[实用新型]一种数显直读式向心力实验仪

说明书

本实用新型公开了一种数显直读式向心力实验仪，包括转轴、摄像头、电子测力计、绳子、平衡杆、平衡块、转台、定滑轮、刻度尺、挡板、小球、轴承、挡光片、光电门、计时器、电机调速器、电机总成、上固定板、下固定板、左侧板、右侧板等部分；本实用新型取得的有益效果是：（1）结构简单，操作方便，减少误差，可以直接测量向心力大小；（2）通过光电门测出圆周运动的周期和转台上的刻度尺读出小球做圆周运动的半径，可以验证向心力的表达式，改变小球做圆周运动的半径或圆周运动的周期，可探究向心力大小与哪些因素有关，有利于学生对向心力相关知识点的理解。

技术领域

本实用新型涉及一种中学物理教学与实验仪器，尤其涉及一种数显直读式向心力实验仪。

背景技术

《验证向心力的表达式》是贯穿于高一物理必修二第五章《曲线运动》的重要知识；目前，在中学课本《验证向心力的表达式》实验教学中，现有的教学仪器是用圆锥摆粗略验证向心力的表达式，所述的方法在实际操作、以及计算中导致的误差较大；另一方面使用的验证方法可观性不稳定，可能不能保证小球在转动过程中在同一平面内，且不便于调整，不便于直接观察整个装置转速、周期以及向心力。

发明内容

为了解决上述问题，提高实验的直观性可靠和准确性，简单而准确地的验证向心力公式，本实用新型提供一种数显直读式向心力实验仪；该实验仪包括转轴、摄像头、电子测力计、拉绳、平衡杆、平衡块、转台、定滑轮、刻度尺、挡板、小球、轴承、挡光片、光电门、电机调速器、计时器、电机总成、上固定板、下固定板、左侧板、右侧板等部分，整个实验仪作为一个整体使用。

按照本实用新型所提供的技术方案，该实验仪转轴的转动由可调速电机带动，转轴转动的周期由数字计时器得出，小球做圆周运动的半径通过刻度尺直接读出，小球所受到的向心力通过电子测力计测量，通过摄像头得出向心力大小的示数。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.该实验仪主要由转轴、摄像头、电子测力计、拉绳、平衡杆、平衡块、转台、定滑轮、刻度尺、挡板、小球、轴承、挡光片、光电门、计时器、电机调速器、电机总成、上固定板、下固定板、左侧板、右侧板等部分组成，转轴套入轴承，并将轴承固定在上固定板上，转轴下端与电机总成联接，转轴由电机带动而转动，摄像头、电子测力计、平衡杆、转台和挡光片均固定在转轴上。

2.所述的摄像头与电子测力计固定在转轴上，均与转轴同步转动，摄像头正对电子测力计的读数部分，所述的摄像头具有WIFI功能，通过WIFI与智能手机联接，在转动过程中从手机上读出电子测力计的读数。

3.所述的拉绳的一端与电子测力计相连接，拉绳的另一端通过定滑轮与小球相连接，小球置于转台上，小球选用光滑的金属小球，转台选用用光滑的金属平板，便于减少摩擦力。

4.所述的平衡杆固定在转轴上，平衡杆设有可移动的平衡块，用螺钉固定，移动的平衡块使平衡杆、平衡块与转台关于转轴的中心轴对称，以便转轴平衡转动。

5.所述的转台上设置两个挡板，所述的两个挡板中的一个挡板上设有刻度尺，便于测量小球做圆周运动的半径，所述的刻度尺的0刻度设在转轴的中心。

6.所述的光电门固定在上固定板上，并位于挡光片的两边，所述的光电门与计时器相连接，所述的计时器固定在下固定板上。

7.所述电机总成还与电机调速器相连接，所述电机调速器选用多档可调调速器，所述电机调速器固定在右侧板上。

本实用新型的有益效果是本实用新型取得的有益效果是：（1）结构简单，操作方便，误差小，可以直接测量向心力大小；（2）通过光电门测出圆周运动的周期和转台上的刻度尺读出小球做圆周运动的半径，可以验证向心力的表达式，可改变小球做圆周运动的半径，通过电机调速器改变圆周运动的周期，从而探究向心力大小与哪些因素有关，有利于学生对向心力相关知识点的理解。

附图说明