一种可调式电动圆周运动演示仪制造技术

为了形象直观地演示圆周运动，验证线速度与角速度和转动半径的关系，本发明专利技术提供一种可调式电动圆周运动演示仪，涉及一种中学物理力学教学与实验仪器。该演示仪主要由变压器、电源开关、低速电机、光电门、转动杆、计时计数测速仪、遮光片、固定木框、支撑脚和面板组成。按照本发明专利技术所提供的设计方案，该演示仪的转动杆的运动由电动机控制，转动杆上各点的运动更接近匀速圆周运动，线速度和转数及转数对应的时间测量都由测速仪自动测量，实验误差大大减小，通过简单的测量和计算就能快速准确地得出结论，更有利于实验教学的开展。

An adjustable demonstration instrument for electric circular motion

In order to visually demonstrate circular motion and verify the relationship between linear velocity, angular velocity and rotation radius, the invention provides an adjustable electric circular motion demonstrator, which relates to a teaching and experimental instrument of physics and mechanics in middle schools. The demonstrator is mainly composed of transformer, power switch, low-speed motor, optoelectronic door, rotating bar, chronometer, tachometer, shade, fixed wooden frame, supporting foot and panel. According to the design scheme provided by the invention, the motion of the rotating rod of the demonstrator is controlled by a motor, the motion of the points on the rotating rod is closer to the uniform circular motion, and the time measurement corresponding to the linear speed, the rotation number and the rotation number is automatically measured by the speedometer. The experimental error is greatly reduced and can be quickly measured and calculated simply. To draw a conclusion quickly and accurately is more conducive to the development of experimental teaching.

