CN212873805U - 一种新型向心力定量探究演示仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型向心力定量探究演示仪，包括盒式底座、支撑架、测力计、管状轨道、球体和转盘，所述盒式底座的顶部中间位置固定安装有转盘，所述盒式底座的内部固定安装有电机，所述电机的动力输出轴通过联轴器与转盘的动力输入端固定连接，所述管状轨道水平固定安装在转盘的顶部，且管状轨道的中间位置的上部设置有开口，所述球体设置为两个且分别设置于管状轨道的内部两端，两个球体之间通过第二鱼线进行连接，所述支撑架固定安装在盒式底座的外部；本实用新型提出了一种简单、生动、形象的向心力演示装置，本实用新型可以更加生动形象的向学生们展示向心力与质量、半径和速度三者的关系，从而提高教学质量。

Description

一种新型向心力定量探究演示仪

技术领域

本实用新型属于教学工具技术领域，具体涉及一种新型向心力定量探究演示仪。

背景技术

在高中物理课本中，“向心力”是非常重要的知识点。在教学实践中，关于向心力的研究，特别是公式的得出是个教学难点，该公式的理论推导过程对学生来说过于抽象、不易理解，而开展的实验研究基本是用圆锥摆或类似的装置进行向心力粗略验证，缺乏科学性、准确性和可比性，实际效果不理想；而历年来教材中所采用的“向心力实验演示仪”也仅仅是半定量的，实际课堂应用效果不佳。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种新型向心力定量探究演示仪，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种新型向心力定量探究演示仪，包括盒式底座、支撑架、测力计、管状轨道、球体和转盘，所述盒式底座的顶部中间位置固定安装有转盘，所述盒式底座的内部固定安装有电机，所述电机的动力输出轴通过联轴器与转盘的动力输入端固定连接，所述管状轨道水平固定安装在转盘的顶部，且管状轨道的中间位置的上部设置有开口，所述球体设置为两个且分别设置于管状轨道的内部两端，两个球体之间通过第二鱼线进行连接，所述支撑架固定安装在盒式底座的外部，所述测力计固定安装于支撑架的顶部中间位置，所述测力计的受力端固定连接有第一鱼线，所述第一鱼线上安装有双八字环，所述第一鱼线的底端穿过管状轨道上的开口并固定在第二鱼线的中间位置。

优选的，所述盒式底座的外部表面上固定安装有电源开关和控制面板。

优选的，所述盒式底座的顶部表面一侧固定安装有水平尺，所述管状轨道的外侧下部固定连接有刻度尺。

优选的，所述盒式底座的内部设置有器材盒和电池，器材盒的内部放置有不同质量的球体。

优选的，所述支撑架的底部两侧通过铆钉分别固定于盒式底座的外部两侧侧面。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型提出了一种简单、生动、形象的向心力演示装置，本实用新型可以更加生动形象的向学生们展示向心力与质量、半径和速度三者的关系，从而提高教学质量。

2.本实用新型集成度高，体积小，操作简单，可单手直接轻松提进入课堂或公开课堂。

3.使用测力计进行测量，测量时可实现实时读数和记录。

4.利用电机带动球体旋转，确保球体做匀速圆周运动，同时通过控制面板显示的电机速度可以快速的换算出球体的角速度，便捷准确。

5.利用渔具中使用的双八字环，将球体与测力计通过鱼线连接，保证鱼线在旋转的过程不会因扭转而产生缠绕。

6.利用两个球体在管状轨道内做匀速圆周运动，起到平衡作用，减小实验误差。

7.水平尺可以校正本实用新型的水平，减小测量误差。

8.通过可以充电的电池作为电源，续航持久，不受场地电源限制，使用方便。

9.盒式底座在起到稳定支撑的同时，可以用于收纳其他用于演示和调试的工具和零件。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型的盒式底座内部结构示意图。

