一种旋转可变抛物线演示的方法技术

本发明专利技术公开了一种旋转可变抛物线演示的方法，主要由水、染色煤油、装水扁方盒、电动机、电源、台桌及手机构成，其特征是：电动机转轴固定一塑料转盘，装水扁方盒插入塑料转盘的槽中固定，一轻质直杆的一端垂直于装水扁方盒且固定在塑料转盘上，另一端固定手机；所述装水扁方盒为透明树脂板制成的顶部有孔的扁方盒，装水扁方盒的一个侧面刻有网格，在装水扁方盒中装入一定量水与染色煤油，用胶塞插入方盒孔使装水扁方盒密封；演示时装水扁方盒与手机以相同角速度随电动机一起旋转，观察对应转速下的装水扁方盒中的染色煤油液面，探究旋转液面抛物线方程规律，及探究同步旋转的两不相溶液体的界面规律。制造成本低、易制作、效果明显。

A method of demonstrating revolving parabola

The invention discloses a method for demonstrating a rotating variable parabola, which is mainly composed of water, dyed kerosene, water flat box, motor, power supply, table and mobile phone. The method is characterized in that the rotating shaft of the motor is fixed with a plastic rotating disk, the water flat box is inserted into the slot of the plastic rotating disk, and one end of a light straight rod is perpendicular to the loading. The water flat square box is made of transparent resin plate and has a flat square box with a hole on the top. One side of the water flat square box is engraved with a grid. A certain amount of water and dyed kerosene are loaded into the water flat box, and the water flat square box is sealed by a rubber plug inserted into the hole of the square box. The dyed kerosene level in the water-filled square box at the corresponding rotating speed was observed, and the parabolic equation of the rotating liquid level was explored, and the interfacial law of the two non-aqueous phase was also explored. The manufacturing cost is low, the production is easy to manufacture and the effect is obvious.

