[發明專利]一種物理實驗向心力演示裝置

在審

• 申請號: 202010102285.5
• 申請日: 2020-02-19
• 公開（公告）號: CN111292593A
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 李正大;解琳;佘彥武
• 申請（專利權）人: 長沙學院
• 主分類號: G09B23/10
• 分類號: G09B23/10
• 代理公司: 濟南旌勵知識產權代理事務所(普通合伙) 31310
• 代理人: 王如意

一種物理實驗向心力演示裝置，包括第一殼體，第一殼體為圓柱形，第一殼體內圓柱面水平方向固定連接圓板，圓板上開有n個均與圓板同心的圓環槽，圓環槽之間等距，圓環槽內底面均固定連接數個活動桿朝上的電動伸縮桿，圓環槽內均設有水平的第一圓環板，同一圓環槽內的所有電動伸縮桿的活動桿上端固定連接對應的第一圓環板下表面，圓板中心開通孔，第一殼體內設有豎直的第一轉軸，第一轉軸穿過通孔，第一轉軸與圓板、第一殼體之間均通過滾動軸承連接。本發明結構簡單，操作方便，實驗變量容易控制。

技術領域

本發明屬于物理實驗教學教具領域，具體地說是一種物理實驗向心力演示裝置。

背景技術

在高中物理知識中“向心力”是非常重要的知識點，在教學實踐中，該公式的理論推導過程對學生來說過于抽象、不易理解，而開展的實驗研究基本是用圓錐擺或類似的裝置進行向心力粗略驗證，缺乏科學性、準確性和可比性，實際效果不理想；而歷年來教材中所采用的“向心力實驗演示儀”也僅僅半定量的，授權公告號為CN 106601092 B的發明專利公開了：一種向心力演示儀，其中參與向心力實驗的鋼球8的數量在實驗時只能單向增加，取出鋼球8也十分不便，由此難以根據實驗需求任意改變向心力實驗中的質量數值，難以得出有效的實驗結果，而且人為提供實驗動力，測量結果有較大的誤差。

發明內容

本發明提供一種物理實驗向心力演示裝置，用以解決現有技術中的缺陷。

本發明通過以下技術方案予以實現：

一種物理實驗向心力演示裝置，包括第一殼體，第一殼體為圓柱形，第一殼體內圓柱面水平方向固定連接圓板，圓板上開有n個均與圓板同心的圓環槽，圓環槽之間等距，圓環槽內底面均固定連接數個活動桿朝上的電動伸縮桿，圓環槽內均設有水平的第一圓環板，同一圓環槽內的所有電動伸縮桿的活動桿上端固定連接對應的第一圓環板下表面，圓板中心開通孔，第一殼體內設有豎直的第一轉軸，第一轉軸穿過通孔，第一轉軸與圓板、第一殼體之間均通過滾動軸承連接，第一轉軸下部安裝有動力裝置，圓板上方設有水平的滑桿，滑桿內端與第一轉軸固定連接，第一轉軸上固定連接矩形框，滑桿位于矩形框內，滑桿上配合安裝n個單個質量為m、單個外圓柱面長度為a的測量圓環，測量圓環和滑桿均不與矩形框接觸，測量圓環的外圓柱面上均開楔形環槽，楔形環槽過測量圓環軸線的截面為直角三角形，楔形環槽的垂直面靠近相應的測量圓環外端面，楔形環槽的斜面靠近相應測量圓環的內端面且與楔形環槽垂直面相交，楔形環槽與滑桿同軸，矩形框內部遠離第一轉軸的端面固定連接壓力傳感器，最外端測量圓環外端面至壓力傳感器測壓面的距離為d₁，最內端測量圓環內端面至矩形框靠近第一轉軸的內端面的距離為d₂，d₁與d₂之和小于一個楔形環槽的最大水平寬度，壓力傳感器測壓面至第一轉軸軸線的距離為L，矩形框下部對應第一圓環板上表面開有通孔，通孔內均設有頂出裝置，頂出裝置與楔形環槽一一對應并能與楔形環槽配合使測量圓環向第一轉軸的方向運動，第一殼體外圓柱面上固定連接顯示器、第一控制器、第二控制器，顯示器與壓力傳感器相連，第一控制器與數個電動伸縮桿相連，第二控制器與動力裝置相連。

如上所述的一種物理實驗向心力演示裝置，所述的頂出裝置包括第二圓環板，第二圓環板水平放置，第二圓環板外圓柱面與通孔內壁固定連接，第二圓環板內圓柱面滑動配合有頂桿，頂桿上端對應楔形環槽為楔形，頂桿側面與第二圓環板上表面通過彈簧連接，頂桿下端安裝有滾輪，滾輪外緣與第二圓環板接觸。

如上所述的一種物理實驗向心力演示裝置，所述的第一圓環板上表面對應頂出裝置的滾輪外緣開有淺圓環槽，淺圓環槽與第一圓環板同軸。

如上所述的一種物理實驗向心力演示裝置，所述的動力裝置包括變速電機，變速電機的角速度為ω₁，變速電機輸出端朝上，變速電機輸出端固定安裝有第一齒輪，第一轉軸上固定安裝有第二齒輪，第一齒輪與第二齒輪嚙合配合。

如上所述的一種物理實驗向心力演示裝置，所述的第一控制器可分別控制每一個電動伸縮桿。