一种向心力演示仪制造技术

本发明专利技术涉及物理实验教学教具领域，具体的说是一种向心力演示仪，包括机架、转轴、悬臂、传动装置、变速装置、变径装置、测力计和钢球，所述的转轴垂直安装在机架左侧，转轴上部设置有盲孔，盲孔底部设置有连通的台阶孔，台阶孔上设置有内螺纹，所述的悬臂靠近机架上表面垂直安装在转轴上，驱动转轴转动的传动装置位于机架下方，传动装置下方设置有变径装置，所述的测力计安装在悬臂的末端，所述的钢球位于悬臂内。本发明专利技术能够定量研究质量、转动半径和转速与向心力的关系，并且本发明专利技术无需停转便可改变质量、转动半径和转速，能够提高实验的精准度，降低实验误差，缩短实验时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及物理实验教学教具领域，具体的说是一种向心力演示仪。
技术介绍
已知，高中物理课本中，“向心力”是非常重要的知识点。在教学实践中，关于向心力的研究，特别是公式的得出是个教学难点，该公式的理论推导过程对学生来说过于抽象、不易理解，而开展的实验研究基本是用圆锥摆或类似的装置进行向心力粗略验证，缺乏科学性、准确性和可比性，实际效果不理想；而历年来教材中所采用的“向心力实验演示仪”也仅仅是半定量的。在现有技术中，申请日为2013.01.29，申请号为201320047446.0的一项中国专利；申请日为2010.11.03，申请号为201020598363.7的一项中国专利；申请日为2013.10.23，申请号为201320655617.8的一项中国专利；申请日为2014.03.20，申请号为201420126096.1的一项中国专利；申请日为2015.05.25，申请号为201520340466.6的一项中国专利；均存在以下一种或几种不足：1.只能定性研究向心力，不能定量研究；2.通过电机驱动，虽能实现变速，但在停电时不能工作，使用范围受到限制；3.进行试验时不能一次性测出所有数据，需停转更换试验条件，如质量；4.对于手动转动的装置，转速易受干扰，造成实验误差较大。针对以上问题，本专利技术提供一种向心力演示仪，采用传统的机械手摇提供动力输入，本专利技术设置有飞轮，可以克服转速不稳的缺陷，无电机驱动且设置有发电机，能够在停电或光线较暗的环境中工作，使用不受限制，采用变量控制法，可一次性测量多个变量的多个数据，无需停转，能够提高实验的精准度，降低实验误差，缩短实验时间。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种向心力演示仪，能够定量研究质量、转动半径和转速与向心力的关系，并且本专利技术无需停转便可改变质量、转动半径和转速，能够提高实验的精准度，降低实验误差，缩短实验时间。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：本专利技术所述的一种向心力演示仪，包括机架、转轴、悬臂、传动装置、变速装置、变径装置、测力计和钢球，所述的机架左侧设置有调节孔，调节孔附近设置有刻度，所述的转轴垂直安装在机架左侧，所述的悬臂靠近机架上表面垂直安装在转轴上，驱动转轴转动的传动装置位于机架下方，传动装置下方设置有变径装置，所述的测力计安装在悬臂的末端，所述的钢球位于悬臂内。所述的转轴上部设置有盲孔，盲孔底部设置有连通的台阶孔，台阶孔上设置有内螺纹，位于机架下方的转轴设置有花键轴，当转轴转动时，可将钢球从盲孔内投入，钢球从台阶孔出来并进入悬臂内，通过增加钢球的数量来改变做圆周运动的钢球的质量。所述的悬臂为圆管，悬臂的右侧设置有凸块，凸块上设置有内外连通的十字槽，悬臂左端面设置有带外螺纹的台阶，悬臂左侧十字槽内设置有销钉，悬臂右侧设置有出口，出口处安装有塞块，实验结束后，取下塞块，钢球可从出口处取出，悬臂内设置有圆盘，圆盘上设置有与十字槽相对应的十字滑块，十字滑块在十字槽内滑动，通过改变圆盘与转轴之间的距离，可改变钢球的转动半径。所述的传动装置包括轴、摇把和摩擦轮，所述的轴安装在机架的右侧，摇把通过锥齿轮驱动轴转动，轴上设置有带轮，所述的摩擦轮为锥顶朝下布置的锥形，摩擦轮设置有花键孔，摩擦轮滑动安装在转轴的花键轴上，带轮通过皮带带动摩擦轮转动，摩擦轮带动转轴转动并可沿转轴上下滑动。