【技术实现步骤摘要】
一种可调式电动圆周运动演示仪
本专利技术涉及一种中学物理力学教学与实验仪器。
技术介绍
“圆周运动”是《物理》必修2（人教版）第五章第4节的内容，教材上没有确定的研究线速度和角速度及半径关系的实验仪器和实验方案。介绍线速度、角速度及转动半径的概念和关系全是理论描述与推导，整个教学过程比较抽象，教师在教学过程中需要做出较多的解释，学习积极性和兴趣不高。
技术实现思路
在为了形象直观地演示圆周运动，验证线速度与角速度和转动半径的关系，本专利技术提供一种可调式电动圆周运动演示仪，通过实验确定线速度和角速度及半径的关系，可以使它们的关系变得形象具体，学生容易接受。转动杆的转动由电动机控制，可以使转动杆上各点的运动更接近匀速圆周运动，线速度和转数及转数对应的时间的测量都由测速仪自动测量，降低实验人员对时间的测量误差，且操作方便，易于学生参与实验的全过程。本专利技术提供的一种可调式电动圆周运动演示仪，涉及一种中学物理力学教学与实验仪器。该演示仪主要由变压器、电源开关、低速电机、光电门、转动杆、计时计数测速仪、遮光片、固定木框、支撑脚和面板组成。按照本专利技术所提供的设计方案，该演示仪的转动杆的转动由电动机控制，转动杆上各点的运动更接近匀速圆周运动，线速度和转数及转数对应的时间的测量都由测速仪自动测量，实验误差大大减小，通过简单的测量和计算就能快速准确地得出结论，更有利于教学的开展。本专利技术解决其技术问题所采用的方案主要有以下几点。1、本演示仪主要由变压器、电源开关、低速电机、光电门、转动杆、计时计数测速仪、遮光片、固定木框、支撑脚和面板组成，其中变压器和低速电机通过螺钉固定在面板的背面，变压器的调速开关与指示灯和低速电机的中心转轴从面板的正面露出，电源开关、计时计数测速仪、固定木框、支撑脚都通过螺钉固定在面板的正面，转动杆的几何中心固定连接在低速电机的中心转轴上，当电机运转时，转动杆也随着转动，转动稳定后，转动杆上各点近似做匀速圆周运动。2、该演示仪的转动杆和固定木框上都有带刻度的滑槽，滑槽上都有可以移动的调节螺母，遮光片通过调节螺母连接在转动杆上，光电门通过调节螺母连接在固定木框上，移动相应的调节螺母就可以改变遮光片和光电门的位置。3、所有的连接导线都隐藏在面板后面。4、在使用时，要先调节好遮光片的位置，再根据滑槽上的刻度位置相应调节光电门的位置，使遮光片恰好从光电门中央通过。5、保持转动杆上遮光片的位置不变，闭合电源开关，通过拨动变压器上的调速开关来改变转动杆的角速度，观察并记录线速度和转数及转数对应的时间，通过简单计算得出当转动半径不变时，线速度与角速度的变化关系。6、保持调速开关的位置不变，调节遮光片在转动杆上的位置，并同时调节光电门的位置，只通过电源开关控制电机的运转与停止，观察并记录线速度和遮光片对于转轴中心的距离，通过简单计算得出当保持遮光片的角速度不变时，线速度与转动半径的变化关系。本专利技术的有益效果是电动机的转速可调、稳定，能保证转动杆上各点的运动更接近匀速圆周运动；用带光电门的测速仪测量遮光片的遮光次数和总的遮光时间来测定遮光片的角速度比用肉眼和秒表要精确许多；遮光片和光电门的位置都可调，可以方便地控制变量；可以直接通过测速仪迅速读出遮光片的近似瞬时速度，实验误差大大减小；整个实验的原理和实验过程简单易操作，学生参与性强。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术的实验原理框图。图2是本专利技术的结构示意图。具体实施例本专利技术提出了一种可调式电动圆周运动演示仪，能比较准确地测出遮光片的线速度v和转数n及转数对应的时间t，根据转数n及转数对应的时间t算出周期T，再根据周期T计算出角速度ω，如图1所示，用控制变量法进行实验并归纳总结，从而迅速得出实验结论。本专利技术的结构示意图如图2所示，包括（1）变压器（2）调速开关（3）指示灯（4）电源开关（5）低速电机（6）中心转轴（7）光电门（8）调节螺母（9）转动杆（10）支撑脚（11）计时计数测速仪（12）遮光片（13）带刻度的滑槽（14）固定木框（15）面板。在该实施例中，首先调节遮光片到中心转轴的距离，并调节螺母固定好遮光片（相当于固定转动半径r），再根据遮光片的位置调节光电门的位置并固定，使遮光片恰好从光电门中央通过，打开电源开关和计时计数测速仪的开关，当转动杆的运动状态平稳后，记录线速度、遮光次数和时间的数值，根据遮光次数和时间算出周期T，再根据周期T计算出角速度ω，断开电源开关，只拨动调速开关（相当于改变角速度ω），再闭合电源开关，观察并记录数据，重复几次这一步骤，从而得出实验结论：当转动半径不变时，做圆周运动的物体角速度越大，线速度越大。然后保持调速开关的位置不变（相当于固定角速度ω），只断开电源开关，调节螺母改变遮光片到中心转轴的距离并固定（相当于改变转动半径r），再根据遮光片的位置调节光电门的位置并固定，使遮光片恰好从光电门中央通过，闭合电源开关，观察转动杆的运动状态并记录线速度，再重复几次这一步骤，从而得出实验结论：当转动角速度不变时，做圆周运动的物体转动半径越大，线速度越大。根据教材上的内容进行理论推导得出即：在圆周运动中，线速度的大小等于角速度大小与半径的乘积。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可调式电动圆周运动演示仪，其特征在于该演示仪主要由变压器、电源开关、低速电机、光电门、转动杆、计时计数测速仪、遮光片、固定木框、支撑脚和面板组成，其中变压器和低速电机通过螺钉固定在面板的背面，变压器的调速开关与指示灯和低速电机的中心转轴从面板的正面露出，电源开关、计时计数测速仪、固定木框、支撑脚都通过螺钉固定在面板的正面，转动杆的几何中心固定连接在低速电机的中心转轴上，当电机运转时，转动杆也随着转动，转动稳定后，转动杆上各点近似做匀速圆周运动。

【技术特征摘要】
1.一种可调式电动圆周运动演示仪，其特征在于该演示仪主要由变压器、电源开关、低速电机、光电门、转动杆、计时计数测速仪、遮光片、固定木框、支撑脚和面板组成，其中变压器和低速电机通过螺钉固定在面板的背面，变压器的调速开关与指示灯和低速电机的中心转轴从面板的正面露出，电源开关、计时计数测速仪、固定木框、支撑脚都通过螺钉固定在面板的正面，转动杆的几何中心固定连接在...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎明愿，谌宝菊，储霄，
申请(专利权)人：怀化学院，
类型：发明
国别省市：湖南,43