專利名稱：地轉偏向力實驗盤的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種地理、物理(力學)教學實驗儀器，尤其是地轉偏向力和科里奧利力的教學實驗儀器。
(2)背景技術地轉偏向力在(高中)地理課程中是一個極為重要的概念。它涉及了地理教學中大氣運動、全球性大氣環(huán)流、臺颶風的形成、南北半球河流的偏向等大部分內(nèi)容。一般教師在上課時，只是在黑板上畫圖說明或者用地轉偏向力的活動掛圖，目前尚未有現(xiàn)成的演示儀器，由于缺少演示儀器，學生難以從真正意義上理解地轉偏向力的概念。
CN891049733A號專利介紹了一種地轉偏向演示儀，以說明水平運動物體的偏向規(guī)律和地球自轉對其形狀的影響的原因，它設有直徑較大的平面地球儀，北極直立向上安裝；小盤形漏斗，置于北極之上，可隨地球儀同步轉動；塑制大盤形漏斗，置于南極之下，可隨地球儀同步轉動；半圓形平底塑槽，依附于地球儀上；中間帶有小鐵球的細橡皮筋，依附于地球儀上；皮帶傳動裝置，可手動地球儀旋轉；基座。它能說明一定問題，但存在以下三個缺點1、它只能演示南、北半球上從北向南運動物體受到地球偏向力的情況，至于其它運動方向受的偏向力不能演示。而這正是學生最難理解的。2、用墨水在塑料槽上流下來顯示軌跡及受力，容易污染其它物體(如地球儀等)，多次使用后就不易看清。3、其轉動方法使用手動，其轉速肯定不均勻，會存在轉動的角加速度α，因而會產(chǎn)生切向作用力f切，f切＝mαr，該力也可以使墨滴產(chǎn)生旋轉，且無法與地轉偏向力區(qū)別開來。
(3)發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的旨在提供一種構造簡單、使用方便、演示效果明顯的地轉偏向力實驗盤。
本實用新型設有旋轉圓盤、底座、支柱、轉環(huán)、電動機、滑輪組與傳動皮帶、弧形軌道、小球、佛科擺支架和擺球。支柱固定于底座上，轉環(huán)由外轉環(huán)和內(nèi)轉環(huán)組成，外轉環(huán)固定在支柱上，旋轉圓盤置于內(nèi)轉環(huán)的墊片上，可隨內(nèi)轉環(huán)轉動，旋轉圓盤中心下與滑輪組套接，電動機固定于底座上，其軸與滑輪組套接，傳動皮帶設于滑輪之間?；⌒诬壍乐糜谛D圓盤上的任意方向。擺球細線通過穿孔螺釘置于佛科擺支架上。
所說的旋轉圓盤帶有圍欄。電動機為不定向交流電動機?；喗M可選用2或3個不同直徑的滑輪，以使滑輪組通過皮帶傳動可使旋轉圓盤達到不同的轉速(角速度)?；⌒诬壍罉擞懈叨葮酥?，使小球從不同高度滾下，以得到不同的水平速度。
本實用新型可演示1)地轉偏向力的方向；2)說明用佛科擺證明地球自轉的原理；3)物理(力學)的科里奧利力等。其結構簡單、使用方便、演示效果明顯，學生容易理解。
(4)
圖1為本實用新型實施例的結構示意圖(圖中省略旋轉圓盤)。
圖2為圖1的俯視示意圖(圖中帶旋轉圓盤)。
圖3為圖1的側視示意圖(圖中帶旋轉圓盤和弧形軌道及小球)。
圖4為本實用新型實施例的弧形軌道結構示意圖。
圖5為本實用新型實施例的佛科擺支架結構示意圖。
(5)具體實施方式
以下實施例將結合附圖對本實用新型的結構、原理和實驗方法及效果作進一步的說明。
如圖1-5所示，設有旋轉圓盤1、底座2、支柱3、轉環(huán)、電動機5、滑輪組(61、62)與傳動皮帶63、弧形軌道7、小球8、佛科擺支架9和擺球10。支柱3固定于底座2上，轉環(huán)由外轉環(huán)41和內(nèi)轉環(huán)42組成，外轉環(huán)41固定在支柱3上，旋轉圓盤1置于內(nèi)轉環(huán)42的墊片43上，可隨內(nèi)轉環(huán)轉動，旋轉圓盤中心下與滑輪61套接，電動機5固定于底座2上，其軸與滑輪62套接，傳動皮帶63設于滑輪61與62之間。參見圖4，弧形軌道7置于旋轉圓盤上的任意方向。參見圖5，擺球細線11通過穿孔螺釘12置于佛科擺支架9上。
