CN220604198U - 一种物理教学离心力演示教具 - Google Patents
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Abstract
一种物理教学离心力演示教具，包括底座（1），其特征在于：所述底座（1）上垂直固定有支撑架（2），支撑架（2）的上端安装有驱动电机（3），驱动电机（3）的转轴上固定有旋转头（4），旋转头（4）的一侧固定有扇形护罩（5），旋转头（4）的另一侧固定有配重块（6），旋转头（4）的内部安装有拉力检测器（7），本申请结构合理，安全方便，能够高效直观地进行演示圆周运动和离心力，并能够直接感受离心力的大小，能提高学生的学习兴趣，教学效果好。
Description
技术领域
本申请涉及一种物理教学演示教具，尤其涉及一种物理教学离心力演示教具，属于教具用品技术领域。
背景技术
圆周运动是曲线运动的一种基本形式，在物体运动中广泛存在，也是物理学中关于质点运动理论学习的重要内容之一。初中以及高中物理教学中，会重点讲解圆周运动的两类模型问题，即绳类模型和杆类模型。长期以来，在教学中只能仅仅通过在黑板上画图和观看视频的方式进行讲解，学生凭老师的讲解和自己的想象来理解，不能提高学生的学习兴趣，教学效果不理想，同时学生机械的记忆原理和结论会导致对科学原理的理解不够深刻，无法做到灵活应用。特别是在圆周运动中离心力的教学环节中，离心力的大小很难直观的进行演示，学生只能凭老师的描述进行理解，无法直观真实的感受到离心离的存在。一直以来缺乏一种结构合理，安全方便，能够高效直观地进行演示圆周运动和离心力的教具来解决上述技术问题。
发明内容
本申请的目的是针对目前现有圆周运动离心力的教学效果不佳，圆周运动离心力的大小很难直观的进行演示的缺陷和不足，现提供一种结构合理，安全方便，能够高效直观地进行演示圆周运动和离心力，并能够直接感受离心力的大小，能提高学生的学习兴趣，教学效果好的一种物理教学离心力演示教具。
为实现上述目的，本申请的技术解决方案是：一种物理教学离心力演示教具，包括底座，所述底座上垂直固定有支撑架，支撑架的上端安装有驱动电机，驱动电机的转轴上固定有旋转头，旋转头的一侧固定有扇形护罩，旋转头的另一侧固定有配重块；
旋转头的内部安装有拉力检测器，拉力检测器的测力端与牵引绳的一端相连接，牵引绳的另一端固定有铁珠，铁珠位于扇形护罩内；或者旋转头上且位于扇形护罩的一端固定设置有转动臂，转动臂上安装有滑槽，滑槽内安装有滑动块，滑槽内靠近旋转头的一侧安装有拉力测力装置，拉力测力装置的外侧测量连接端与滑动块相连接。
进一步的，所述底座上安装有转速调节开关，电源经转速调节开关与驱动电机相连接。
进一步的，所述拉力测力装置为弹簧测力器。
进一步的，所述底座上安装有显示屏，显示屏与拉力检测器或弹簧测力器的拉力检测原件相连接。
进一步的，所述扇形护罩扇形防护罩的内部设置有扇形腔体，扇形腔体的内腔外圆弧半径大于铁珠或转动臂的最外端半径，铁珠的直径以及转动臂的宽分别小于扇形护罩的内腔宽度。
进一步的，所述扇形护罩采用透明材料制成或由金属网制成。
进一步的，所述转动臂为伸缩可调式转动臂，伸缩部位安装有锁紧装置。
本申请的有益效果是：
1、本申请采用了电机带动的旋转头结构，并能根据需要调节电机转速，旋转头上能够安装多种演示器材，能实现绳类模型和杆类模型演示，还能够做单摆实验。
2、本申请采用了扇形护罩，起到很好的安全防护作用，将可能松脱的部件全部置于扇形护罩内，避免了在圆周运动实验中出现意外情况，安全性好。
