CN218497678U - 一种实验仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种实验仪，包括有控制台、第一旋转体系、第二旋转体系、黑色导轨、弹簧、激光测距仪，球体，所述第一旋转体系设在所述控制台的上方，所述第二旋转体系设在所述第一旋转体系的上方，所述黑色导轨设在所述第二旋转体系的上方，所述弹簧设在所述黑色导轨的一端，所述激光测距仪设在所述黑色导轨的另一端，所述球体设在所述黑色导轨上。该装置不仅可以用来清晰地演示科里奥利力的实验现象，同时还可以通过弹簧状态在以及两个旋转体系的角速度反推出科里奥利力的具体公式，不仅可以大大降低学生理解科里奥利力的难度，激发学生对于科里奥利力的思考，还可以让学生通过探究充分理解科氏力的表达式。

Description

一种实验仪

技术领域

本实用新型涉及实验仪领域，具体涉及一种实验仪。

背景技术

科里奥利力是对旋转体系中进行直线运动的质点由于惯性相对于旋转体系产生的直线运动的偏移的一种描述，属于惯性力的一种。人为引进科里奥利力后就可像处理惯性系中的运动方程一样简单地处理旋转体系中的运动方程，大大简化了旋转体系的处理方式。现实中，科里奥利力的的影响随处可见，如轨道的磨损河岸的冲刷以及贸易风，季风，分子光谱等都涉及科里奥利力。科氏力除了用来解释自然现象以及防范该力产生的反面影响，还被广泛运用于设计仪器进行测量和运动控制，如火箭发射角受到科氏力的影响，在正式发射时需要选择一个合适的方式去规避或是利用该力以及科氏质量流量计，一种用于直接测量质量流量的流量计。原理上消除了温度，压力，流体状态密度等参数的变化对测量精度的影响，可适用于气体，液体，两相流，高粘度流体和糊状介质的测量，是一种高精度的适用范围很广的测量方法。由此可见，科里奥利力对我们生活与我国现阶段的科技前沿都很大的影响。

正由于科里奥利力的重大影响，国家教育将科里奥利力这一概念列入大学物理必修概念之一，希望通过教授该知识让学生充分理解科氏力，并可以利用该力规避风险或是推动先进科技的发展。由此可见在物理的学习过程中科里奥利力有着较为重要的地位。但科里奥利力是在旋转体系中存在，是为了让牛顿第二定律在非惯性系下使用人为引进的一种惯性力，具有抽象性，难以被学生理解，给学生的认识与学习带来不少的麻烦。为了让学生能够切实感受到科氏力的存在，国内外都有些学者研制了有关科氏力的实验装置，力求达到理想的实验效果。

国外的科里奥利力实验仪，多注重于演示，很少有量化的实验装置，一位俄罗斯的科学家设计了一种可以显示科里奥利力作用的实验仪器。其具有底座、支架、带止推装置和可以移动负载的导轨，负载由带棱轴和带球面第一轴承的轴的车轮制成。他的结构示意图如图11所示。当导引器旋转时，负载开始移动，并显示旋转加速度的大小和方向，此时就可提供观察负载的移动来观测到科里奥利力的作用效果。这台仪器可以显示旋转加速度与科里奥利力大小的关系，但它结构相对复杂，给学生的理解又增加难度，违背便于学生理解的初衷，并且不能量化科里奥利力。

我国也陆续研制了一些有关科里奥利力的实验装置。如清华教授制造出了一种科里奥利力演示仪。其主体为一个钢盆，两边安装着喷嘴，喷嘴与水泵连接。钢盆可旋转，当旋转时喷嘴会喷射出水柱，在旋转体系中，水柱受到科里奥利力的影响，产生偏移，最终落在钢盆的不同位置。该实验的现象较为生动有趣，容易吸引学生的兴趣。但若没有集中注意观察水柱的运动，在转速较小的情形下很难观察出水柱运动的偏移。且演示过程中水资源需要提前准备，水泵的笨重，以及水的浪费，防漏防喷溅的措施等的问题都增加了该实验的局限性。

