[实用新型]一种用于科学实验的多功能离心力实验装置

说明书

本实用新型公开了一种用于科学实验的多功能离心力实验装置，包括包括旋转驱动单元及与旋转驱动单元相连的旋转驱动杆，所述旋转驱动杆的顶端连接有多功能的旋转圆盘，旋转驱动单元包括驱动箱体，驱动箱体的侧壁上水平设置有摇柄，摇柄插入驱动箱体内的一端通过键槽组件连接有第一锥齿轮，与第一锥齿轮相配合设置有变速机构，变速机构连接有输出轴，输出轴与旋转驱动杆固定连接。本实用新型通过拨动变速拨动杆，能够实现快速变速，通过变换不同劲度系数的弹簧、不同重量的滑块或不同摩擦系数的滑槽，能够进行单一变量与离心力关系的研究，在学习离心力的同时，能够学习劲度系数、摩擦系数等物理知识。

技术领域

本实用新型涉及实验仪器技术领域，特别是指一种用于科学实验的多功能离心力实验装置。

背景技术

离心力是一种虚拟力，是一种惯性力，它使旋转的物体远离它的旋转中心。在牛顿力学里，离心力曾被用于表述两个不同的概念：在一个非惯性参考系下观测到的一种惯性力，向心力的平衡。在拉格朗日力学下，离心力有时被用来描述在某个广义坐标下的广义力。在通常语境下，离心力并不是真实存在的力。它的作用只是为了在旋转参考系（非惯性参考系）下，牛顿运动定律依然能够使用。在惯性参考系下是没有离心力的，在非惯性参考系下（如旋转参考系）才需要有惯性力，否则牛顿运动定律不能使用。

因此，离心力是学习牛顿力学体系必须要掌握的基础规律，但是，由于离心力是一种虚拟的力，并不能直接测量，也不能直接观察，因此在教学过程中需要借助辅助实验装置进行说明。现有的离心力实验装置包括旋转驱动单元及与旋转驱动单元相连的旋转驱动杆，在旋转驱动杆上用柔性线连接钢球，通过旋转驱动单元带动旋转驱动杆转动而带动钢球相对于自然状态位置升高，进而来展示离心力的存在。但是现有的这种离心力实验装置转速的变换和控制难以量化，因此难以深入探究转速高低与离心力大小之间的规律。另外，钢球的升高是克服了重力，通过建立重力与离心力的关系来证明离心力的存在是可行的，但是这种离心力实验装置无法表示离心力的大小和规律。

实用新型内容

针对上述背景技术中的不足，本实用新型提出一种用于科学实验的多功能离心力实验装置，解决了现有离心力实验装置难以便捷地探究转速高低和旋转半径与离心力大小之间的规律的技术问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种用于科学实验的多功能离心力实验装置，包括旋转驱动单元及与旋转驱动单元相连的旋转驱动杆，所述旋转驱动杆的顶端连接有旋转圆盘，旋转圆盘底面的中心位置与旋转驱动杆固定连接，旋转圆盘的顶面的圆心位置设置有固定柱，旋转圆盘的顶面上开设有滑槽，滑槽沿旋转圆盘的径向方向开设且与固定柱相对应，滑槽内设置有滑块，滑块与固定柱之间通过弹簧相连，所述旋转驱动单元包括驱动箱体，驱动箱体的侧壁上水平设置有摇柄，摇柄插入驱动箱体内的一端通过键槽组件连接有第一锥齿轮，与第一锥齿轮相配合设置有变速机构，变速机构连接有输出轴，所述输出轴与旋转驱动杆固定连接。

所述变速机构包括驱动箱体的内侧壁上设置有轮架，轮架的内端部转动设置有变速轴，变速轴的上端部设置有一级传动锥齿轮、下端部设置有二级传动锥齿轮，变速轴位于一级传动锥齿轮的上部设置有第一传动轮、位于二级传动锥齿轮的下部设置有第三传动轮，第一传动轮的半径大于第三传动轮的半径，变速轴连接有变速拨动杆，变速拨动杆的一端与变速轴轴向固定且周向转动连接、另一端穿出驱动箱体，变速拨动杆带动变速轴上下滑动使第一锥齿轮分别与一级传动锥齿轮或二级传动锥齿轮啮合，驱动箱体内设置有输出轴，输出轴与所述旋转驱动杆固定连接，输出轴上设置有第二传动轮和第四传动轮，第二传动轮的半径小于第四传动轮的半径，当第一锥齿轮与一级传动锥齿轮啮合时，第二传动轮与第一传动轮啮合，当第一锥齿轮与二级传动锥齿轮啮合时，第三传动轮与第四传动轮啮合。

进一步地，所述驱动箱体的内壁设置有支撑架，摇柄的内端设置在支撑架内。

进一步地，所述摇柄与驱动箱体之间、摇柄与支撑架之间、轮架与变速轴之间、驱动箱体与输出轴之间均设置有轴承。

进一步地，所述摇柄的握持段设置有回转筒。