图中：1、盒式底座；2、支撑架；3、测力计；4、控制面板；5、电源开关；6、电池；7、双八字环；8、管状轨道；9、球体；10、开口；11、刻度尺；12、水平尺；13、转盘；14、器材盒。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参阅图1-图2，本实用新型提供一种技术方案：一种新型向心力定量探究演示仪，包括盒式底座1、支撑架2、测力计3、管状轨道8、球体9和转盘13，盒式底座1的顶部中间位置固定安装有转盘13，盒式底座1的内部固定安装有电机，电机的动力输出轴通过联轴器与转盘13的动力输入端固定连接，管状轨道8水平固定安装在转盘13的顶部，且管状轨道8的中间位置的上部设置有开口10，球体9设置为两个且分别设置于管状轨道8的内部两端，两个球体9之间通过第二鱼线进行连接，支撑架2固定安装在盒式底座1的外部，测力计3固定安装于支撑架2的顶部中间位置，测力计3的受力端固定连接有第一鱼线，第一鱼线上安装有双八字环7，第一鱼线的底端穿过管状轨道8上的开口10并固定在第二鱼线的中间位置，电机可以替换成其他类型可以进行精确调节转速的电机，测力计3可以是弹簧测力计、压力传感器等其他类型的可以测量力的装置。

本实施例中，优选的，盒式底座1的外部表面上固定安装有电源开关5和控制面板4，电源开关5可以替换成无限遥控开关或者添加智能联网模块实现语音远程控制。

本实施例中，优选的，盒式底座1的顶部表面一侧固定安装有水平尺12，管状轨道8的外侧下部固定连接有刻度尺11。

本实施例中，优选的，盒式底座1的内部设置有器材盒14和电池6，器材盒14的内部放置有不同质量的球体9，电池6可以替换成替他所有类型的可充电电池或者一次性供电电池进行供电，也可以带插头实现电池供电和插电式供电。

本实施例中，优选的，支撑架2的底部两侧通过铆钉分别固定于盒式底座1的外部两侧侧面。

本实用新型工作原理及使用流程：本实用新型在使用时，先取出质量相等的两个球体9作为实验工具，之后使用电子秤测出球体9的质量，然后将球体9安装到管状轨道8的内部(如图1所示)，之后通过控制面板4启动电机，通过电机可以带动管状轨道8内部的球体9作匀速圆周运动，通过刻度尺11可以确认球体9圆周运动时的运动半径，球体9圆周运动时的角速度可以通过控制面板4上显示的电机转速间接换算得到，之后根据球体9的角速度和运动半径可以计算得出球体9的向心力，为了减小所测向心力F的测量误差，可以进行多次测量，再去除最大值和最小值后，再求平均值，从而得到两球体9一起做匀速圆周运动的向心力，由于两球体9质量、转动半径均相等，则它们做匀速圆周运动的向心力大小也相等，故平均值的一半即为单个球体9做匀速圆周运动的向心力大小，本实用新型的第一鱼线和第二鱼线可以换成其他不易缠绕及不易拉伸变形的线材。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种新型向心力定量探究演示仪，包括盒式底座(1)、支撑架(2)、测力计(3)、管状轨道(8)、球体(9)和转盘(13)，其特征在于：所述盒式底座(1)的顶部中间位置固定安装有转盘(13)，所述盒式底座(1)的内部固定安装有电机，所述电机的动力输出轴通过联轴器与转盘(13)的动力输入端固定连接，所述管状轨道(8)水平固定安装在转盘(13)的顶部，且管状轨道(8)的中间位置的上部设置有开口(10)，所述球体(9)设置为两个且分别设置于管状轨道(8)的内部两端，两个球体(9)之间通过第二鱼线进行连接，所述支撑架(2)固定安装在盒式底座(1)的外部，所述测力计(3)固定安装于支撑架(2)的顶部中间位置，所述测力计(3)的受力端固定连接有第一鱼线，所述第一鱼线上安装有双八字环(7)，所述第一鱼线的底端穿过管状轨道(8)上的开口(10)并固定在第二鱼线的中间位置。

2.根据权利要求1所述的一种新型向心力定量探究演示仪，其特征在于：所述盒式底座(1)的外部表面上固定安装有电源开关(5)和控制面板(4)。

3.根据权利要求1所述的一种新型向心力定量探究演示仪，其特征在于：所述盒式底座(1)的顶部表面一侧固定安装有水平尺(12)，所述管状轨道(8)的外侧下部固定连接有刻度尺(11)。

4.根据权利要求1所述的一种新型向心力定量探究演示仪，其特征在于：所述盒式底座(1)的内部设置有器材盒(14)和电池(6)，器材盒(14)的内部放置有不同质量的球体(9)。

5.根据权利要求1所述的一种新型向心力定量探究演示仪，其特征在于：所述支撑架(2)的底部两侧通过铆钉分别固定于盒式底座(1)的外部两侧侧面。

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