我国除了一系列科氏力演示仪，还有少许可以量化科氏力的实验仪，其中技术较为成熟的为一种基于荧光技术的科里奥利力定量实验仪。该实验仪主要由气垫导轨,带激光发射器的物块,可控制转速的转盘,荧光纸构成。由带有刻度标尺气垫导轨和固定激光发射器的滑块构成了速度可调节的质点,在转速可控的转盘上固定画有方格刻度的荧光纸构成了定量可测的旋转坐标系。经过一系列复杂的操作，滑块上方的紫外光发射器发出的紫外光线会激荧光纸上的荧光,相对于地面坐标系,光点做匀速直线运动,而相对于转盘坐标系光点会受到非惯性力作用。非惯性力包括了离心力和科氏力。因此,在转盘坐标系中,光点的运动轨迹会发生偏转。光点运动的轨迹可以利用荧光纸上的荧光捕捉质点在转盘坐标系中的运动轨迹,再利用运动轨迹来验证科氏力的大小。该实验仪可以较为准确的测量出科氏力的大小，也有比较明显的现象。但是该实验装置主要运用了成熟的荧光技术，并且需要真空导轨光电门等一系列专业仪器，造价高且操作复杂，学生难以理解，教学价值相对较低。

经过对现有的科里奥利力实验的广泛调查，发现现有的科氏力实验仪器大部分都是用来演示科氏力的存在，很少一部分可以进行量化操作，并且现有的量化实验仪造价普遍偏高，操作复杂，人们很难短时间内看出如何使用，不适合用于教学，并且只能止步于测量出具体的数值或者展示科氏力与一些加速度、速度的关系，不能够深入探究。

实用新型内容

本实用新型的目的，是为了解决背景技术中的问题，提供一种实验仪。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种实验仪，包括有控制台、第一旋转体系、第二旋转体系、黑色导轨、弹簧、激光测距仪，球体，所述第一旋转体系设在所述控制台的上方，所述第二旋转体系设在所述第一旋转体系的上方，所述黑色导轨设在所述第二旋转体系的上方，所述弹簧设在所述黑色导轨的一端，所述激光测距仪设在所述黑色导轨的另一端，所述球体设在所述黑色导轨上，所述控制台包括有内部中空的台体，放置着控制整个实验装置运行的模块，控制台的上表面有两个连接电机的旋钮以及两个控制电机开关的按钮和一个液晶显示屏，可以通过旋转旋钮来控制电机的转速，并将转速显示在液晶屏上。

所述第一旋转体系包括有第一旋转电机、小同步轮、大同步轮、内部中空的旋转杆、第一旋转圆盘、同步带、第一霍尔传感器，第一磁铁，所述第一旋转电机设在所述控制台的上表面，所述第一旋转电机的输出端朝上，所述小同步轮与所述第一旋转电机的输出端固定连接，所述旋转杆设在所述控制台控制台上表面的中部，所述大同步轮套设固定在所述旋转杆的侧面上，所述大同步轮与小同步轮通过同步带相连接，所述第一旋转圆盘贯穿所述旋转杆与所述旋转杆的侧壁固定连接，所述第一霍尔传感器设在所述控制台的上表面，所述第一磁铁设在所述第一旋转圆盘的底部且所述第一磁铁距离所述第一旋转圆盘中心的位置与所述第一霍尔传感器距离所述第一旋转圆盘中心的位置相同。

优选地，旋转杆可以采用铝管，旋转杆采用内部中空的方式，由于本实验装置需要依靠两层旋转进行数据测量，所有的接线都需要经过特殊处理，针对这一问题将连接电源的正负接线以及用于测量相对角速度的霍尔模块的接线放进铝管的空心柱中，并于铝管一起贯穿至第一个旋转层，这样不仅解决了接线需要旋转的问题，也做到了所有实验接线不外露，保证了实验的安全性。

