[发明专利]一种向心力演示装置

说明书

本发明涉及物理教学教具领域，具体说是一种向心力演示装置，包括机架、转轴、测力装置、转速显示装置和摇把，所述的转轴竖直安装在机架上，转轴为空心轴，转轴的中部设置有螺纹孔，摇把安装在机架上并通过锥齿轮驱动转轴转动，所述的测力装置穿过转轴中心并固定在机架左侧，测力装置可直接测量向心力的大小，所述的转速显示装置同轴安装在转轴上端面，转速显示装置可测出圆周运动的转速。本发明能够进行定量测量，可分别对质量、转动半径和转速进行控制，且可一次性测量完成多组数据，无需停机调整，可对水平面到竖直面内的圆周运动进行研究，结构简单，制造成本较低，有利于推广和使用。

技术领域

本发明涉及物理教学教具领域，具体的说是一种向心力演示装置。

背景技术

已知，高中物理课本中，“向心力”是非常重要的知识点。在教学实践中，关于向心力的研究，特别是公式的得出是个教学难点，该公式的理论推导过程对学生来说过于抽象、不易理解，而开展的实验研究基本是用圆锥摆或类似的装置进行向心力粗略验证，缺乏科学性、准确性和可比性，实际效果不理想；而历年来教材中所采用的“向心力实验演示仪”也仅仅是半定量的。

在现有技术中，申请日为2013.01.29，申请号为201320047446.0的一项中国专利；

申请日为2010.11.03，申请号为201020598363.7的一项中国专利；

申请日为2013.10.23，申请号为201320655617.8的一项中国专利；

申请日为2014.03.20，申请号为201420126096.1的一项中国专利；

申请日为2015.05.25，申请号为201520340466.6的一项中国专利；

均存在以下一种或几种不足：

1.只能定性研究向心力，不能定量研究；

2.通过电机驱动，虽能实现变速，但在停电时不能工作，使用范围受到限制；

3.进行试验时不能一次性测出所有数据，需停转更换试验条件，如质量；

4.对于手动转动的装置，转速易受干扰，造成实验误差较大。

申请日为2012-01-17，申请号为201210013683.5的一项中国专利公开了一种无线向心力实验器，该发明采用各种传感器进行定量的研究，并采用数据的无线传输，虽然得到的数据更加准确，但制造成本太高，不利于推广使用。

针对以上问题，本发明提供的一种向心力演示装置，采用传统的机械手摇式提供动力输入，本发明设置有飞轮，可以克服转速不稳的缺陷，无电机驱动且设置有发电机，能够在停电或光线较暗的环境中工作，采用变量控制法，可一次性测量多个变量的多个数据，无需停转，能够提高实验的精准度，降低实验误差，缩短实验时间，设置的倾斜支架可实现水平面到竖直面任意角度内的圆周运动，结构简单可靠，制造成本较低，有利于推广和使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种向心力演示装置，能够进行定量测量，可分别对质量、转动半径和转速进行控制，且可一次性测量完成多组数据，无需停转调整，可对水平面到竖直面内的圆周运动进行研究。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种向心力演示装置，包括机架、转轴、测力装置、转速显示装置和摇把，所述的转轴竖直安装在机架上，转轴为空心轴，转轴的中部设置有螺纹孔，摇把安装在机架上并通过锥齿轮驱动转轴转动，所述的测力装置穿过转轴中心并固定在机架左侧，所述的转速显示装置同轴安装在转轴上端面。