3、本申请结构合理，安全方便，能够高效直观地进行演示圆周运动和离心力，并能够直接感受离心力的大小，能提高学生的学习兴趣，教学效果好。
附图说明
图1是本申请第一种实施方式的结构示意图。
图2是本申请第二种实施方式的结构示意图。
图3是本申请未安装底座时的俯视图。
图中：底座1，支撑架2，驱动电机3，旋转头4，扇形护罩5，配重块6，拉力检测器7，牵引绳8，铁珠9，转动臂10，滑槽11，弹簧测力器12，滑动块13，转速调节开关14，显示屏15。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本申请作进一步的详细描述。
参见图1至图3，本申请的一种物理教学离心力演示教具，包括底座1，其特征在于：所述底座1上垂直固定有支撑架2，支撑架2的上端安装有驱动电机3，驱动电机3的转轴上固定有旋转头4，旋转头4的一侧固定有扇形护罩5，旋转头4的另一侧固定有配重块6；
旋转头4的内部安装有拉力检测器7，拉力检测器7的测力端与牵引绳8的一端相连接，牵引绳8的另一端固定有铁珠9，铁珠9位于扇形护罩5内；或者旋转头4上且位于扇形护罩5的一端固定设置有转动臂10，转动臂10上安装有滑槽11，滑槽11内安装有滑动块13，滑槽11内靠近旋转头4的一侧安装有拉力测力装置，拉力测力装置的外侧测量连接端与滑动块13相连接。
所述底座1上安装有转速调节开关14，电源经转速调节开关14与驱动电机3相连接。
所述拉力测力装置为弹簧测力器12。
所述底座1上安装有显示屏15，显示屏15与拉力检测器7或弹簧测力器12的拉力检测原件相连接。
所述扇形护罩5扇形防护罩的内部设置有扇形腔体，扇形腔体的内腔外圆弧半径大于铁珠9或转动臂10的最外端半径，铁珠9的直径以及转动臂10的宽分别小于扇形护罩5的内腔宽度。
所述扇形护罩5采用透明材料制成或由金属网制成。
所述转动臂10为伸缩可调式转动臂，伸缩部位安装有锁紧装置。
如附图1至图3，本申请采用了一套可调节转速的物理教具装置来直观感受圆周运动和离心力，通过调节转速来直观反映出离心力的变化，同时还能演示单摆运动，能够达到很好的教学演示效果。具体结构和原理如下：
本申请的底座1上垂直固定有支撑架2，底座1较大，稳定性好，在驱动电机3转动是能够保持稳定。支撑架2的上端安装有驱动电机3，驱动电机3的转轴上固定有旋转头4，旋转头4为内部带有空腔的圆盘结构或锥台结构，驱动电机3带动旋转头4转动。底座1上安装有转速调节开关14，电源经转速调节开关14与驱动电机3相连接，通过转速调节开关14来调节驱动电机3的转速。
旋转头4的一侧固定有扇形护罩5，扇形护罩5能够起到很好的安全防护作用，扇形护罩5扇形防护罩的内部设置有扇形腔体，扇形腔体的内腔外圆弧半径大于铁珠9或转动臂10的最外端半径，铁珠9的直径以及转动臂10的宽分别小于扇形护罩5的内腔宽度。扇形护罩5采用透明材料制成或由金属网制成，便于观察铁珠9以及转动臂10的状态。旋转头4的另一侧固定有配重块6，配重块6保证了旋转头4时的平稳性。
旋转头4上能够安装多种演示器材，实现绳类模型和杆类模型演示，并能够方便进行安装和更换。主要有以下两种实施方式：
实施例一：旋转头4的内部安装有拉力检测器7，拉力检测器7可以为带传感器的电子式的拉力检测装置，拉力检测器7的测力端与牵引绳8的一端相连接，牵引绳8的另一端固定有铁珠9，铁珠9位于扇形护罩5内。驱动电机3转动时能够带动旋转头4、扇形护罩5、配重块6、牵引绳8以及铁珠9做圆周运动，牵引绳8绷直并能够通过拉力检测器7检测离心力的大小。同时，在不启动驱动电机3的情况下，牵引绳8和铁珠9还能够演示单摆实验。