所述第二旋转体系包括有第二旋转电机、第二旋转圆盘，第二霍尔传感器、第二磁铁，所述第二旋转电机的电机端与所述第一旋转圆盘的中心部固定连接，所述第二旋转圆盘的底部与所述第二旋转电机的输出端固定连接，所述第二磁铁设在所述第二旋转圆盘的底部，所述第二霍尔传感器设在所述第一旋转圆盘的底部且所述第二霍尔传感器距离所述第一旋转圆盘中心的位置大于所述第一霍尔传感器距离所述第一旋转圆盘中心的位置，所述第二磁铁设在所述第二旋转圆盘的底部且与所述第二霍尔传感器的位置相对应。通过第二旋转电机的旋转从而带动第二旋转圆盘的旋转，从而通过第二霍尔传感器与第二磁铁的配合，计算出第二个旋转圆盘的相对转速。

优选地，所述旋转杆侧壁的上部固定连接有稳固件，所述稳固件包括有与支撑盘、支撑骨架、内部中空的连接柱，所述支撑盘设在所述第一旋转圆盘的下方，所述连接柱设在所述支撑盘的下方且与旋转杆的侧壁固定连接，所述支撑骨架一端与所述支撑盘的底部固定连接，其另一端与所述连接柱的侧壁固定连接，通过支撑盘能够增大与第一旋转圆盘的接触面积，从而使得第一旋转圆盘旋转时更加的平稳。

优选地，所述旋转杆的底部设有支撑座，所述支撑座包括有第一固定盘，所述第一固定盘的中部开设有安装孔，所述安装孔内设有第二轴承，所述第二轴承的内圈与所述旋转杆固定连接，所述第一固定盘的两侧成型有安装耳，安装耳上开设有螺纹孔，通过安装耳与控制台的顶面固定连接，通过第二轴承，保证旋转杆的旋转。

优选地，所述第一旋转圆盘的底部设有内部中空的遮挡柱，所述遮挡柱的底部设有固定圆环，所述固定圆环上阵列设有三个以上防晃动机构，通过遮挡柱，能够将位于第一旋转圆盘底部的零件进行掩藏，使得所有的实验接线不外露，保证了实验的安全性和设备的美观性。

优选地，所述防晃动机构包括有插板与扣板，所述控制台的上表面沿着所述固定圆环的圆周方向上阵列开设有三个以上的第一插孔，所述插板斜插入所述第一插孔内，所述扣板的一端开设有第二插孔，所述扣板的一端通过第二插孔插入至所述插板的顶部且所述扣板的另一端顶紧固定圆环的外，所述插板，扣板，控台的台面材质均为木板材质，所以插入后可以形成紧配，同时为了安装牢固，可以在第一插孔内与第二插孔内加入胶水，通过第一插孔将插板插入至控制台上进行固定，通过第二插孔使得扣板与插板之间形成夹子的结构，通过夹子的方式将固定圆环的表面进行扣住，稳定整个旋转层，使其不容易上下晃动，数据测量更加的准确。

优选地，所述第二旋转电机与所述第二旋转圆盘之间还设有防抖机构，所述防抖机构包括有第二固定盘、卡扣，所述第二固定盘与所述第二旋转电机的输出端固定连接，所述第二固定盘的顶面成型有凸台，所述凸台与所述第二旋转圆盘的底部固定连接，两个所述卡扣对称设在所述第二固定盘的两侧，所述卡扣包括有限位柱，所述限位柱与所述第一旋转圆盘的上表面固定连接，所述限位柱靠近所述第二固定盘的侧壁开设有能够将第二固定盘的上下两面进行限位的限位凹槽，所述限位凹槽的高度大于所述第二固定盘的高度1~2mm，通过限位柱使得防抖机构能够固定在第一旋转圆盘上，通过通过凸台使得固定柱与所述第二旋转圆盘之间形成有卡接空间，通过限位凹槽能够将第二固定盘的上下两面进行限位，从而有效控制圆盘的抖动，使其平稳旋转。

