專利名稱：向心力實(shí)驗(yàn)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種物理學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，確實(shí)地說是一種向心力實(shí)驗(yàn)器。
向心力實(shí)驗(yàn)是高級(jí)中學(xué)物理課的重要實(shí)驗(yàn)之一，向心力公式是F＝mω2r，ω＝2πn，所以，公式可寫成F＝4π2n2mr。驗(yàn)證公式就要求準(zhǔn)確測(cè)出向心力F、轉(zhuǎn)速n、質(zhì)量m、半徑r，并要求這個(gè)物理量可變。由于現(xiàn)有的向心力實(shí)驗(yàn)器是手動(dòng)的，就很難較精確地測(cè)定這些物理量。由于用手扭動(dòng)轉(zhuǎn)軸，重物掛在橫桿下，橫桿與轉(zhuǎn)軸為一體，手扭動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速時(shí)快時(shí)慢，手一松，由于摩擦阻力作用，轉(zhuǎn)速就逐漸變小，不能保證物體作勻速園周運(yùn)動(dòng)；轉(zhuǎn)速不能穩(wěn)定，向心力、轉(zhuǎn)動(dòng)半徑即隨之變化，最后測(cè)出的向心力到底是多大轉(zhuǎn)速時(shí)的向心力不能確定。其次，計(jì)時(shí)和測(cè)轉(zhuǎn)數(shù)是憑眼睛觀察重物所在位置，所以，很難同步，增加學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的難度。再次，重物在橫桿上滑動(dòng)時(shí)，摩擦力太大，使測(cè)出的彈簧彈力偏離向心力的真實(shí)值太大。此外，手動(dòng)式向心力實(shí)驗(yàn)器，由于轉(zhuǎn)速是變化的，手一停止用力，轉(zhuǎn)速即變小，向心力隨之變小，彈簧隨之縮短，而測(cè)定轉(zhuǎn)速時(shí)必須有一段時(shí)間，在這段時(shí)間內(nèi)，重物的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑就有一個(gè)變化的范圍，這樣，半徑測(cè)量誤差就大。
本實(shí)用新型的目的是要提供一種以電力驅(qū)動(dòng)的向心力實(shí)驗(yàn)儀器，它能達(dá)到測(cè)定的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)精確，使用方便的目的。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種向心力實(shí)驗(yàn)器，由底座(1)、轉(zhuǎn)軸(14)、橫桿(17)、標(biāo)尺(7)、游標(biāo)(8)、觸片(9)、觸點(diǎn)(10)、砝碼盤(11)、重錘(12)、彈力刻度尺(13)所構(gòu)成，其特征在于轉(zhuǎn)軸(14)與底座(1)是動(dòng)連接，橫桿(17)與轉(zhuǎn)軸(14)是固定連接，橫桿(17)上固定有可調(diào)整位置的定位圈(15)；二個(gè)重錘(12a、12b)上分別裝有二個(gè)滾輪(21a、21b)，滾輪(21a、21b)的中部開有R形的空槽，分別跨在橫桿(17a、17b)上，定位圈(15)與重錘(12)之間彈簧(16)連接，彈簧(16a)的一端裝有一個(gè)指針(2c)；橫桿(17a)一邊的重錘(12a)下面裝有砝碼盤(11)和觸點(diǎn)(10)，在同一邊的定位圈(15a)上裝有彈力刻度尺(13)。
底座(1)上固定有標(biāo)尺(7)，標(biāo)尺(7)上裝有游標(biāo)(8)，游標(biāo)(8)上固定有觸片(9)；底座(1)上還裝有一只計(jì)數(shù)燈(19)和調(diào)速器。
底座(1)內(nèi)裝有一只6伏直流電機(jī)，經(jīng)小皮帶輪、大皮帶輪和皮筋把動(dòng)力傳遞給轉(zhuǎn)軸(14)。底座內(nèi)還裝有8歐姆電動(dòng)喇叭一只。
調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的調(diào)速器(5)是線繞變阻器。
本實(shí)驗(yàn)器采用6伏直流電源，由直流小電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)橫桿(17)和重錘(12)旋轉(zhuǎn)，用線繞變阻器作為調(diào)速器進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，保證重錘作勻速園周運(yùn)動(dòng)，且轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào)，可在某一轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定地測(cè)出轉(zhuǎn)速，向心力和半徑。
本實(shí)驗(yàn)器每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，計(jì)數(shù)燈(19)即閃光一次，記錄轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)數(shù)，當(dāng)轉(zhuǎn)速為某一確定值時(shí)，重錘(12)下的觸點(diǎn)(10)(觸點(diǎn)在重錘重心的重力作用線上)與游標(biāo)(8)上的觸片(9)每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)都接觸一次，同時(shí)，導(dǎo)通電源，電動(dòng)喇叭發(fā)聲一次，這時(shí)，實(shí)驗(yàn)器處于動(dòng)平衡狀態(tài)，轉(zhuǎn)動(dòng)的半徑不變，轉(zhuǎn)速不變，向心力不變；如隨喇叭的發(fā)聲，按動(dòng)馬表，記錄轉(zhuǎn)動(dòng)20轉(zhuǎn)所需時(shí)間，轉(zhuǎn)數(shù)／時(shí)間＝轉(zhuǎn)速，就可以準(zhǔn)確測(cè)出轉(zhuǎn)速n；游標(biāo)(8)在標(biāo)尺(7)指示的讀數(shù)就是重錘(12)做勻速園周運(yùn)動(dòng)的半徑r。
