[發(fā)明專利]圓周運(yùn)動(dòng)教學(xué)裝置及使用方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910544555.5
• 申請(qǐng)日: 2019-06-21
• 公開（公告）號(hào): CN110349479A
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃書暢
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 黃書暢
• 主分類號(hào): G09B23/10
• 分類號(hào): G09B23/10
• 代理公司: 浙江永鼎律師事務(wù)所 33233
• 代理人: 陸永強(qiáng);張建

本發(fā)明提供了一種圓周運(yùn)動(dòng)教學(xué)裝置及使用方法，裝置從下至上依次包括底座、固定在底座上的電機(jī)及由所述電機(jī)帶動(dòng)而進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤，所述電機(jī)電性連接于控制器，所述轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤上安裝有能夠跟隨所述轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)的徑向支架桿，所述徑向支架桿上通過圓周半徑調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)連接有用于檢測(cè)當(dāng)前圓周半徑下向心加速度大小的向心加速度測(cè)量裝置，所述向心加速度測(cè)量裝置無線連接于所述控制器。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，教學(xué)生動(dòng)形象，便于學(xué)生理解和接受新知識(shí)等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于教學(xué)裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種圓周運(yùn)動(dòng)教學(xué)裝置及使用方法。

背景技術(shù)

圓周運(yùn)動(dòng)以向心力提供運(yùn)動(dòng)物體所需的向心加速度。這向心力把運(yùn)動(dòng)物體拉向圓形軌跡的中心點(diǎn)。若果沒有向心力，物體會(huì)跟隨牛頓第一定律慣性地進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)。即使物體速率不變，物體的速度方向也在不停地改變。即勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，線速度改變方向；，而角速度不變。質(zhì)點(diǎn)在以某點(diǎn)為圓心半徑為r的圓周上運(yùn)動(dòng)，即質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)其軌跡是圓周的運(yùn)動(dòng)叫“圓周運(yùn)動(dòng)”。

圓周運(yùn)動(dòng)是中小學(xué)乃至高中教學(xué)的一個(gè)主要課程，主要是為了讓學(xué)生理解何為圓周運(yùn)動(dòng)以及讓學(xué)生了解圓周運(yùn)動(dòng)過程中各參數(shù)之間的關(guān)系等。圓周運(yùn)動(dòng)的參數(shù)包括有角速度w、轉(zhuǎn)速n、圓周半徑r、向心加速度a等，在以往的教學(xué)中，老師都是一步步通過公式的方式推導(dǎo)各參數(shù)之間的關(guān)系，例如線速度V＝s/t＝2πr/T，角速度w與線速度V之間的關(guān)系為V＝wr，所以我們推導(dǎo)出w＝2πr/T,向心加速度與線速度V之間的關(guān)系為a＝V²/r,那么向心加速度a與角速度w之間的關(guān)系為a＝w²r，而角速度與轉(zhuǎn)速的關(guān)系為w＝2πn，所以向心加速度與轉(zhuǎn)速及圓周半徑的關(guān)系為a＝4π²r；n²，從傳統(tǒng)的推導(dǎo)方式我們可以得出向心加速度與轉(zhuǎn)速的關(guān)系為：向心加速度的大小與轉(zhuǎn)速的平方呈正比；向心加速度與圓周半徑的關(guān)系為：向心加速度的大小與圓周運(yùn)動(dòng)的半徑呈正比。但是這樣學(xué)生只能機(jī)械地得到結(jié)論而已，有時(shí)候甚至是通過死背公式記得向心加速度與圓周半徑和轉(zhuǎn)速的關(guān)系，時(shí)間久了就容易遺忘。傳統(tǒng)教學(xué)中沒有裝置能夠幫助學(xué)生形象生動(dòng)地了解圓周運(yùn)動(dòng)，也無法使學(xué)生在圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)習(xí)到向心加速度、圓周半徑和轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述問題，提供一種用于圓周運(yùn)動(dòng)課程輔助教學(xué)的圓周運(yùn)動(dòng)教學(xué)裝置；

本發(fā)明的另一目的是針對(duì)上述問題，提供一種上述圓周運(yùn)動(dòng)教學(xué)裝置的使用方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了下列技術(shù)方案：

一種圓周運(yùn)動(dòng)教學(xué)裝置，從下至上依次包括底座、固定在底座上的電機(jī)及由所述電機(jī)帶動(dòng)而進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤，所述電機(jī)電性連接于控制器，所述轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤上安裝有能夠跟隨所述轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)的徑向支架桿，所述徑向支架桿上通過圓周半徑調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)連接有用于檢測(cè)當(dāng)前圓周半徑下向心加速度大小的向心加速度測(cè)量裝置，所述向心加速度測(cè)量裝置無線連接于所述控制器。

在上述的圓周運(yùn)動(dòng)教學(xué)裝置中，所述向心加速度測(cè)量裝置包括姿態(tài)傳感器、無線模塊和蓄電池，所述蓄電池分別連接于所述姿態(tài)傳感器和無線模塊，所述姿態(tài)傳感器的輸出端連接于所述無線模塊，所述無線模塊無線連接于所述控制器。

在上述的圓周運(yùn)動(dòng)教學(xué)裝置中，所述圓周半徑調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括兩條相互平行且軸向開設(shè)在所述徑向支架桿上的第一滑軌，所述向心加速度測(cè)量裝置底部具有與所述第一滑軌相適應(yīng)的滑塊，且至少一條第一滑軌的一旁平行標(biāo)注有以圓周運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)軸線為起點(diǎn)的刻度線。

在上述的圓周運(yùn)動(dòng)教學(xué)裝置中，所述轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤的中部固定穿設(shè)有連接結(jié)構(gòu)，所述連接結(jié)構(gòu)的下端連接于所述電機(jī)的輸出軸，所述連接結(jié)構(gòu)的上端連接于所述徑向支架桿以將所述徑向支架桿安裝在所述轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤上。