优选地，所述黑色导轨设在所述第二旋转圆盘的径向方向上，所述弹簧靠近所述球体的一侧设有挡板，通过挡板，能够有效防止小球在运动时直接卡进弹簧的内部，所述弹簧的四周包围设有透明亚克力板，有效防止了在高速旋转时，小球击打弹簧导致整根翘起，同时便于观察弹簧。

优选地，实验的上侧和前侧都采用了透明的亚克力板，清晰可见，容易观察和读数。

优选地，所述控制台的上表面安装霍尔传感器固定架，所述第一霍尔传感器设在所述霍尔传感器固定架的上端。

综上所述，本实用新型的有益效果：

1.本实验仪器不仅可以观察到小球受科里奥利力，离心力二力提供的向心力做圆周运动时的自主平衡状态，充分理解科里奥利力的作用，还能观察到小球被迫平衡时，弹簧被压缩的状态。通过改变转速的大小，弹簧压缩程度也会改变，观察弹簧就能够直观看出科里奥利力的作用。并且本实验仪器可以依靠简单的物理原理实现科氏力的量化，通过式2.3.3 即可清晰求出科氏力，所需的参数均在仪器上直接显示，读取方便。不仅让科氏力更加直观的展现在学生面前，还能加深学生对科氏力的理解。除此之外本实验仪器可以通过多测几组数据，利用基础的数学物理知识仿照前人的假设法推演出未知的科氏力公式，也可以观察不同转速对科氏力大小的影响。该实验仪器探究性强，不仅可以培养学生的物理探究能力以及假设推演能力，还能培养物理素质；

2.本实用新型通过第一旋转体系和第二旋转体系，构建两个旋转层产生旋转参考系，小球放置第二个旋转体系的装有弹簧的轨道中，通过激光测距仪，用来间接测量弹簧的压缩长度，通过改变两个角速度的大小和方向实现小球在二力作用或者三力作用下的平衡现象，旋转后观察小球和弹簧的状态判断分析科里奥利力，并且根据惯性力表达式量化科氏力，所有所需参数直接显示方便读取且成本低，同时采用控制变量法、假设法、多次测量法等方法以及绘图技术实现将数据与参量的关系变成三维视图，经过对比分析，验证出科氏力理论公式，该装置不仅可以用来清晰地演示科里奥利力的实验现象，同时还可以通过弹簧状态在以及两个旋转体系的角速度反推出科里奥利力的具体公式，该实验装置将运用于大学教学，不仅可以大大降低学生理解科里奥利力的难度，激发学生对于科里奥利力的思考，还可以让学生通过探究充分理解科氏力的表达式，使得学习可以更加轻松且有效地进行下去；

3.本实用新型的防晃动机构通过第一插孔将插板插入至控制台上进行固定，通过第二插孔使得扣板与插板之间形成夹子的结构，通过夹子的方式将固定圆环的表面进行扣住，稳定整个旋转层，使其不容易上下晃动，数据测量更加的准确；

4.本实用新型通过第一旋转电机带动小同步轮的转动从而带动大同步轮的转动，从而带动旋转杆的旋转，从而带动第一旋转圆盘的转动，旋转过程中，磁钢每接近霍尔传感器一次，霍尔传感器认为电机旋转了一圈，以此计算电机转速，通过小同步轮轮带动大同步轮，大同步轮做为第一旋转圆盘的底盘，能够支撑第一旋转圆盘，防止直接通过电机带动第一旋转圆盘旋转，产生抖动，导致数据不精确的问题。

