[发明专利]一种演示旋转刚体的几个基本内容的装置与方法

权利要求书

1.一种演示旋转刚体的几个基本内容的装置，主要包括摄像机、白色卵石(1)，方斑(2)，等距螺旋线(3)，顶部区域(4)和白纸(5)，其特征是：卵石(1)为白色卵石，在卵石(1)表面上点阵式等间距涂上黑色小方斑(2)，围绕卵石(1)长轴在卵石(1)的表面上画出红色等距螺旋线(3)，在卵石(1)的曲率半径大的一端顶部区域(4)涂上蓝色印泥或用记号笔涂上黑色，白纸(5)粘贴在水平桌面上。

2.根据权利要求1所述装置的演示方法，其特征是：演示时，将卵石(1)放置在白纸(5)上且长轴平行水平面，将摄像机镜头以俯视角选取20度到45度朝向白纸(5)表面上的卵石(1)录像，双手驱动卵石(1)绕竖直轴高速旋转，有如下演示：

(1)摩擦力矩使卵石(1)立起：卵石(1)在旋转过程渐渐竖起，曲率半径大的一端接触白纸(5)，最后卵石(1)竖直立起整体绕长轴旋转、或绕竖直轴旋转；

(2)沿长轴角速度的方向：在卵石(1)从开始启动到竖起过程中，观察到一组水平黑色平行环，当在卵石(1)渐渐竖起过程其长轴快接近竖直轴时，可以看到绕卵石(1)长轴的螺旋线沿着长轴方向运动，这就是绕着长轴角速度方向，当初始驱动卵石(1)绕竖直轴高速旋转角速度方向相反，则看到绕卵石(1)长轴的螺旋线沿着长轴方向运动也相反；

(3)进动与章动现象演示：当在卵石(1)竖起过程其长轴快接近竖直轴时，可以看到在白纸(5)上留下印泥的轨迹，这个轨迹就是反映卵石(1)的进动与章动轨迹的图像；

(4)角动量与长轴重合：当在卵石(1)竖起其长轴与竖直轴重合时，观察到旋转的一组水平黑色平行环与螺旋线沿着长轴的运动方向垂直，也就是角动量与长轴重合；

(5)质心漂移的趋势：在白纸上留下的一实际情况的轨迹图像，质心从图像a点向b点在减速缩小运动半径过程，也是随质心漂移的进动与章动现象。