所述的变速装置包括固定架、伸缩杆、弹簧、套环和调节螺钉，固定架位于摩擦轮下方并固定在机架上，固定架上设置有U形开口，U形开口的圆弧部分的轴线与转轴同轴布置，沿U形开口的侧壁上设置有若干安装孔，所述的伸缩杆安装在安装孔内，安装孔内还设置有弹簧，伸缩杆与摩擦轮接触，摩擦轮上下滑动可带动伸缩杆做伸缩运动，伸缩杆的顶部为半球形，伸缩杆顶部设置有台阶，伸缩杆上设置有螺纹连接的L形固定架，L形固定架与台阶之间设置有轴承，轴承安装在伸缩杆上，皮带位于L形固定架、轴承和摩擦轮形成的空间内，L形固定架可保持皮带所处的平面位置不变，轴承可减少皮带的摩擦，所述的套环位于摩擦轮的上端面并套在转轴上，所述的调节螺钉位于调节孔内，调节螺钉与套环之间设置有拨叉，调节螺钉与拨叉之间通过螺纹连接，调节螺钉与机架之间连接有调节弹簧，摩擦轮下方设置有弹簧，套环、拨叉、调节螺钉和弹簧用以调节摩擦轮的上下位置，通过改变摩擦轮的上下位置实现变转速；所述的变径装置包括圆环和绳，圆环套在转轴的上部，绳的一端与圆环相连接，绳的另一端穿过销钉与十字滑块相连接，圆环上端面设置有向外的凸台，凸台外部设置有触摸环，触摸环相对圆环自由转动，避免调整圆环时对转速造成干扰，圆环内部设置有圆环槽，圆环槽内设置有摩擦片，在绳和向心力的作用下，圆环上下移动可带动圆盘左右移动，以实现半径的变化。优选的，本专利技术还包括发电机和灯泡，发电机安装在机架的下方，轴通过锥齿轮驱动发电机发电，发电机与灯泡通过电线连接，灯泡通过支架安装在机架上，在光线较暗的教室，可以通过发电机发电，进行照明。优选的，所述的传动装置还包括飞轮，飞轮安装在带轮下方，飞轮可使动力输入匀速。优选的，所述的悬臂由透明的工程材料制成，悬臂沿长度方向设置有刻度，从外部可直观的观察圆盘和钢球的位置，便于调节和记录转动半径。优选的，所述的测力计包括控制器和压力传感器，压力传感器安装在圆盘上，控制器上设置有显示器，通过测力计能够直观的观察向心力的大小，便于进行定量实验。优选的，所述的钢球由经过磁化的钢制成，可将吸附在一起的钢球看做一个整体，重心处在钢球球心连线的中点。优选的，所述的皮带的横截面为圆形，皮带由橡胶制成，由于橡胶具有高弹性的特点，所以皮带能够紧贴摩擦轮。本专利技术的有益效果是：本专利技术能够定量研究质量、转动半径和转速与向心力的关系，并且本专利技术无需停转便可改变质量、转动半径和转速，能够提高实验的精准度，降低实验误差，缩短实验时间。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步说明。图1是本专利技术的主视图；图2是本专利技术的悬臂的主视图；图3是图2的左视图；图4是图2的断面图；图5是本专利技术的圆盘的主视图；图6是图5的左视图；图7是本专利技术的传动装置的主视图；图8是本专利技术的变速装置的俯视图；图9是图8的部分剖视图；图10是图1的A-A剖视图；图11是图1的B向视图；图12是本专利技术的变径装置的剖视图；图中：机架1、转轴2、盲孔201、台阶孔202、悬臂3、圆管301、凸块302、十字槽303、台阶304、销钉305、塞块306、圆盘307、十字滑块308、传动装置4、轴401、摇把402、带轮403、摩擦轮404、皮带405、飞轮406、变速装置5、固定架501、伸缩杆502、弹簧503、L形固定架504、轴承505、套环506、拨叉507、调节螺钉508、调节弹簧509、变径装置6、圆环601、触摸环602、摩擦片603、测力计7、钢球8、发电机9、灯泡10。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图和具体实施方式，进一步阐述本专利技术。