一种新型定量验证动量矩守恒定律实验仪制造技术

本发明专利技术涉及一种新型定量验证动量矩守恒定律实验仪，包括射击枪底座、射击枪支撑柱、射击枪、自由转动盘、子弹腔、光电门固定盘、上下轮轴固定柱、自由转动轴、轮轴固定柱支撑腿和电控箱；射击枪底座下设置有调平支撑腿，射击枪底座上设有平衡锤；射击枪支撑柱采用支撑柱固定螺丝固定在射击枪底座上，在射击枪的射击枪管的对应位置采用射击枪管固定螺丝螺固在射击枪支撑柱上。本发明专利技术的有益效果是：本发明专利技术整体构思新颖、结构巧妙，采用射击枪杆撞击子弹并获得一个较大动量，再进入自由转动盘边缘固定的子弹腔，使之自由转动盘获得一个动量矩，这个动量矩还包括子弹本身，实质上是验证了质点组动量矩守恒定律的正确性。

【技术实现步骤摘要】
一种新型定量验证动量矩守恒定律实验仪
本专利技术属于物理学力学范畴，具体涉及一种新型定量验证动量矩守恒定律实验仪。
技术介绍
目前，所有实验室或市面上销售的验证角动量守恒实验仪，无非三种类型：其一，手推式，即是用手将手握柄拉下时，转动连杆与钢球距转轴距离最大(状态1)，人为让转动连杆与钢球快速转动，然后，用手抓住握柄上推，使转动连杆与钢球距转轴距离减小(状态2)，状态1较状态2转动系统转动惯量大，由于转动系统合外力矩为零，角动量守恒，所以末状态(状态2)转动系统角速度增大，即转速加快；其二，演示角动量守恒的方法是：一人坐在椅子上两只手拿上哑铃，让椅子转动起来，通过伸缩两只拿着哑铃手的臂来演示椅子转动的快慢，即若两只臂伸展转动变慢，两只手臂缩回转动加块；第三，一人站在一能够自由转动的转盘上，手举以能够自由转动的转轮，然后，转动被举起的转轮，自由转盘就会产生与转轮转动方向相反的转动。如上三种均为演示实验仪，本人于2016年9月28日已经申请了专利号ZL201510918878.8的“一种角动量守恒演示与定量测定实验仪”的专利技术专利，该实验仪既可以通过演示，又能够定量测量来证明角动量守恒的实验仪器，随后又对该专利相关部位进行了必要改进，又于2017年6月7日报送申请“新型角动量守恒演示与定量测定实验仪”的专利技术专利。根据教学的需要，尽管动量矩就是角动量，但是自前本人的两个实验仪专利均不能形象地演示和定量测量质点组动量矩守恒定律。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中的不足，提供一种新型定量验证动量矩守恒定律实验仪。这种新型定量验证动量矩守恒定律实验仪，包括射击枪底座、射击枪支撑柱、射击枪、自由转动盘、子弹腔、光电门固定盘、上下轮轴固定柱、自由转动轴、轮轴固定柱支撑腿和电控箱；射击枪底座下设置有调平支撑腿，射击枪底座上设有平衡锤；射击枪支撑柱采用支撑柱固定螺丝固定在射击枪底座上，在射击枪的射击枪管的对应位置采用射击枪管固定螺丝螺固在射击枪支撑柱上；射击枪管内部设置有射击枪杆，射击枪管后端设置有对射击枪杆产生强弹性力的射击枪杆弹簧，射击枪杆与射击枪杆弹簧后端均固定在射击枪杆后盖相应的固定位置上，射击枪杆弹簧前端与射击枪支撑柱左侧平面固定连接；射击枪杆后盖后端固定有射击枪后盖拉手，拉动射击枪后盖拉手之前子弹置于射击枪管内并位于射击枪杆前端；射击枪杆中心线与子弹腔中心线在一条直线上，子弹腔固定在自由转动盘边缘，子弹腔中心线与自由转动盘相切，即子弹腔质心到转轴距离就是自由转动盘的半径；自由转动盘采用转动盘卡圈与自由转动轴螺卡接在一起，自由转动轴内套在上轮轴和下轮轴中间，自由转动盘与自由转动轴可在上轮轴和下轮轴中间自由转动；上轮轴和下轮轴分别固定在上下轮轴固定柱上，在上下轮轴固定柱的上表面设置有光电门固定盘，在光电门固定盘边缘相差90°位置分别固定有第一光电门与第二光电门；在自由转动盘下端落后于第一光电门的30°位置安装有挡光杆。作为优选：子弹腔外设有子弹腔外壳，子弹腔外壳内设有子弹终腔，子弹腔入口处设置有子弹腔弹簧片。作为优选：在上下轮轴固定柱下方平均圆周设置三个轮轴固定柱支撑腿，在轮轴固定柱支撑腿中间设置支撑腿上下调节螺圈。