附图说明

图1是本实用新型整体示意图；

图2是本实用新型去掉遮挡柱之后的示意图；

图3是本实用新型去掉遮挡柱之后的仰视示意图；

图4是本实用新型图1的A处的放大示意图；

图5是本实用新型防晃动机构与固定圆环的剖视示意图；

图6是本实用新型防抖动机构与第二固定盘的前视示意图；

图7是本实用新型旋转杆与稳固件的剖视示意图；

图8是本实用新型支撑座的底部示意图；

图9是本实用新型小球受力图；

图10是本实用新型霍尔传感器工作原理图；

图11是本实用新型背景技术中的国外的科里奥利力实验仪示意图。

具体实施方式

以下具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

下面结合附图以实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例

如图1--8所示，一种实验仪，包括有控制台1、第一旋转体系2、第二旋转体系3、黑色导轨4、弹簧5、激光测距仪6，球体7，所述第一旋转体系2设在所述控制台1的上方，所述第二旋转体系3设在所述第一旋转体系2的上方，所述黑色导轨4设在所述第二旋转体系3的上方，所述弹簧5设在所述黑色导轨4的一端，所述激光测距仪6设在所述黑色导轨4的另一端，所述球体7设在所述黑色导轨上，所述第一旋转体系2包括有第一旋转电机21、小同步轮22、大同步轮23、内部中空的旋转杆24、第一旋转圆盘25、同步带26、第一霍尔传感器28，第一磁铁29，所述第一旋转电机21设在所述控制台1的上表面，所述第一旋转电机21的输出端朝上，所述小同步轮22与所述第一旋转电机21的输出端固定连接，所述旋转杆24设在所述控制台1控制台上表面的中部，所述大同步轮23套设固定在所述旋转杆24的侧面上，所述大同步轮23与小同步轮22通过同步带26相连接，所述第一旋转圆盘25贯穿所述旋转杆24与所述旋转杆24的侧壁固定连接，所述第一霍尔传感器28设在所述控制台1的上表面，所述第一磁铁29设在所述第一旋转圆盘25的底部且所述第一磁铁29距离所述第一旋转圆盘25中心的位置与所述第一霍尔传感器28距离所述第一旋转圆盘25中心的位置相同，所述第二旋转体系3包括有第二旋转电机31、第二旋转圆盘32，第二霍尔传感器33、第二磁铁34，所述第二旋转电机31的电机端与所述第一旋转圆盘25的中心部固定连接，所述第二旋转圆盘32的底部与所述第二旋转电机31的输出端固定连接，所述第二磁铁34设在所述第二旋转圆盘32的底部，所述第二霍尔传感器33设在所述第一旋转圆盘25的底部且所述第二霍尔传感器33距离所述第一旋转圆盘25中心的位置大于所述第一霍尔传感器28距离所述第一旋转圆盘25中心的位置，所述第二磁铁34设在所述第二旋转圆盘32的底部且与所述第二霍尔传感器33的位置相对应，所述第一旋转圆盘25的底部设有内部中空的遮挡柱251，所述遮挡柱251的底部设有固定圆环252，所述固定圆环252上阵列设有三个以上防晃动机构8，所述黑色导轨4设在所述第二旋转圆盘32的径向方向上，所述弹簧5靠近所述球体7的一侧设有挡板71，所述弹簧的四周包围设有透明亚克力板。

如图3所示，所述旋转杆24侧壁的上部固定连接有稳固件27，所述稳固件27包括有与支撑盘271、支撑骨架272、内部中空的连接柱273，所述支撑盘271设在所述第一旋转圆盘25的下方，所述连接柱273设在所述支撑盘271的下方且与旋转杆24的侧壁固定连接，所述支撑骨架272一端与所述支撑盘271的底部固定连接，其另一端与所述连接柱273的侧壁固定连接，所述旋转杆24的底部设有支撑座20，所述支撑座20包括有第一固定盘201，所述第一固定盘201的中部开设有安装孔202，所述安装孔202内设有第二轴承204，所述第二轴承204的内圈与所述旋转杆24固定连接，所述第一固定盘201的两侧成型有安装耳205。