如图1所示，本专利技术所述的一种向心力演示仪，包括机架1、转轴2、悬臂3、传动装置4、变速装置5、变径装置6、测力计7和钢球8，所述的机架1左侧设置有调节孔，调节孔附近设置有刻度，所述的转轴2垂直安装在机架1左侧，所述的悬臂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种向心力演示仪，其特征在于：包括机架(1)、转轴(2)、悬臂(3)、传动装置(4)、变速装置(5)、变径装置(6)、测力计(7)和钢球(8)，所述的机架(1)左侧设置有调节孔，调节孔附近设置有刻度，所述的转轴(2)垂直安装在机架(1)左侧，所述的悬臂(3)靠近机架(1)上表面垂直安装在转轴(2)上，驱动转轴(2)转动的传动装置(4)位于机架(1)下方，传动装置(4)下方设置有变径装置(6)，所述的测力计(7)安装在悬臂(3)的末端，所述的钢球(8)位于悬臂(3)内；其中：所述的转轴(2)上部设置有盲孔(201)，盲孔(201)底部设置有连通的台阶孔(202)，台阶孔(202)上设置有内螺纹，位于机架(1)下方的转轴(2)设置有花键轴；所述的悬臂(3)为圆管(301)，悬臂(3)的右侧设置有凸块(302)，凸块(302)上设置有内外连通的十字槽(303)，悬臂(3)左端面设置有带外螺纹的台阶(304)，悬臂(3)左侧十字槽(303)内设置有销钉(305)，悬臂(3)右侧设置有出口，出口处安装有塞块(306)，悬臂(3)内设置有圆盘(307)，圆盘(307)上设置有与十字槽(303)相对应的十字滑块(308)；所述的传动装置(4)包括轴(401)、摇把(402)和摩擦轮(404)，所述的轴(401)安装在机架(1)的右侧，摇把(402)通过锥齿轮驱动轴(401)转动，轴(401)上设置有带轮(403)，所述的摩擦轮(404)为锥顶朝下布置的锥形，摩擦轮(404)设置有花键孔，摩擦轮(404)滑动安装在转轴(2)的花键轴上，带轮(403)通过皮带(405)带动摩擦轮(404)转动；所述的变径装置(6)包括圆环(601)和绳，圆环(601)套在转轴(2)的上部，绳的一端与圆环(601)相连接，绳的另一端穿过销钉(305)与十字滑块(308)相连接，圆环(601)上端面设置有向外的凸台，凸台外部设置有触摸环(602)，圆环(601)内部设置有圆环槽，圆环槽内设置有摩擦片(603)。...

【技术特征摘要】
1.一种向心力演示仪，其特征在于：包括机架(1)、转轴(2)、悬臂(3)、传动装置(4)、变速装置(5)、变径装置(6)、测力计(7)和钢球(8)，所述的机架(1)左侧设置有调节孔，调节孔附近设置有刻度，所述的转轴(2)垂直安装在机架(1)左侧，所述的悬臂(3)靠近机架(1)上表面垂直安装在转轴(2)上，驱动转轴(2)转动的传动装置(4)位于机架(1)下方，传动装置(4)下方设置有变径装置(6)，所述的测力计(7)安装在悬臂(3)的末端，所述的钢球(8)位于悬臂(3)内；其中：所述的转轴(2)上部设置有盲孔(201)，盲孔(201)底部设置有连通的台阶孔(202)，台阶孔(202)上设置有内螺纹，位于机架(1)下方的转轴(2)设置有花键轴；所述的悬臂(3)为圆管(301)，悬臂(3)的右侧设置有凸块(302)，凸块(302)上设置有内外连通的十字槽(303)，悬臂(3)左端面设置有带外螺纹的台阶(304)，悬臂(3)左侧十字槽(303)内设置有销钉(305)，悬臂(3)右侧设置有出口，出口处安装有塞块(306)，悬臂(3)内设置有圆盘(307)，圆盘(307)上设置有与十字槽(303)相对应的十字滑块(308)；所述的传动装置(4)包括轴(401)、摇把(402)和摩擦轮(404)，所述的轴(401)安装在机架(1)的右侧，摇把(402)通过锥齿轮驱动轴(401)转动，轴(401)上设置有带轮(403)，所述的摩擦轮(404)为锥顶朝下布置的锥形，摩擦轮(404)设置有花键孔，摩擦轮(404)滑动安装在转轴(2)的花键轴上，带轮(403)通过皮带(405)带动摩擦轮(404)转动；所述的变径装置(6)包括圆环(601)和绳，圆环(601)套在转轴(2)的上部，绳的一端与圆环(601)相连接，绳的另一端穿过销钉(305)与十字滑块(308)相连接，圆环(601)上端面设置有向外的凸台，凸台外部设置有触摸环(602)，圆环(601)内部设置有圆环槽，圆环槽内设置有摩擦片(603)。2.根据权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：李学超，陈昌兆，王兵，曲忠伟，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34