[實用新型]基于藍牙技術的向心力探究演示儀

有效

• 申請號: 201820342450.2
• 申請日: 2018-03-13
• 公開（公告）號: CN208422199U
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發明（設計）人: 莫瀟雨;冷昊軒;蔡亦玘;沈建宏;藍榮;韋泉宇;吳文龍;覃志宇;陸小光;王文弢
• 申請（專利權）人: 柳州高級中學
• 主分類號: G09B23/08
• 分類號: G09B23/08
• 代理公司: 柳州市榮久專利商標事務所(普通合伙) 45113
• 代理人: 李志華

一種基于藍牙技術的向心力探究演示儀，包括底盤、步進電機、導軌、數據采集發射系統和電機控制及數據接收系統，數據采集發射系統包括控制器Ⅰ、容柵位移傳感器、壓力傳感器和藍牙發射器，控制器Ⅰ的輸入端與壓力、容柵位移傳感器連接，輸出端與藍牙發射器連接；電機控制及數據接收系統包括控制器Ⅱ、顯示模塊、電機驅動模塊和藍牙接收器，控制器Ⅱ輸入端與藍牙接收器連接，輸出端與顯示及電機驅動模塊連接，電機驅動模塊與步進電機連接；藍牙接收器與藍牙發射器相匹配，底盤上設有顯示屏和步進電機調速旋鈕，顯示屏與顯示模塊連接，步進電機調速旋鈕與控制器Ⅱ連接。演示儀實現向心力定量分析，教學效果好。

技術領域

本實用新型涉及教學領域，特別涉及一種基于藍牙技術的向心力探究演示儀。

背景技術

向心力是學生學習研究圓周運動中的核心概念，也是學生以后學習并運用萬有引力定律解決天體運動問題的基礎，目前對向心力定量探究實驗研究相對較小，如在人教版中是先通過速度的矢量圖求得向心加速度，再由牛頓第二定律推導出向心力的表達式，在實際教學中所采用的向心力演示儀的設計存在很大的誤差，其演示作用主要還是以定量研究為主，無法定量分析，不具有說服力；要突破難點，必須對實驗裝置進行改造，要準確測出鐵球做圓周運動的向心力大小、圓周半徑及角速度，在測量中還要盡量避免結構設計存在的誤差，從而實現定量分析。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種基于藍牙技術的向心力探究演示儀，以克服上述已有技術存在的不足。

本實用新型采取的技術方案是：一種基于藍牙技術的向心力探究演示儀，包括演示儀底盤、設在底盤內的步進電機，導軌、數據采集發射系統和電機控制及數據接收系統；

所述導軌水平安裝在底盤上部，導軌的中心與步進電機的轉軸轉動連接，導軌上表面的一側設有供試驗鐵球滑動的導槽，所述數據采集發射系統通過緊固旋鈕整體安裝在導軌設有導槽的一側，導軌上設有記錄數據采集發射系統位移的容柵尺條；

所述數據采集發射系統包括控制器Ⅰ、容柵位移傳感器、壓力傳感器和藍牙發射器，壓力傳感器和容柵位移傳感器分別與控制器Ⅰ的輸入端連接，控制器Ⅰ的輸出端與藍牙發射器的輸入端連接；壓力傳感器與試驗鐵球接觸的面位于導槽的中心；

所述電機控制及數據接收系統設在底盤內，包括控制器Ⅱ、顯示模塊、電機驅動模塊和藍牙接收器，所述控制器Ⅱ的輸入端與藍牙接收器的輸出端連接，控制器Ⅱ的輸出端分別與顯示模塊、電機驅動模塊的輸入端連接，電機驅動模塊的輸出端與步進電機連接；

所述藍牙接收器與藍牙發射器相匹配，數據采集發射系統通過藍牙發射器將采集數據發送給藍牙接收器，藍牙接收器再通過控制器Ⅱ將數據輸送到顯示模塊和電機驅動模塊；

所述底盤上設有與顯示模塊輸出端連接的顯示屏和調節步進電機轉速的調速旋鈕。

進一步技術方案是：所述導軌與數據采集發射系統相對的另一側設有配重塊。

再進一步技術方案是：所述底盤上還設有步進電機轉向轉換開關和手動自動顯示切換按鈕，該步進電機轉向轉換開關和手動自動顯示切換按鈕的輸出端分別與控制器Ⅱ的輸入端連接。

更進一步技術方案是：所述控制器Ⅰ采用arduino mini控制器，所述控制器Ⅱ采用arduino UNO控制器，所述顯示屏采用LED數碼管顯示屏。

由于采取上述技術方案，本實用新型之基于藍牙技術的向心力探究演示儀具有以下有益效果：

1本實用新型之基于藍牙技術的向心力探究演示儀，

通過數據采集發射系統上的容柵位移傳感器測量鐵球做圓周運動半徑，

通過壓力傳感器測量鐵球做圓周運動的做圓周運動的向心力，

調節緊固旋鈕將數據采集發射系統水平放置，此時可以測量出鐵球的質量，