如图5所示，所述防晃动机构8包括有插板81与扣板82，所述控制台的上表面沿着所述固定圆环的圆周方向上阵列开设有三个以上的第一插孔83，所述插板81斜插入所述第一插孔83内，所述扣板82的一端开设有第二插孔84，所述扣板82的一端通过第二插孔84插入至所述插板81的顶部且所述扣板82的另一端顶紧固定圆环252的外缘。

如图6所示，所述第二旋转电机31与所述第二旋转圆盘32之间还设有防抖机构35，所述防抖机构35包括有第二固定盘351、卡扣352，所述第二固定盘351与所述第二旋转电机31的输出端固定连接，所述第二固定盘351的顶面成型有凸台353，所述凸台353与所述第二旋转圆盘32的底部固定连接，两个所述卡扣352对称设在所述第二固定盘351的两侧，所述卡扣352包括有限位柱354，所述限位柱354与所述第一旋转圆盘25的上表面固定连接，所述限位柱354靠近所述第二固定盘351的侧壁开设有能够将第二固定盘351的上下两面进行限位的限位凹槽355，所述限位凹槽的高度大于所述第二固定盘的高度1~2mm。

实验原理与工作原理

符号说明：

：旋转参考系角速度；

相对旋转参考系的角速度；

a' (m / s2 ) ：在旋转参考系中的相对加速度；

a _t (m / s2 ) ：牵连加速度；

a _c (m / s2 ) ：科里奥利力加速度；

r(m) ：质点离旋转参考系原点的距离；

R(m) ：小球球心离转动参考系原点的距离；

v1 (m / s) ：质点相对于转动参考系的速度；

弹簧被压缩长度；

F科测量（N）：科氏力测量值；

F科理论（N）：科氏力理论值。

人们为了思维上的方便，可以假想在非惯性系中，除了相互作用所引起的力之外还受到一种由于非惯性系而引起的力——惯性力。科氏力即为一种惯性力。该力的计算需要建立在旋转参考系的基础上，根据旋转参考系的基本旋转公式：

可得在旋转参考系中的加速度变换公式：

即：

其中：

根据牛顿第二定律可得：

即：

其中由于转动参考系的转动及质点对转动参考系又有相对运动所引起的力称为科里奥利力，

即：

实验仪器基本原理

实验仪有两个旋转系，一个有些许厚度的圆盘，一个亚克力平台，平台上有供小球运动的直线轨道，轨道尾端安装弹簧。当两个旋转系开始转动时，以圆盘中心为原点建立转动参考系，参考系随着圆盘的转动而转动。平台固定在圆盘上，小球相对于转动参考系的速度，将其分解为沿轨道作直线运动的速度和和与轨道一起做圆周运动的速度。小球在轨道中变速运动，沿轨道的速度对小球产生的科里奥利力方向垂直于轨道，与杆对小球的支持力 N 相互抵消，因此不对小球的直线运动产生影响。假设圆盘逆时针转动，圆盘角速度方向为垂直于圆盘向上，当小球静止时科里奥利力为式 2.2.9。该力沿着杆的方向，小球的受力如图9 所示。当小球处于自主平衡状态时，小球在旋转参考系下只受到离心力，与科里奥利力的作用，两个力的合力提供向心力即：

化简可得：

由此可得，此时两个角速度反向等大。当小球处于被迫平衡状态，小球受弹簧弹力，离心力以及科里奥利力三力，其合力提供小球运动的向心力，即：

经过测量便可求出小球受到的科里奥利力。

工作原理

为了根据式 2.3.3 测量出科氏力的值，必须要得到

本小组利用霍尔传感器测量得出两个角速度的值，用微型激光测距仪测量得出

的值。

霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。霍尔电压随磁场强度的变化而变化，磁场越强，电压越高，磁场越弱，电压越低。霍尔效应传感器属于被动型传感器，它要有外加电源才能工作，这一特点使它能检测转速低的运转情况。霍尔传感器用于测量电机转速时，一般是霍尔传感器固定安装，而在电机的旋转部位安装一个导磁性好的磁钢，旋转过程中，磁钢每接近霍尔传感器一次，霍尔传感器认为电机旋转了一圈，以此计算电机转速。测速原理图如图 10所示。

