[實用新型]一種向心力演示儀

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720894612.9
• 申請日: 2017-07-23
• 公開（公告）號: CN207663629U
• 公開（公告）日: 2018-07-27
• 發(fā)明（設計）人: 諶雄文;諶寶菊;王旭
• 申請（專利權）人: 懷化學院
• 主分類號: G09B23/10
• 分類號: G09B23/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

為了快速并準確地測出向心力大小，更好地驗證向心力公式，本實用新型提供一種向心力演示儀，涉及一種物理教學實驗儀器。該演示儀主要由電動機、計時器、中心轉軸、量角器、支架、擺球、刻度盤和升降臺組成。按照本實用新型所提供的設計方案，該演示儀的擺球運動由原來的手動控制變?yōu)殡妱訖C控制，擺球的水平運動軌跡更接近標準圓，擺球的運動時間及運動的圈數也由人工測量轉為計時器自動測量，實驗誤差大大減小，通過角度和時間的測量就能快速準確地計算出結果，并能與傳統(tǒng)的實驗有機結合，更有利于實驗探究教學的開展。

技術領域

本發(fā)明涉及一種物理教學實驗儀器。

背景技術

在高中《物理》必修2（人教版）的“向心力”一節(jié)中，驗證向心力表達式的實驗是圓錐擺。基本的實驗過程是將金屬小球用細繩懸掛在鐵架臺上，在桌面上鋪上畫有同心圓的白紙，首先調節(jié)鐵架臺的支架，使金屬小球的初始狀態(tài)位于同心圓的圓心正上方；然后用手帶動小球，讓小球做圓錐擺運動，當運動相對穩(wěn)定時用秒表測出小球運動的時間，并同時記錄小球運動的圈數，還要從鐵架臺上方豎直向下觀察運動的小球與哪個同心圓重合，標記下這個圓，等小球停擺后測出這個標記圓的半徑；根據小球運動的時間和運動圈數可以計算出小球運動的周期，與標記圓的半徑一起代入公式就能計算出小球所受的向心力大小；根據力的合成原理再計算出拉力和重力的合力，就能比較兩個力的大小，最后得出實驗結論。

教材上的這個實驗在設計、原理、操作和學生的參與性方面都很好，但在實際教學過程中還存在幾點不足：1、因為是用手帶動小球，小球很難沿某一個圓運動，用肉眼都能看出小球的運動軌跡不是圓；2、由于小球運動不規(guī)則，很難確定用哪個圓作為標記圓，實際操作的隨機性很大；3、用肉眼目測小球的運動圈數和時間，很容易出錯；4、記錄的圈數一般不超過5圈，小球就會慢慢停擺；5、計算合力的運算量比較大。學生測出的實驗結果誤差很大，教師在教學中要做很多解釋，導致學生對實驗的可信度不高，達不到教學效果。

發(fā)明內容

為了克服以上的不足，快速并準確地測出向心力大小，更好地驗證向心力公式，本發(fā)明提供一種向心力演示儀，涉及一種物理教學實驗儀器。該演示儀主要由電動機、計時器、中心轉軸、量角器、支架、擺球、刻度盤和升降臺組成，作為一個整體使用非常方便。按照本發(fā)明所提供的設計方案，該演示儀的擺球運動由原來的手動控制變?yōu)殡妱訖C控制，擺球的水平運動軌跡更接近標準圓，擺球的運動時間及運動的圈數也由人工測量轉為計時器自動測量，實驗誤差大大減小，通過簡單的角度和時間的測量就能快速準確地計算出結果，并能與傳統(tǒng)的實驗有機結合，更有利于實驗探究教學的開展。本發(fā)明解決其技術問題所采用的方案主要有以下幾點。

1、該演示儀中的電動機的轉軸與中心轉軸連接，且能控制中心轉軸的轉速。

2、該演示儀中的量角器與中心轉軸固定連接為一體，且量角器及其表面的刻度關于中心轉軸對稱，豎直方向為零刻線，最大刻度為90度。

3、在該演示儀中，擺球與擺線相連，擺線又與指針相連，指針通過螺釘固定在量角器的零刻度處，當擺球運動時，能通過擺線帶動指針繞螺釘自由轉動。

4、該演示儀的遮光片與中心轉軸固定連接，且關于中心轉軸對稱。

5、演示儀的中心轉軸穿過翼形刻度盤的圓心，翼形刻度盤上的圓弧都是同心圓的圓弧，翼形刻度盤也關于中心轉軸對稱。

6、在中心轉軸的下部有一同軸升降臺，升降臺的加長調節(jié)螺桿穿過支架，調節(jié)旋鈕在支架外側，用于調節(jié)翼形刻度盤的高度。