【技术实现步骤摘要】
一种旋转可变抛物线演示的方法
本专利涉及演示一种旋转可变抛物线的演示，属于大学数理实验仪器领域。
技术介绍
在大学物理课与高等数学课中经常用到旋转抛物线的概念，特别对初学力学课程的大学生，对旋转液体的液面为抛物面的证明是有一定难度的，理解困难，本专利专利技术人也在文献[1]中给出了系列研究，缺少相应的一些演示实验，现有技术主要用牛顿水桶实验来研究，由于液体的粘滞使旋转的液体达到同一角速度花的时间较长，观察也是比较困难，也缺少同步旋转的两不相溶液体的界面（界线）规律的实验演示，到目前没有对这一问题给出更好可信定性与定量演示实验，如何实现演示内容丰富，视觉效果明显，可信的演示实验仪器与方法，本专利就要解决这个问题。本专利是在国家自然基金项目（项目号：11405092）、黑龙江省省属高等学校基本业务费科研项目（项目号：135209251）、黑龙江省高等学校教改与应用项目（项目号：SJGY20170385）及齐齐哈尔市科学技术项目（项目号：GYGG-201423）的支持下完成的（专利技术人阚宏泽为齐齐哈尔中学学生）。参考文献：[1].梁法库.开拓一道力学题[J]《大学物理》：1987年10期。
技术实现思路
本专利是解决课堂或课下用的一种旋转可变抛物线演示的方法，着重是通过装水扁方盒与手机在电动机驱动下以同一角速度旋转，实现动态可变抛物线的技术与方法。本专利技术方案：一种旋转可变抛物线演示的方法，主要由水、染色煤油、装水扁方盒、电动机、电源、台桌及手机构成，其特征是：电动机通过电动机固定套固定在绝缘的台桌的面板上，所述电动机固定套为铁板材料制成，电动机转轴固定一塑料转盘，所述塑料转盘为有过转轴的与装水扁方盒相匹配的槽，装水扁方盒插入塑料转盘的槽中固定，装水扁方盒的中心轴与电动机转轴在同一直线上；一轻质直杆的一端垂直于装水扁方盒且固定在塑料转盘上，另一端固定手机（至少具有具有照相、录像、声控与防抖动功能的智能手机），确保装水扁方盒在手机摄像范围内（手机正对装水扁方盒）；所述装水扁方盒为透明树脂板（透明塑料板）制成的顶部有孔的扁方盒，装水扁方盒的一个侧面（正对手机的一侧面）刻（印）有网格（图纸方格），在装水扁方盒中装入一定量水（为装水扁方盒的内空间1/4~1/2）与少许染色煤油（在水面形成薄层是为了便于观察水的表面，也可以只用水，不加少许染色煤油），或者在装水扁方盒中装入为装水扁方盒的内空间1/4的水与为装水扁方盒的内空间1/4的染色煤油，用胶塞插入方盒孔使装水扁方盒密封；所述台桌的面板打有两个通孔用于带绝缘表皮的导线穿过，电动机与固定在台桌的面板上的电源通过带绝缘表皮的导线和变速开关连接；演示时候，打开手机为录像或者拍照状态（也可以启用直播功能），调节装水扁方盒处在手机的摄像范围内，闭合变速开关，装水扁方盒与手机以相同角速度随电动机一起旋转，变速开关调节电动机转速，1）在装水扁方盒中装入一定量水（为装水扁方盒的内空间1/4~1/2）与少许染色煤油（在水面形成薄层）的情况下，可以观察到对应转速下的装水扁方盒中的染色煤油液面（也就是观察染色煤油液面与装水扁方盒刻有网格的侧面在相同高度对应的位置），通过摄取的液面图像读取数据，进行数据拟合、分析、探究抛物线方程；2）同理，在装水扁方盒中装入为装水扁方盒的内空间1/4的水与为装水扁方盒的内空间1/4的染色煤油的情况下，可以同时观察到对应转速下的装水扁方盒中的染色煤油上液面（也就是观察染色煤油上液面与装水扁方盒刻有网格的侧面在相同高度对应的位置）和与水面相接处的染色煤油下液面（也就是观察染色煤油下液面与装水扁方盒刻有网格的侧面在相同高度对应的位置），通过摄取的染色煤油上液面与染色煤油下液面对应在装水扁方盒刻有网格的侧面对应的位置，读取数据，进行数据拟合、分析、探究不相容液体界面（界线）方程规律；3）比较在相同角速度下演示实验1）与2）的液面、界面方程。对于装水扁方盒中液体的液面为抛物线的证明：液面液体微元受力分析，支持力，重力，建立水平径向为轴正向，竖直向上为轴正向列得方程联立得出选择桶底为坐标原点，为抛物线顶点到桶底的距离。本专利与现有技术相比的有益之处在于：1.由于装水采用了扁方盒消除了以往旋转水桶中的液体主要靠粘滞力旋转的不足，可以缩短液体达到以同一角速度旋转所需的时间；2.采用摄像设备与被摄像的液体以相同的角速度旋转，取代的以往用频闪照相获取图像，也反映在手机上摄取的相对旋转液体静止的图像；3.在扁方盒侧面有作图网格，可以进行数据读取、拟合，得出旋转抛物线规律；4.可以观察同步旋转的两不相溶液体的界面（界线）规律。是一很好的启发性强的演示实验仪器与方法，构思巧妙，结构简单，易于实施，操作方便，视觉效果明显。附图说明附图1为本专利技术结构示意图。其中：1.电动机，2.电机固定套，3.台桌，4.塑料转盘，5.装水扁方盒，6.电源，7.导线，8.手机,9.旋转液面（液面在装水扁方盒刻有网格的侧面对应的位置线），10.