[發明專利]一種演示旋轉剛體的幾個基本內容的裝置與方法

有效

• 申請號: 201810318356.8
• 申請日: 2018-04-11
• 公開（公告）號: CN108510848B
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發明（設計）人: 梁法庫
• 申請（專利權）人: 齊齊哈爾大學
• 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

1.一種演示旋轉剛體的幾個基本內容的裝置，主要包括攝像機、白色卵石(1)，方斑(2)，等距螺旋線(3)，頂部區域(4)和白紙(5)，其特征是：卵石(1)為白色卵石，在卵石(1)表面上點陣式等間距涂上黑色小方斑(2)，圍繞卵石(1)長軸在卵石(1)的表面上畫出紅色等距螺旋線(3)，在卵石(1)的曲率半徑大的一端頂部區域(4)涂上藍色印泥或用記號筆涂上黑色，白紙(5)粘貼在水平桌面上。

2.根據權利要求1所述裝置的演示方法，其特征是：演示時，將卵石(1)放置在白紙(5)上且長軸平行水平面，將攝像機鏡頭以俯視角選取20度到45度朝向白紙(5)表面上的卵石(1)錄像，雙手驅動卵石(1)繞豎直軸高速旋轉，有如下演示：

(1)摩擦力矩使卵石(1)立起：卵石(1)在旋轉過程漸漸豎起，曲率半徑大的一端接觸白紙(5)，最后卵石(1)豎直立起整體繞長軸旋轉、或繞豎直軸旋轉；

(2)沿長軸角速度的方向：在卵石(1)從開始啟動到豎起過程中，觀察到一組水平黑色平行環，當在卵石(1)漸漸豎起過程其長軸快接近豎直軸時，可以看到繞卵石(1)長軸的螺旋線沿著長軸方向運動，這就是繞著長軸角速度方向，當初始驅動卵石(1)繞豎直軸高速旋轉角速度方向相反，則看到繞卵石(1)長軸的螺旋線沿著長軸方向運動也相反；

(3)進動與章動現象演示：當在卵石(1)豎起過程其長軸快接近豎直軸時，可以看到在白紙(5)上留下印泥的軌跡，這個軌跡就是反映卵石(1)的進動與章動軌跡的圖像；

(4)角動量與長軸重合：當在卵石(1)豎起其長軸與豎直軸重合時，觀察到旋轉的一組水平黑色平行環與螺旋線沿著長軸的運動方向垂直，也就是角動量與長軸重合；

(5)質心漂移的趨勢：在白紙上留下的一實際情況的軌跡圖像，質心從圖像a點向b點在減速縮小運動半徑過程，也是隨質心漂移的進動與章動現象。