微型激光测距仪，是利用调制激光的某个参数实现对目标的距离测量的仪器，它重量轻、体积小、操作简单速度快而准确，其长 5.6cm 高 2.2cm 宽 1.3cm。测距仪是电源模块液晶屏一体化，按下按键即可发射激光测量距离，可以测量单个也可以连续测量并自动算出最大值最小值显示在液晶屏上。

工作原理：如图1-10所示，打开电源，打开两个按钮，使得第一选转体系2的第一旋转电机21带动小同步轮22的转动从而带动大同步轮23的转动，从而带动旋转杆24的旋转，从而带动第一旋转圆盘25的转动，旋转过程中，磁钢每接近霍尔传感器一次，霍尔传感器认为电机旋转了一圈，以此计算电机转速，通过第二旋转电机31的旋转从而带动第二旋转圆盘32的旋转，从而通过第二霍尔传感器33与第二磁铁34的配合，计算出第二个旋转圆32盘的相对转速，观察第一选转体系和第二旋转体系的运动，调节想要的角速度，观察球体7和弹簧5的运动状态，当小球自主平衡时，记录相应的角速度，然后根据公式得到科里奥利力的大小；当小球被迫平衡时，打开激光测距仪器6，观察弹簧的压缩状态，弹簧压缩稳定后，关闭开关，通知旋转，读取第一旋转体系2和第二旋转体系3的角速度和弹簧的压缩量，然后然后根据公式得到科里奥利力的大小，该装置不仅可以用来清晰地演示科里奥利力的实验现象，同时还可以通过弹簧状态在以及两个旋转体系的角速度反推出科里奥利力的具体公式，该实验装置将运用于大学教学，不仅可以大大降低学生理解科里奥利力的难度，激发学生对于科里奥利力的思考，还可以让学生通过探究充分理解科氏力的表达式，使得学习可以更加轻松且有效地进行下去。

Claims (7)

1.一种实验仪，其特征在于，包括有控制台（1）、第一旋转体系（2）、第二旋转体系（3）、黑色导轨（4）、弹簧（5）、激光测距仪（6），球体（7），所述第一旋转体系（2）设在所述控制台（1）的上方，所述第二旋转体系（3）设在所述第一旋转体系（2）的上方，所述黑色导轨（4）设在所述第二旋转体系（3）的上方，所述弹簧（5）设在所述黑色导轨（4）的一端，所述激光测距仪（6）设在所述黑色导轨（4）的另一端，所述球体（7）设在所述黑色导轨上，所述第一旋转体系（2）包括有第一旋转电机（21）、小同步轮（22）、大同步轮（23）、内部中空的旋转杆（24）、第一旋转圆盘（25）、同步带（26）、第一霍尔传感器（28），第一磁铁（29），所述第一旋转电机（21）设在所述控制台（1）的上表面，所述第一旋转电机（21）的输出端朝上，所述小同步轮（22）与所述第一旋转电机（21）的输出端固定连接，所述旋转杆（24）设在所述控制台（1）控制台上表面的中部，所述大同步轮（23）套设固定在所述旋转杆（24）的侧面上，所述大同步轮（23）与小同步轮（22）通过同步带（26）相连接，所述第一旋转圆盘（25）贯穿所述旋转杆（24）与所述旋转杆（24）的侧壁固定连接，所述第一霍尔传感器（28）设在所述控制台（1）的上表面，所述第一磁铁（29）设在所述第一旋转圆盘（25）的底部且所述第一磁铁（29）距离所述第一旋转圆盘（25）中心的位置与所述第一霍尔传感器（28）距离所述第一旋转圆盘（25）中心的位置相同，所述第一旋转圆盘（25）的底部设有内部中空的遮挡柱（251），所述遮挡柱（251）的底部设有固定圆环（252），所述固定圆环（252）上阵列设有三个以上防晃动机构（8），控制台的上表面有两个连接电机的旋钮以及两个控制电机开关的按钮和一个液晶显示屏。