实施例二：旋转头4上且位于扇形护罩5的一端固定设置有转动臂10，转动臂10上安装有滑槽11，滑槽11内安装有滑动块13，滑槽11内靠近旋转头4的一侧安装有拉力测力装置，拉力测力装置可以采用弹簧测力器12，拉力测力装置的外侧测量连接端与滑动块13相连接。滑动块13在驱动电机3转动时离心力的作用下，沿着滑槽11向外侧滑动，离心力越大，滑槽11向外滑动的距离越远，在演示时能够直观看到驱动电机3从静止到稳定旋转过程中，滑动块13克服弹簧测力器12的弹力作用后在滑槽11内的位置变化。
除此之外，本申请在底座1上安装有显示屏15或拉力显示表，显示屏15或拉力显示表与拉力检测器7或弹簧测力器12的拉力检测原件相连接，能直观显示出离心力的大小，该显示技术为现有技术。另外，本申请还可以将转动臂10为伸缩可调式转动臂，伸缩部位安装有锁紧装置，能够根据需要调节长度，进而来验证转动半径对离心力大小的影响。
以上内容是结合具体实施方式对本申请所做的进一步详细说明，不能认为本申请的具体实施只局限于这些说明，对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，本申请还会有各种简单替换、改进和变化，所做出的各种简单替换、改进和变化，都应当视为属于本申请的保护范围。
Claims (7)
1.一种物理教学离心力演示教具，包括底座（1），其特征在于：所述底座（1）上垂直固定有支撑架（2），支撑架（2）的上端安装有驱动电机（3），驱动电机（3）的转轴上固定有旋转头（4），旋转头（4）的一侧固定有扇形护罩（5），旋转头（4）的另一侧固定有配重块（6）；
旋转头（4）的内部安装有拉力检测器（7），拉力检测器（7）的测力端与牵引绳（8）的一端相连接，牵引绳（8）的另一端固定有铁珠（9），铁珠（9）位于扇形护罩（5）内；或者旋转头（4）上且位于扇形护罩（5）的一端固定设置有转动臂（10），转动臂（10）上安装有滑槽（11），滑槽（11）内安装有滑动块（13），滑槽（11）内靠近旋转头（4）的一侧安装有拉力测力装置，拉力测力装置的外侧测量连接端与滑动块（13）相连接。
2.根据权利要求1所述的一种物理教学离心力演示教具，其特征在于：所述底座（1）上安装有转速调节开关（14），电源经转速调节开关（14）与驱动电机（3）相连接。
3.根据权利要求1所述的一种物理教学离心力演示教具，其特征在于：所述拉力测力装置为弹簧测力器（12）。
4.根据权利要求1所述的一种物理教学离心力演示教具，其特征在于：所述底座（1）上安装有显示屏（15），显示屏（15）与拉力检测器（7）或弹簧测力器（12）的拉力检测原件相连接。
5.根据权利要求1所述的一种物理教学离心力演示教具，其特征在于：所述扇形护罩（5）扇形防护罩的内部设置有扇形腔体，扇形腔体的内腔外圆弧半径大于铁珠（9）或转动臂（10）的最外端半径，铁珠（9）的直径以及转动臂（10）的宽分别小于扇形护罩（5）的内腔宽度。
6.根据权利要求1所述的一种物理教学离心力演示教具，其特征在于：所述扇形护罩（5）采用透明材料制成或由金属网制成。
7.根据权利要求1所述的一种物理教学离心力演示教具，其特征在于：所述转动臂（10）为伸缩可调式转动臂，伸缩部位安装有锁紧装置。
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