作为优选：自由转动盘通过光电门信息传输线连接电控箱，电控箱上设置有电控箱电源开关、电源指示灯、时间显示屏以及电缆总线。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术在定量验证动量矩守恒定律过程中，能够更加明确地帮助同学理解动量矩概念以及质点组动量矩守恒定律的物理含义。(2)本专利技术整体构思新颖、结构巧妙，采用射击枪杆撞击子弹并获得一个较大动量，再进入自由转动盘边缘固定的子弹腔，使之自由转动盘获得一个动量矩，这个动量矩还包括子弹本身，实质上是验证了质点组动量矩守恒定律的正确性。(3)本专利技术不同于市场、实验室内已有以及本人前期所专利技术的演示与定量测量实验仪的结构特点，它能够解决在教学中只能口头表达而无法演示和定量测量质点组动量矩(角动量)，进而验证动量矩守恒定律。(4)本专利技术采用了弹簧对射击枪杆产生巨大弹力，让射机枪杆产生巨大冲量，使子弹获得巨大动量，再射进子弹腔，使自由转动盘获得动量矩(角动量)，是一种独特的新思维构想模式。(5)自由转动盘采用转动轴在上下轮轴内自由转动，这种转动阻力可以忽略不计，使自由转动盘能够在水平面上自由转动，满足了动量矩守恒定律成立的条件，即合外力为零。(6)自由转动盘获得角速度的测量方法，采用了在自由转动盘下端靠近子弹腔附近固定挡光杆对在光电门固定盘上相隔90°(π/2)固定的两个光电门转动挡光来获得自由转动盘转过90°(π/2)所用时间，该时间可以在电控箱的时间显示屏上读出来。附图说明图1为实验仪整体结构正视图；图2为轮轴固定柱、轮轴、光电门固定盘与光电门俯视图；图3为子弹正视图以及子弹腔正视与左视图；图4为测量子弹速度方法图；图5为子弹射出前瞬间相关环节示意图；图6为射击枪杆弹簧、射击枪杆与后盖左视和正视图；图7为射击枪杆、子弹与转动盘俯视图；图8为子弹射进子弹腔后自由转动盘转过超过π/2(90°)俯视图；图9为电控箱正视图。附图标记说明：1、射击枪底座，1-1、调平支撑腿，1-2、支撑柱固定螺丝，1-3、平衡锤，2、射击枪支撑柱，2-1、射击枪管固定螺丝，3、射击枪，3-1、射击枪管，3-2、射击枪杆弹簧；3-3、射击枪后盖拉手，3-30、射击枪杆后盖，3-4、射击枪杆；4、自由转动盘，4-1、挡光杆，5、子弹腔，5-0、子弹，5-1、子弹腔外壳，5-2、子弹终腔，5-3、子弹腔弹簧片，6、光电门固定盘，6-1、第一光电门，6-2、第二光电门，6-3、光电门信息传输线，7、上下轮轴固定柱，7-1、上轮轴，7-2、下轮轴，8、自由转动轴，8-1、转动盘卡圈，9、轮轴固定柱支撑腿，9-1、支撑腿上下调节螺圈，10、电控箱，10-1、电控箱电源开关，10-2、电源指示灯，10-3、时间显示屏,10-4、电缆总线。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本专利技术。应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以对本专利技术进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本专利技术权利要求的保护范围内。所述新型定量验证动量矩守恒定律实验仪包括：射击枪底座1、射击枪支撑柱2、射击枪3、自由转动盘4、子弹腔5、光电门固定盘6、上下轮轴固定柱7、自由转动轴8、轮轴固定柱支撑腿9、电控箱10。射击枪底座1下设置有三个调平支撑腿1-1，射击枪底座1上设有平衡锤1-3，用来平衡稳定射机枪装置，以保证实验过程稳定性。射击枪支撑柱2采用支撑柱固定螺丝1-2固定在射击枪底座1上，在射击枪管3-1的对应位置采用射击枪管固定螺丝2-1螺固在射击枪支撑柱2上。射击枪管3-1内部设置有射击枪杆3-4，射击枪管3-1后端设置有对射击枪杆3-4产生极强弹性力的射击枪杆弹簧3-2，射击枪杆3-4与射击枪杆弹簧3-2后端均固定在射击枪杆后盖3-30相应的固定位置上，射击枪杆弹簧3-2前端与射击枪支撑柱2左侧平面固定连接。