[發(fā)明專(zhuān)利]轉(zhuǎn)動(dòng)慣量教具儀

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410406912.9
• 申請(qǐng)日: 2014-08-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104346977A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳上鉆;周琦;李佳明;鄒衛(wèi)星;張智謙
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G09B23/10
• 分類(lèi)號(hào): G09B23/10
• 代理公司: 杭州之江專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 33216
• 代理人: 林蜀

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于教具器械，特別涉及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量教具儀。

背景技術(shù)

轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是剛體繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)慣性的量度。其量值取決于物體的形狀、質(zhì)量分布及轉(zhuǎn)軸的位置，而同剛體繞軸的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)。剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量有著重要的物理意義，在科學(xué)實(shí)驗(yàn)、工程技術(shù)、航天、電力、機(jī)械、儀表等工業(yè)領(lǐng)域也是一個(gè)重要參量。?

測(cè)定剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的方法很多，常用?的有三線(xiàn)擺、扭擺、復(fù)擺等。但是用于課堂上對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量進(jìn)行講解，還沒(méi)有一個(gè)直觀的教具。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)沒(méi)有簡(jiǎn)便的器械對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量進(jìn)行教學(xué)的不足，提供一種轉(zhuǎn)動(dòng)慣量教具儀，這種教具儀操作方便、結(jié)構(gòu)合理、能直觀地反映不同物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，通過(guò)讓學(xué)生的親身體驗(yàn)和參與來(lái)活躍課堂氣氛、提高學(xué)生學(xué)習(xí)熱情、鞏固轉(zhuǎn)動(dòng)慣量這一知識(shí)點(diǎn)。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

轉(zhuǎn)動(dòng)慣量教具儀，包括底座，在底座上安裝有發(fā)射裝置、擺角檢測(cè)裝置；

發(fā)射裝置包括安裝在底座上的彈射平臺(tái)，在彈射平臺(tái)上安裝有直線(xiàn)滑軌和彈射軌道，在直線(xiàn)滑軌上安裝有彈射接觸器，直線(xiàn)滑軌上彈射接觸器的后端套有發(fā)射彈簧，在其前端套有減震彈簧，在彈射接觸器上固定有手柄，在彈射平臺(tái)上安裝有楔形卡位塊，在楔形卡位塊與一滑桿固定連接，在彈射平臺(tái)與滑桿之間安裝有復(fù)位彈簧；

在彈射平臺(tái)前端安裝有擺角檢測(cè)裝置，擺角檢測(cè)裝置包括轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)，轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)通過(guò)軸承安裝于底座上；在轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)上安裝有V形擋板，在轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)的軸心處豎向安裝有固定桿，在固定桿上通過(guò)單向軸承安裝有擺臂，在擺臂末端固定有擺球，固定桿在擺臂的擺面上安裝有擺角刻度表；在轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)的軸心處安裝有圓形轉(zhuǎn)動(dòng)慣量檢測(cè)物。

上述的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量教具儀，若干個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)分別通過(guò)軸承固定在橫臂上，所有橫臂與一轉(zhuǎn)軸固定，轉(zhuǎn)軸與底座通過(guò)軸承連接；在底座上安裝有撥盤(pán)，撥盤(pán)與電機(jī)連接；轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)的轉(zhuǎn)軸上固定有與撥盤(pán)配合的槽輪；撥盤(pán)分為半月形凸臺(tái)和撥柱，槽輪的凸角數(shù)量與轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)數(shù)量一致，其凸角沿輻向開(kāi)設(shè)與撥柱配合的凹槽，槽輪的凸角的凹邊與撥盤(pán)的半月形凸臺(tái)的外圓邊相抵觸；在不同的轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)軸心安裝具有不同轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的圓形檢測(cè)物；

轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)開(kāi)設(shè)定位缺口，在定位缺口處安裝有滾珠推桿，滾珠推桿與滾珠滑軌通過(guò)滑槽滑軌結(jié)構(gòu)配合，滾珠滑軌安裝于橫臂上，在底座上固定有抬升斜塊，滾珠推桿下端通過(guò)滑輪與抬升斜塊接觸配合；當(dāng)滾珠推桿下端與上升斜塊接觸時(shí)，滾珠推桿的定位凸棱從轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)的缺口處脫離，此時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)可自由轉(zhuǎn)動(dòng)，與此同時(shí)V形擋板恰好位于彈射軌道正前方。

上述的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量教具儀，還包括回收裝置，回收裝置包括安裝于彈射軌道前方轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)一側(cè)的漏斗，在漏斗下端連接與漏斗相通的回收軌道，回收軌道另一頭與一升降裝置連接，回收軌道從漏斗向升降裝置傾斜，通過(guò)升降裝置將回收的實(shí)驗(yàn)小球送回彈射軌道。

上述的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量教具儀，所述的升降裝置包括安裝在底座上的豎直滑軌，在滑軌上安裝有滑塊，滑塊與一螺桿連接，螺桿與電機(jī)連接，滑塊上設(shè)有實(shí)驗(yàn)小球回收容腔；當(dāng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)滑塊下降到底端時(shí)，實(shí)驗(yàn)小球回收容腔與回收軌道處于同一平面，并且回收容腔低于回收軌道，以保證實(shí)驗(yàn)小球通過(guò)重力作用從回收軌道落入回收容腔；在彈射平臺(tái)上固定有實(shí)驗(yàn)小球接收軌道，該軌道與升降裝置的實(shí)驗(yàn)小球回收容腔相接，且低于回收容腔，同時(shí)實(shí)驗(yàn)小球的接收軌道又高于彈射軌道，可使實(shí)驗(yàn)小球通過(guò)重力作用落入接收軌道再落入彈射軌道。

上述的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量教具儀，所述的發(fā)射裝置在彈射平臺(tái)下方安裝有卡塊支架，用于安裝復(fù)位彈簧的滑桿下端穿過(guò)卡塊支架下端的通孔與一彈射拉桿固定連接。

轉(zhuǎn)動(dòng)慣量教具儀的基本思路是通過(guò)“角動(dòng)量守恒”的知識(shí)點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)彈射實(shí)驗(yàn)小球，轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)的V形擋板受到實(shí)驗(yàn)小球的沖擊而轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)形成一定的角速度，記錄單向擺臂的最大擺角。根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與擺角之間的換算關(guān)系，可知單向擺臂的擺角與轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)上安裝的待檢測(cè)物的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的大小大致成反比的關(guān)系。

本發(fā)明是通過(guò)測(cè)量擺臂的擺角大小來(lái)間接地反映轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的大小。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明彈射裝置彈射后的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明彈射裝置彈射前卡鎖狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明撥盤(pán)未工作時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明撥盤(pán)撥動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)的槽輪時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本發(fā)明擺角檢測(cè)裝置抬升時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為本發(fā)明擺角檢測(cè)裝置未抬升時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。