2.根据权利要求1所述的一种实验仪，其特征在于，所述防晃动机构（8）包括有插板（81）与扣板（82），所述控制台的上表面沿着所述固定圆环的圆周方向上阵列开设有三个以上的第一插孔（83），所述插板（81）斜插入所述第一插孔（83）内，所述扣板（82）的一端开设有第二插孔（84），所述扣板（82）的一端通过第二插孔（84）插入至所述插板（81）的顶部且所述扣板（82）的另一端顶紧固定圆环（252）的外缘。

3.根据权利要求1所述的一种实验仪，其特征在于，所述第二旋转体系（3）包括有第二旋转电机（31）、第二旋转圆盘（32），第二霍尔传感器（33）、第二磁铁（34），所述第二旋转电机（31）的电机端与所述第一旋转圆盘（25）的中心部固定连接，所述第二旋转圆盘（32）的底部与所述第二旋转电机（31）的输出端固定连接，所述第二磁铁（34）设在所述第二旋转圆盘（32）的底部，所述第二霍尔传感器（33）设在所述第一旋转圆盘（25）的底部且所述第二霍尔传感器（33）距离所述第一旋转圆盘（25）中心的位置大于所述第一霍尔传感器（28）距离所述第一旋转圆盘（25）中心的位置，所述第二磁铁（34）设在所述第二旋转圆盘（32）的底部且与所述第二霍尔传感器（33）的位置相对应。

4.根据权利要求1所述的一种实验仪，其特征在于，所述旋转杆（24）侧壁的上部固定连接有稳固件（27），所述稳固件（27）包括有与支撑盘（271）、支撑骨架（272）、内部中空的连接柱（273），所述支撑盘（271）设在所述第一旋转圆盘（25）的下方，所述连接柱（273）设在所述支撑盘（271）的下方且与旋转杆（24）的侧壁固定连接，所述支撑骨架（272）一端与所述支撑盘（271）的底部固定连接，其另一端与所述连接柱（273）的侧壁固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种实验仪，其特征在于，所述旋转杆（24）的底部设有支撑座（20），所述支撑座（20）包括有第一固定盘（201），所述第一固定盘（201）的中部开设有安装孔（202），所述安装孔（202）内设有第二轴承（204），所述第二轴承（204）的内圈与所述旋转杆（24）固定连接，所述第一固定盘（201）的两侧成型有安装耳（205）。

6.根据权利要求3所述的一种实验仪，其特征在于，所述第二旋转电机（31）与所述第二旋转圆盘（32）之间还设有防抖机构（35），所述防抖机构（35）包括有第二固定盘（351）、卡扣（352），所述第二固定盘（351）与所述第二旋转电机（31）的输出端固定连接，所述第二固定盘（351）的顶面成型有凸台（353），所述凸台（353）与所述第二旋转圆盘（32）的底部固定连接，两个所述卡扣（352）对称设在所述第二固定盘（351）的两侧，所述卡扣（352）包括有限位柱（354），所述限位柱（354）与所述第一旋转圆盘（25）的上表面固定连接，所述限位柱（354）靠近所述第二固定盘（351）的侧壁开设有能够将第二固定盘（351）的上下两面进行限位的限位凹槽（355）。

7.根据权利要求3所述的一种实验仪，其特征在于，所述黑色导轨（4）设在所述第二旋转圆盘（32）的径向方向上，所述弹簧（5）靠近所述球体（7）的一侧设有挡板（71），所述弹簧的四周包围设有透明亚克力板。

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