所說的旋轉圓盤帶有圍欄13。電動機為不定向交流電動機?；喗M可選用2或3個不同直徑的滑輪，以使滑輪組通過皮帶傳動可使旋轉圓盤達到不同的轉速(角速度)。弧形軌道標有高度標志，使小球從不同高度滾下，以得到不同的水平速度。
圖4給出弧形軌道結構示意圖，小鋼球8從弧形軌道7不同的高度落下時，可獲得不同的水平速度。
圖5給出佛科擺支架的結構示意圖，擺球10的擺球細線11通過螺釘12懸于佛科擺支架9上。
對于一個旋轉的非慣性系(如地球)，必需引入慣性力，才能使牛頓定律成立。該慣性力為f＝mω2r+mαr+2mωv·sinβ其中mω2r為慣性離心力，沿徑向向外，式中ω為速度，r為半徑，m為質量；mαr為慣性切向力，與角加速度方向相反，式中α為角加速度；2mωv·sinβ為科里奧利力，力的方向符合左手規(guī)則，類似洛侖茲力，式中v為速度，β為速度方向與ω方向的夾角。
在地球表面，沿水平方向運動的物體所受的科里奧利力的水平分量稱地轉偏向力。
可以證明f科＝2mωv·sinφ式中，ω為地球自轉角速度，v為水平速度，φ為該處地理緯度。
佛科擺的轉動面周期為T＝To/sinφ，式中To＝24小時，φ為地理緯度。
以下給出本實用新型的演示方法1)調(diào)整旋轉圓盤處于目視水平狀態(tài)。
2)演示南、北半球運動物體受地轉偏向力調(diào)整滑輪組的轉速比，得到某一合適轉速后，將弧形軌道置于旋轉圓盤的某個位置、某個方向上。讓小鋼球從弧形軌道上滾下后，在水平旋轉轉盤上運動。設此時水平轉盤是逆時針旋轉(表示北極或北半球)。無論向什么方向滾，總是向右偏轉，說明在北半球，運動物體所受地轉偏向力總是向右。斷開電源再接通，電機會反轉，證明南半球地轉偏向力總是向左。
3)調(diào)整轉速，角速度越大，偏的越大，可定性說明偏向力與角速度的正比關系。
4)將帶有擺球的佛科擺支架置于轉盤上的任何位置，(包括圓心及其他位置)，并開始令其在某一個方向上擺動，當圓盤轉動一周時，該擺的擺動方向仍然保持在原方向，或者反過來看(以轉盤為參照系)，佛科擺擺動方向轉過360°，以此說明用佛科擺證明地球自轉的原理。
權利要求1.地轉偏向力實驗盤，其特征在于設有旋轉圓盤、底座、支柱、轉環(huán)、電動機、滑輪組與傳動皮帶、弧形軌道、小球、佛科擺支架和擺球；支柱固定于底座上，轉環(huán)由外轉環(huán)和內(nèi)轉環(huán)組成，外轉環(huán)固定在支柱上，旋轉圓盤置于內(nèi)轉環(huán)的墊片上，可隨內(nèi)轉環(huán)轉動，旋轉圓盤中心下與滑輪組套接，電動機固定于底座上，其軸與滑輪組套接，傳動皮帶設于滑輪之間，弧形軌道置于旋轉圓盤上的任意方向，擺球細線通過穿孔螺釘置于佛科擺支架上。
2.一種如權利要求1的實驗盤，其特征在于所述的旋轉圓盤帶有圍欄。
3.一種如權利要求1的實驗盤，其特征在于電動機為不定向交流電動機。
4.一種如權利要求1的實驗盤，其特征在于滑輪組可選用2或3個不同直徑的滑輪。
5.一種如權利要求1的實驗盤，其特征在于弧形軌道設有高度標志。
專利摘要涉及一種地理、物理(力學)教學實驗儀器，尤其是地轉偏向力的教學實驗儀器。設有旋轉圓盤、底座、支柱、轉環(huán)、電動機、滑輪組與傳動皮帶、弧形軌道、小球、佛科擺支架和擺球；支柱固定于底座上，轉環(huán)由外轉環(huán)和內(nèi)轉環(huán)組成，外轉環(huán)固定在支柱上，旋轉圓盤置于內(nèi)轉環(huán)的墊片上，可隨內(nèi)轉環(huán)轉動，旋轉圓盤中心下與滑輪組套接，電動機固定于底座上，其軸與滑輪組套接，傳動皮帶設于滑輪之間，弧形軌道置于旋轉圓盤上的任意方向，擺球細線通過穿孔螺釘置于佛科擺支架上?？裳菔?)地轉偏向力的方向；2)說明用佛科擺證明地球自轉的原理；3)物理(力學)的科里奧利力等。其結構簡單、使用方便、演示效果明顯，學生容易理解。
文檔編號G09B23/00GK2665845SQ20032011646
公開日2004年12月22日 申請日期2003年11月8日 優(yōu)先權日2003年11月8日
發(fā)明者王禹, 楊思竅, 張翼, 楊洵默, 阮舒翔, 練仰賢 申請人:廈門外國語學校