变速开关具体实施方式如附图：一种旋转可变抛物线演示的方法，主要由装水扁方盒5、电动机1、电源6、台桌3及手机8构成，其特征是：电动机1通过电动机固定套2固定在绝缘的台桌3的面板上，所述电动机固定套2为铁板材料制成，电动机1转轴固定一塑料转盘4，所述塑料转盘4为有过转轴的与装水扁方盒5相匹配的槽，装水扁方盒5插入塑料转盘4的槽中固定，装水扁方盒5的中心轴与电动机1转轴在同一直线上；一轻质直杆的一端垂直于装水扁方盒5且固定在塑料转盘4上，另一端固定手机8（具有照相、录像与声控功能等），确保装水扁方盒5在手机8摄像范围内（手机8正对装水扁方盒5）；所述装水扁方盒5为透明树脂板（透明塑料板）制成的顶部有孔的扁方盒，装水扁方盒5的一个侧面（正对手机8的一侧面）刻（印）有网格（图纸方格），装水扁方盒5的两个侧面间距在1~3mm，在装水扁方盒5中装入一定量水（为装水扁方盒5的内空间1/4~1/2）与少许染色煤油（在水面形成薄层），或者在装水扁方盒5中装入为装水扁方盒5的内空间1/4的水与为装水扁方盒5的内空间1/4的染色煤油，用胶塞插入方盒孔使装水扁方盒5密封；所述台桌3的面板打有两个通孔用于带绝缘表皮的导线7穿过，电动机1与固定在台桌3的面板上的电源6通过带绝缘表皮的导线7和变速开关10连接；演示时候，打开手机8为录像或者拍照状态（也可以启用直播功能与学生手机或者多媒体设备投在教室大屏幕上），调节装水扁方盒5处在手机8的摄像范围内，闭合变速开关10，装水扁方盒5与手机8以相同角速度随电动机1一起旋转，变速开关10调节电动机1转速；1）在装水扁方盒5中装入一定量水（为装水扁方盒的内空间1/4~1/2）与少许染色煤油（在水面形成薄层）的情况下，可以观察到对应转速下的装水扁方盒5中的染色煤油液面9（也就是观察染色煤油液面与装水扁方盒5刻有网格的侧面在相同高度对应的位置），通过摄取的染色煤油液面9的图像读取数据，进行数据拟合、分析、探究抛物线方程；2）同理，在装水扁方盒5中装入为装水扁方盒5的内空间1/4的水与为装水扁方盒5的内空间1/4的染色煤油，可以同时观察到对应转速下的装水扁方盒5中的染色煤油上液面9（也就是观察染色煤油上液面与装水扁方盒刻有网格的侧面在相同高度对应的位置）本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种旋转可变抛物线演示的方法，主要由水、染色煤油、装水扁方盒、电动机、电源、台桌及手机构成，其特征是：电动机通过电动机固定套固定在绝缘的台桌的面板上，所述电动机固定套为铁板材料制成，电动机转轴固定一塑料转盘，所述塑料转盘为有过转轴的与装水扁方盒相匹配的槽，装水扁方盒插入塑料转盘的槽中固定，装水扁方盒的中心轴与电动机转轴在同一直线上；一轻质直杆的一端垂直于装水扁方盒且固定在塑料转盘上，另一端固定手机，确保装水扁方盒在手机摄像范围内；所述装水扁方盒为透明树脂板制成的顶部有孔的扁方盒，装水扁方盒的一个侧面刻有网格，在装水扁方盒中装入一定量水与少许染色煤油，或者在装水扁方盒中装入为装水扁方盒的内空间1/4的水与为装水扁方盒的内空间1/4的染色煤油，用胶塞插入方盒孔使装水扁方盒密封；所述台桌的面板打有两个通孔用于带绝缘表皮的导线穿过，电动机与固定在台桌的面板上的电源通过带绝缘表皮的导线和变速开关连接；演示时候，打开手机为录像或者拍照状态，调节装水扁方盒处在手机的摄像范围内，闭合变速开关，装水扁方盒与手机以相同角速度随电动机一起旋转，变速开关调节电动机转速，1）在装水扁方盒中装入一定量水与少许染色煤油的情况下，可以观察到对应转速下的装水扁方盒中的染色煤油液面，通过摄取的液面图像读取数据，进行数据拟合、分析、探究抛物线方程；2）在装水扁方盒中装入为装水扁方盒的内空间1/4的水与为装水扁方盒的内空间1/4的染色煤油的情况下，可以同时观察到对应转速下的装水扁方盒中的染色煤油上液面和与水面相接处的染色煤油下液面，通过摄取的染色煤油上液面与染色煤油下液面对应在装水扁方盒刻有网格的侧面对应的位置，读取数据，进行数据拟合、分析、探究不相容液体界面方程规律。...

【技术特征摘要】
1.一种旋转可变抛物线演示的方法，主要由水、染色煤油、装水扁方盒、电动机、电源、台桌及手机构成，其特征是：电动机通过电动机固定套固定在绝缘的台桌的面板上，所述电动机固定套为铁板材料制成，电动机转轴固定一塑料转盘，所述塑料转盘为有过转轴的与装水扁方盒相匹配的槽，装水扁方盒插入塑料转盘的槽中固定，装水扁方盒的中心轴与电动机转轴在同一直线上；一轻质直杆的一端垂直于装水扁方盒且固定在塑料转盘上，另一端固定手机，确保装水扁方盒在手机摄像范围内；所述装水扁方盒为透明树脂板制成的顶部有孔的扁方盒，装水扁方盒的一个侧面刻有网格，在装水扁方盒中装入一定量水与少许染色煤油，或者在装水扁方盒中装入为装水扁方盒的内空间1/4的水与为装水扁方盒的内空间1/4的染色煤油，用胶塞插入方盒孔使装水扁方盒密封；所述台桌的面板打有两个通孔用于带绝缘表皮的...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁法库，周莉，阚宏泽，
申请(专利权)人：齐齐哈尔大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23