射击枪杆后盖3-30后端固定有射击枪后盖拉手3-3，用手拉射击枪后盖拉手3-3，射击枪后盖拉手3-3会带动射击枪杆后盖3-30，射击枪杆后盖3-30会本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型定量验证动量矩守恒定律实验仪，其特征在于：包括射击枪底座(1)、射击枪支撑柱(2)、射击枪(3)、自由转动盘(4)、子弹腔(5)、光电门固定盘(6)、上下轮轴固定柱(7)、自由转动轴(8)、轮轴固定柱支撑腿(9)和电控箱(10)；射击枪底座(1)下设置有调平支撑腿(1‑1)，射击枪底座(1)上设有平衡锤(1‑3)；射击枪支撑柱(2)采用支撑柱固定螺丝(1‑2)固定在射击枪底座(1)上，在射击枪(3)的射击枪管(3‑1)的对应位置采用射击枪管固定螺丝(2‑1)螺固在射击枪支撑柱(2)上；射击枪管(3‑1)内部设置有射击枪杆(3‑4)，射击枪管(3‑1)后端设置有对射击枪杆(3‑4)产生强弹性力的射击枪杆弹簧(3‑2)，射击枪杆(3‑4)与射击枪杆弹簧(3‑2)后端均固定在射击枪杆后盖(3‑30)相应的固定位置上，射击枪杆弹簧(3‑2)前端与射击枪支撑柱(2)左侧平面固定连接；射击枪杆后盖(3‑30)后端固定有射击枪后盖拉手(3‑3)，拉动射击枪后盖拉手(3‑3)之前子弹(5‑0)置于射击枪管(3‑1)内并位于射击枪杆(3‑4)前端；射击枪杆(3‑4)中心线与子弹腔(5)中心线在一条直线上，子弹腔(5)固定在自由转动盘(4)边缘，子弹腔(5)中心线与自由转动盘(4)相切，即子弹腔(5)质心到转轴距离就是自由转动盘(4)的半径；自由转动盘(4)采用转动盘卡圈(8‑1)与自由转动轴(8)螺卡接在一起，自由转动轴(8)内套在上轮轴(7‑1)和下轮轴(7‑2)中间，自由转动盘(4)与自由转动轴(8)可在上轮轴(7‑1)和下轮轴(7‑2)中间自由转动；上轮轴(7‑1)和下轮轴(7‑2)分别固定在上下轮轴固定柱(7)上，在上下轮轴固定柱(7)的上表面设置有光电门固定盘(6)，在光电门固定盘(6)边缘相差90°位置分别固定有第一光电门(6‑1)与第二光电门(6‑2)；在自由转动盘(4)下端落后于第一光电门(6‑1)的30°位置安装有挡光杆(4‑1)。...

【技术特征摘要】
1.一种新型定量验证动量矩守恒定律实验仪，其特征在于：包括射击枪底座(1)、射击枪支撑柱(2)、射击枪(3)、自由转动盘(4)、子弹腔(5)、光电门固定盘(6)、上下轮轴固定柱(7)、自由转动轴(8)、轮轴固定柱支撑腿(9)和电控箱(10)；射击枪底座(1)下设置有调平支撑腿(1-1)，射击枪底座(1)上设有平衡锤(1-3)；射击枪支撑柱(2)采用支撑柱固定螺丝(1-2)固定在射击枪底座(1)上，在射击枪(3)的射击枪管(3-1)的对应位置采用射击枪管固定螺丝(2-1)螺固在射击枪支撑柱(2)上；射击枪管(3-1)内部设置有射击枪杆(3-4)，射击枪管(3-1)后端设置有对射击枪杆(3-4)产生强弹性力的射击枪杆弹簧(3-2)，射击枪杆(3-4)与射击枪杆弹簧(3-2)后端均固定在射击枪杆后盖(3-30)相应的固定位置上，射击枪杆弹簧(3-2)前端与射击枪支撑柱(2)左侧平面固定连接；射击枪杆后盖(3-30)后端固定有射击枪后盖拉手(3-3)，拉动射击枪后盖拉手(3-3)之前子弹(5-0)置于射击枪管(3-1)内并位于射击枪杆(3-4)前端；射击枪杆(3-4)中心线与子弹腔(5)中心线在一条直线上，子弹腔(5)固定在自由转动盘(4)边缘，子弹腔(5)中心线与自由转动盘(4)相切，即子弹腔(5)质心到转轴距离就是自由转动盘(4)的半径；自由转动盘(4...

【专利技术属性】
技术研发人员：张锐波，
申请(专利权)人：浙江大学城市学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33