[發明專利]一種基于數據探究向心力大小決定因素的實驗裝置

在審

• 申請號: 202010118285.4
• 申請日: 2020-02-26
• 公開（公告）號: CN111047951A
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 劉國瑞;林羅軍;張文堂
• 申請（專利權）人: 劉國瑞
• 主分類號: G09B23/10
• 分類號: G09B23/10
• 代理公司: 威?？菩菍＠聞账?37202
• 代理人: 于濤

本發明涉及中學物理實驗設備技術領域，具體地說是一種基于數據探究向心力大小決定因素的實驗裝置，其設有方形支架和支腿，方形支架上方的左右兩側分別設有豎直桿，豎直桿的上端經橫梁相連接，特征在于方形支架上設有支撐桿，橫梁正下方的支撐桿側面設有驅動電機，驅動電機的機座側面與支撐桿側面相連接，驅動電機的輸出軸伸出支撐桿上方并與轉桿相連接，所述的轉桿上方以驅動電機輸出軸為原點，原點處的轉桿上設有定滑輪，原點左側的轉桿上設有半徑標尺，半徑標尺上方設有透明滑槽，滑槽內設有拉力球，拉力球經拉繩穿過定滑輪與拉力計相連接，拉力計側面的橫梁上設有轉速表，具有結構簡單、使用效果好、便于學生理解和掌握向心力公式等優點。

技術領域

本發明涉及中學物理實驗設備技術領域，具體地說是一種結構簡單、使用效果好、便于學生理解和掌握向心力公式的基于數據探究向心力大小決定因素的實驗裝置。

背景技術

眾所周知，“向心力”是現代物理學科的必修課，在初中便有所涉獵，高中更是要進行深入研究，在大學中同樣是研究重點，物理教學中，實驗研討式教學相比于填鴨式教學更能夠讓學生深刻的理解和掌握所學知識，實驗中可以充分讓同學們參與進來，每個學習小組都可以親自實驗并進行討論。

目前，在物理教科書有關向心力的章節中，學生在利用牛頓第二定律得出向心力的表達式后，有個驗證性實驗：用圓錐擺粗略驗證向心力的表達式，該實驗在實際操作中有以下幾處不妥:1.在具體操作中很難使小球沿紙上的某個圓周運動，小球大多作橢圓運動；2.球在圓周運動時，與紙面間存在一定的距離，無法確定究竟在哪個圓周上運動，半徑r的測量誤差大；3.在圓錐擺中小球距離懸點的豎直高度h不好確定，h的測量誤差大；現在實驗室中常用的手搖式向心力演示儀，且只能目測力的大小,這樣驗證向心力的表達式，誤差較大。

發明內容

本發明的目的是解決上述現有技術的不足，提供一種結構簡單、使用效果好、便于學生理解和掌握向心力公式的基于數據探究向心力大小決定因素的實驗裝置。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種基于數據探究向心力大小決定因素的實驗裝置，設有方形支架和支腿，方形支架的四邊分別與支腿相連接，支腿支撐方形支架，方形支架上方的左右兩側分別設有豎直桿，豎直桿的下端與方形支架相連接，豎直桿的上端經橫梁相連接，其特征在于所述的方形支架上設有支撐桿，支撐桿設在方形支架的上方，所述的橫梁正下方的支撐桿側面設有驅動電機，驅動電機的機座側面與支撐桿側面相連接，所述的驅動電機的輸出軸設在上方，驅動電機的輸出軸伸出支撐桿上方并與轉桿相連接，所述的轉桿上方以驅動電機輸出軸為原點，原點處的轉桿上設有定滑輪，所述的定滑輪經連接座與轉桿相連接，原點左側的轉桿上設有半徑標尺，半徑標尺上設有標識刻度，驅動電機輸出軸為標識刻度的0點，所述的半徑標尺上方設有透明滑槽，滑槽的右端呈封閉狀，滑槽內設有拉力球，拉力球經拉繩穿過定滑輪與橫梁上設有的拉力計相連接，拉力計側面的橫梁上設有轉速表，通過驅動電機帶動轉桿轉動進而直觀看出拉力計示數、拉力球轉動半徑和轉速表示數，最終實現對向心力公式的探究。

本發明所述的原點右側的轉桿上設有配重塊，通過配重塊實現轉桿的水平。

本發明所述的豎直桿上設有標識刻度，豎直桿側面設有鎖緊螺栓，鎖緊螺栓穿過豎直桿與方形支架相連接，通過鎖緊螺栓調節豎直桿與方形支架之間的高度，繼而使轉桿兩側處于豎直桿的同一刻度。

本發明所述的豎直桿側面設有控制器，所述的控制器經導線與驅動電機相連接，通過控制器控制驅動電機的轉速，進而驗證不同轉速下的向心力公式的探究。

本發明所述的驅動電機的輸出軸上設有支撐座，轉桿經支撐座與驅動電機的輸出軸相連接，增大了轉桿的穩定性。

本發明所述的連接座經調節桿與定滑輪相連接，所述的調節桿的兩端分別與連接座和定滑輪相鉸接，通過轉動調節桿調節定滑輪的最低點位置，進而實現拉力球的拉力繩受力水平。