[实用新型]一种向心力实验装置

说明书

一种向心力实验装置，涉及一种中学物理教学与实验仪器。该实验装置包括支架、固定螺丝、弹簧秤、转盘、定滑轮、转轴、空槽、摆线、摆球、电动机、遮光片、计时器、调平螺丝、调速开关、总开关、光电门和水平仪等部分，整个实验装置作为一个整体使用。

技术领域

本实用新型涉及一种中学物理教学与实验仪器，尤其涉及一种向心力实验装置。

背景技术

在高中《物理》必修2（人教版）的“向心力”一节中，验证向心力表达式的实验是圆锥摆，圆锥摆实验对于学生理解过于抽象，在实际操作中存在明显的不足，首先是用手带动小球，很难使小球沿纸上的某个圆周运动，小球在水平面上大多做椭圆运动；然后小球在做圆周运动时，与纸面间存在一定的距离，无法确定究竟在哪个圆周上运动，测量的半径与小球实际运动的半径误差很大；还有圆锥摆的运动时间和圈数靠学生用秒表和肉眼来测量判断，实验误差较大，学生只能是在不理解的情况下被迫接受实验结论，这样授课的效果不是很理想。

发明内容

为了快速并直观地演示向心力实验，克服以上的不足，使实验的直观性和可靠性增强，本实用新型提供一种向心力实验装置，涉及一种中学物理教学与实验仪器。该实验装置包括支架、固定螺丝、弹簧秤、转盘、定滑轮、转轴、空槽、摆线、摆球、电动机、遮光片、计时器、调平螺丝、调速开关、总开关、光电门和水平仪等部分，整个实验装置作为一个整体使用。

按照本实用新型所提供的设计方案，该实验装置的摆球运动由原来的手动控制变为电动机控制，摆球的水平运动轨迹更接近标准圆，使摆球运动更加稳定，更容易读出力的大小，摆球的运动时间及运动的圈数也由人工测量转为计时器自动测量，实验误差大大减小。本实用新型解决其技术问题所采用的方案主要有以下几点。

1、该实验装置主要由支架、弹簧秤、转盘、定滑轮、转轴、摆线、摆球、电动机、遮光片、计时器、调平螺丝、调速开关、总开关、光电门和水平仪等组成，其中四个定滑轮对称固定在转轴上部的两边，两长两短，其位置与摆线方向相切，摆线固定在转盘直径两端，沿竖直方向绕过定滑轮与摆球相连，遮光片固定在转轴下部，由电动机带动转轴提供主动力，带动摆球转动，从而带动转盘转动。

2、该实验装置所述的定滑轮、转盘、摆球、摆线都关于转轴的中心轴保持两边对称。

3、该实验装置中所述的弹簧秤用固定螺丝固定在支架的顶板上，弹簧秤的刻度盘左边是弹力刻度，右边是长度刻度，两边刻度的零刻线在同一位置。

4、该实验装置所述的弹簧秤的挂钩固定在转盘中间的轴承盖上，转盘转动轴承盖不转动，弹簧称的挂钩只能在摆线的作用下沿上下方向移动。

5、该实验装置所述的转轴中间有一与摆线位置相近的空槽，便于用刻度尺从空槽中穿过来测量两摆线间的距离。

6、该实验装置所述的总开关、调速开关和电动机都固定安装在支架的中层隔板上，计时器、光电门和水平仪都固定安装在支架的底板上。

本实用新型的有益效果是该实验装置成本低廉、操作简单，演示向心力实验效果明显，误差小。在实验过程中摆球的质量m保持不变，按照本实用新型所提供的设计方案，需要进行动态测量的遮光次数、遮光时间通过计时器自动进行测量，转动时摆线对摆球的拉力和弹簧秤的指针位置示数则是在固定不动的弹簧秤的刻度盘上直接读数。该实验采取动态静化的实验读数方式，降低了实验数据获得的难度，提高了实验的可操作性，整个实验的原理和实验过程跟教材上的实验差别不大，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实用新型进一步说明，其中图1是本实用新型的结构示意图；图2是本实用新型的静态测量示意图；图（3）为本实用新型的动态测量示意图。

具体实施方式

本实用新型提出了一种向心力实验装置，能比较快捷、直观地演示向心力实验，从而迅速得出实验结果。