[實用新型]便攜式角動量守恒演示器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200920164791.6
• 申請日: 2009-11-04
• 公開（公告）號: CN201540668U
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐妍梅;梁維剛
• 申請（專利權(quán)）人: 廣西師范大學(xué)
• 主分類號: G09B23/10
• 分類號: G09B23/10
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務(wù)所有限公司 45107
• 代理人: 廖世傳

(一)技術(shù)領(lǐng)域：

本實用新型涉及物理教具，具體說是一種便攜式角動量守恒演示器。

(二)背景技術(shù)：

角動量守恒定律是大學(xué)物理教學(xué)的一個重點內(nèi)容，該定律在質(zhì)點力學(xué)、剛體力學(xué)等內(nèi)容中都有比較廣泛的應(yīng)用。在教學(xué)中，借助合適的演示實驗來輔助完成教學(xué)活動，將有效地突破難點。目前，關(guān)于角動量守恒定律的演示儀器有很多，如沙漏、流體演示儀等，其中運用較多的是沙漏和流體演示儀，它們演示的都是轉(zhuǎn)動過程中質(zhì)量變化的物體的角動量守恒定律，而對于轉(zhuǎn)動過程中質(zhì)量相對轉(zhuǎn)軸分布變化的物體的角動量守恒定律較少涉及，并且普遍存在準備時間長、操作不方便、重復(fù)性不好的缺點。

(三)實用新型內(nèi)容：

針對傳統(tǒng)角動量守恒定律教具的不足之處，本實用新型設(shè)計了一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、用于演示轉(zhuǎn)動過程中質(zhì)量相對轉(zhuǎn)軸分布變化的物體的角動量守恒定律的便攜式角動量守恒演示器。

能夠?qū)崿F(xiàn)上述目的的便攜式角動量定律演示器，其主體為旋轉(zhuǎn)體，所述旋轉(zhuǎn)體為以旋轉(zhuǎn)軸心對稱的“V”形架或圓形架(“V”形架或圓形架為空間結(jié)構(gòu)或為平面結(jié)構(gòu))，所述“V”形架或圓形架用吊繩垂吊，垂吊后的“V”形架或圓形架的旋轉(zhuǎn)軸心與吊繩處于一條垂線上，并在“V”形架的各斜桿上或圓形架的各弧形桿上分別設(shè)置滑動配合的物體，這些物體的質(zhì)量相同。

在用本實用新型進行教學(xué)演示時，將各物體分別置于各斜桿或各弧形桿的高位并使其位置對稱，給“V”形架或圓形架一個初始轉(zhuǎn)速，使其繞吊繩為轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)動過程中，各物體在重力作用下同時從高位向低位滑下，在下滑過程中，各物體的質(zhì)量相對于旋轉(zhuǎn)軸心的分布越來越近，整個裝置的轉(zhuǎn)動慣量越來越小。由于整個裝置所受外力(近似)為零，故角動量守恒(角動量＝轉(zhuǎn)動慣量×角速度)，當整個裝置的轉(zhuǎn)動慣量越來越小，其轉(zhuǎn)動速度就越來越快。

所述物體可以為任何形狀，優(yōu)選球體，在球體的直徑上開設(shè)通孔，球體的通孔與“V”形架的斜桿或圓形架的弧形桿活動套裝，使球體在斜桿或弧形桿上可以自由滑動。

所述球體選用金屬球。

所述“V”形架的斜桿或圓形架的弧形桿為鋼條。

為便于“V”形架或圓形架的轉(zhuǎn)動，在吊繩與“V”形架或圓形架的垂吊點處設(shè)置轉(zhuǎn)環(huán)，轉(zhuǎn)環(huán)的固定內(nèi)圈連接吊繩，轉(zhuǎn)環(huán)的轉(zhuǎn)動外圈通過斜拉繩連接“V”形架的斜桿頂端或圓形架的弧形桿頂端。

本實用新型的優(yōu)點：

本實用新型便攜式角動量守恒演示器，清晰地演示了轉(zhuǎn)動過程中質(zhì)量相對轉(zhuǎn)軸分布變化的物體的角動量守恒定律，并且制作簡單、演示現(xiàn)象清晰、直觀、重復(fù)性好，操作簡捷、便于攜帶。

(四)附圖說明：

圖1為本實用新型一種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實用新型另一種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖號標識：1、“V”形架；2、球體；3、轉(zhuǎn)環(huán)；4、吊繩；5、斜拉繩；6、圓形架。

(五)具體實施方式：

如圖1所示，本實用新型便攜式角動量守恒演示器由平面“V”形架1和球體2組成，用鋼條彎折制成左右對稱的“V”形架1，“V”形架1左右兩斜桿頂端用兩根長度相同的斜拉繩5連接，兩根斜拉繩5的相交點處于“V”形架1的對稱中心線上。兩根斜拉繩5的相交點處設(shè)置一轉(zhuǎn)環(huán)3，轉(zhuǎn)環(huán)3的轉(zhuǎn)動外圈連接斜拉繩5，轉(zhuǎn)環(huán)3的固定內(nèi)圈連接吊繩4，吊繩4懸掛后將“V”形架1垂直垂吊，“V”形架1的對稱中心線與吊繩4在一條垂線上。

所述球體2為金屬球，在球體2的直徑上開設(shè)通孔，兩質(zhì)量相同的球體2通過通孔分別滑動套裝在“V”形架1的左右斜桿上，如圖1所示。

演示本實用新型時，球體2同時處于斜桿的高位且位置對稱，在“V”形架1轉(zhuǎn)動后，使球體2同時沿斜桿向低位滑落，可以觀察到“V”形架1的轉(zhuǎn)動越來越快。

如圖2所示，本實用新型便攜式角動量守恒演示器由平面圓形架6和球體2組成，用鋼條彎折制成半圓形的圓形架6，圓形架6的左右弧形桿頂端用兩根長度相同的斜拉繩5連接，兩根斜拉繩5的相交點處于圓形架6的對稱中心線上。兩根斜拉繩5的相交點處設(shè)置一轉(zhuǎn)環(huán)3，轉(zhuǎn)環(huán)3的轉(zhuǎn)動外圈連接斜拉繩5，轉(zhuǎn)環(huán)3的固定內(nèi)圈連接吊繩4，吊繩4懸掛后將圓形架6垂直垂吊，圓形架6的對稱中心線與吊繩4在一條垂線上。

所述球體2為金屬球，在球體2的直徑上開設(shè)通孔，兩質(zhì)量相同的球體2通過通孔分別滑動套裝在圓形架6的左右弧形桿上，如圖2所示。

演示本實用新型時，球體2同時處于弧形桿的高位且位置對稱，在圓形架6轉(zhuǎn)動后，使球體2同時沿弧形桿向低位滑落，可以觀察到圓形架6的轉(zhuǎn)動越來越快。