的竖直杆侧面设有控制器，所述的控制器经导线与驱动电机相连接，通过控制器控制驱动电机的转速，进而验证不同转速下的向心力公式的探究。

5.根据权利要求1所述的一种基于数据探究向心力大小决定因素的实验装置，其特征在于所述的驱动电机的输出轴上设有支撑座，转杆经支撑座与驱动电机的输出轴相连接。

6.根据权利要求1所述的一种基于数据探究向心力大小决定因素的实验装置，其特征在于所述的连接座经调节杆与定滑轮相连接，所述的调节杆的两端分别与连接座和定滑轮相铰接，通过转动调节杆调节定滑轮的最低点位置，进而实现拉力球的拉力绳受力水平。

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