本實(shí)用新型的重錘(12)在橫桿(17)上，采用滾輪((21)摩擦，使摩擦阻力減小到可以忽略不計(jì)；轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)重錘(12)所需的向心力就是彈簧(16)拉長(zhǎng)時(shí)所產(chǎn)生的彈力；測(cè)向心力時(shí)，切斷電機(jī)電源，等實(shí)驗(yàn)器停止后，用手水平拉動(dòng)重錘(12)，使重錘下觸點(diǎn)(10)和游標(biāo)上觸片(9)接觸，喇叭發(fā)音，這時(shí)，彈簧(16a)上的指針(20)所指的彈力刻度尺(13)的數(shù)，就是重錘(12)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所需的向心力F的大??；也可用變換定位圈(15)在橫桿(17)上的位置或改變轉(zhuǎn)動(dòng)半徑的兩種方法來(lái)改變向心力的大小。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是能保證長(zhǎng)時(shí)間勻速旋轉(zhuǎn)，測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，相對(duì)誤差小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，試驗(yàn)直觀，外形對(duì)稱穩(wěn)定性好，成本低廉，容易制造。
附


圖1向心力實(shí)驗(yàn)器結(jié)構(gòu)示意圖附圖2向心力電路
圖1.底座；2.底腳；3.接線柱；4.電鍵；5.調(diào)速器；6.水平儀；7.標(biāo)尺；8.游標(biāo)；9.觸片；1.0.觸點(diǎn)；1.1.砝碼盤；1.2.重錘；1.3.彈力刻度尺；1.4.轉(zhuǎn)軸；1.5.定位圈；1.6.彈簧；1.7.橫桿；1.8.電源指示燈；1.9.計(jì)數(shù)燈；2.0.指針；2.1.滾輪。
實(shí)施例底座(1)用塑料壓制而成，它的下面裝有3只可調(diào)高度的底腳(2)，它的上面裝有水平儀(6)，以調(diào)整水平；底座(1)正中有軸套，軸套正中安裝轉(zhuǎn)軸(14)，軸套采用滾珠軸承，使轉(zhuǎn)軸(14)在軸套中旋轉(zhuǎn)靈活；標(biāo)尺(7)的零點(diǎn)在轉(zhuǎn)軸(14)的中心線上，標(biāo)尺(7)從3厘米處開始到19.5厘米為止；游標(biāo)(8)裝在標(biāo)尺(7)上，并可以在上面移動(dòng)，游標(biāo)(8)上裝有用0.16毫米的薄銅片做成的觸片(9)；底座(1)的平臺(tái)上還裝有計(jì)數(shù)燈(19)、電源指示燈(18)和調(diào)速器(5)；底座內(nèi)部裝有6伏直流小電機(jī)，8歐姆小喇叭，電機(jī)上裝有直徑8毫米的小皮帶輪，轉(zhuǎn)軸(12)上裝有大皮帶輪，由皮筋傳動(dòng)；橫桿、定位圈、滾輪、重錘、彈簧和指針等，如
圖1所示安裝而成。
權(quán)利要求1.一種向心力實(shí)驗(yàn)器，由底座(1)、轉(zhuǎn)軸(14)、橫桿(17)、標(biāo)尺(7)、游標(biāo)(8)、觸片(9)、觸點(diǎn)(10)、砝碼盤(11)、重錘(12)、彈力刻度尺(13)所構(gòu)成，其特征在于轉(zhuǎn)軸(14)與底座(1)是動(dòng)連接，橫桿(17)與轉(zhuǎn)軸(14)是固定連接，橫桿(17)上固定有可調(diào)整位置的定位圈(15)；二個(gè)重錘(12a、12b)上分別裝有二個(gè)滾輪(21a、21b)，滾輪(21a、21b)的中部開有R形的空槽，分別跨在橫桿(17a、17b)上，定位圈(15)與重錘(12)之間用彈簧(16)連接，彈簧(16a)的一端裝有一個(gè)指針(20)；橫桿(17a)一邊的重錘(12a)下面裝有砝碼盤(11)和觸點(diǎn)(10)，在同一邊的定位圈(15a)上裝有彈力刻度尺(13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的向心力實(shí)驗(yàn)器，其特征在于底座(1)上固定有標(biāo)尺(7)，標(biāo)尺(7)上裝有游標(biāo)(8)，游標(biāo)(8)上固定有觸片(9)，底座(1)上還裝有一只計(jì)數(shù)燈(19)和調(diào)速器(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的向心力實(shí)驗(yàn)器，其特征在于底座((1)內(nèi)裝有一只6伏直流電機(jī)，經(jīng)小皮帶輪、大皮帶輪和皮筋把動(dòng)力傳遞給轉(zhuǎn)軸(14)。
專利摘要一種物理學(xué)教學(xué)的實(shí)驗(yàn)儀器，向心力實(shí)驗(yàn)器，主要由底座(1)、轉(zhuǎn)軸(14)和橫桿(17)等構(gòu)成。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，試驗(yàn)直觀，操作方便；動(dòng)態(tài)的向心力可用靜態(tài)的方法測(cè)量，外形對(duì)稱，穩(wěn)定性好，能保證長(zhǎng)時(shí)間勻速旋轉(zhuǎn)，測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，相對(duì)誤差小，成本低廉，便于推廣。
文檔編號(hào)G09B23/00GK2035520SQ8821370
公開日1989年4月5日 申請(qǐng)日期1988年8月27日 優(yōu)先權(quán)日1988年8月27日
發(fā)明者唐定山 申請(qǐng)人:唐定山