[实用新型]一种向心力教学实验装置

说明书

本实用新型公开了一种向心力教学实验装置，包括底座、旋转台和数据采集构件。底座提供装置的安装基础和装置运行时水平姿态调整功能；旋转台包括旋转盘构件和电磁阻尼减速构件；数据采集构件包括角速度数据采集构件和向心力数据采集构件，角速度数据采集构件包括光电门器件和角位移遮光板，向心力数据采集构件包括无线传输力传感器和研究对象砝码。无线传输力传感器固定安装在旋转台上，研究对象砝码通过安装在旋转台上的砝码穿装构件固定并与无线传输力传感器力学关联。在旋转台上固定若干组向心力数据采集构件，在装置运行时同步采集研究对象砝码不同旋转半径和不同质量条件下的角速度数据和向心力数据，将这些数据传送给上位计算机。

技术领域

本实用新型涉及教学设备技术领域，更具体的说是涉及一种向心力教学实验装置。

背景技术

向心力问题是物理学中力学部分的重要内容之一，重点是做圆周运动的物体所受向心力与运动角频率、运动半径、运动对象质量之间的关系。在教学中仅仅通过教师讲解使学习者理解和接受是很困难的，必须要得到实验支持。

在高中物理教学阶段，曾经有过的实验方案是分别用外形相同质量不同的铁球和铝球做比较实验，令两球分别作匀速圆周运动，控制两运动系统的质量、旋转半径、旋转角速度等条件，通过一个弹簧装置显示和比较运动对象所受向心力的信息，实验进行者通过这些信息判断向心力与上述影响因素间的关系。这种方案有两个重要的缺陷，一是这种实验装置过于简陋只能做定性实验不能获得相应的定量关系。二是这种实验装置必须通过至少三次实验装置的设置和实验过程才能完成完整的向心力问题的研究，这在规定课时时间内是不可能完成的，这就使得这种实验装置不可能在教学中实际完成关于向心力与各相关影响因素间的关系的完整教学。

近些年出现了用传感器采集相关数据用计算机进行数据分析处理的实验教学方案。这种方案是令一个物体做匀速圆周运动，用光电门传感器和力传感器分别采集其角速度数据和所受向心力数据，然后将这些数据传输给计算机，由计算机按实验进行者提供的算法进行分析处理得出实验结论。但从现在所能知悉的实验方案和实验装置看，这些方案有一个共同的缺陷，就是只研究向心力与角速度的关系，而不能研究向心力与所有影响因素间的关系。因此，提供一种用数字化方法全面研究向心力与所有影响因素间的关系的实验装置，是本领域教学工作人员及技术人员亟需去解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种向心力教学实验装置，包括底座、旋转台和数据采集构件。底座提供装置的安装基础和装置运行时水平姿态调整功能；旋转台包括旋转盘构件和电磁阻尼减速构件；数据采集构件包括角速度数据采集构件和向心力数据采集构件，角速度数据采集构件包括光电门器件和角位移遮光板，向心力数据采集构件包括无线传输力传感器和研究对象砝码。无线传输力传感器固定安装在旋转台上，研究对象砝码通过安装在旋转台上的砝码穿装构件固定并与无线传输力传感器力学关联。在旋转台上固定若干组向心力数据采集构件，在装置运行时同步采集研究对象砝码不同旋转半径和不同质量条件下的角速度数据和向心力数据，将这些数据传送给上位计算机。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种向心力教学实验装置，包括底座、旋转台、数据采集构件和砝码穿装构件；所述旋转台转动安装在所述底座上，所述底座提供装置的安装基础和装置运行时水平姿态调整功能；所述砝码穿装构件固定安装在所述旋转台上；所述数据采集构件包括角速度数据采集构件和向心力数据采集构件，所述角速度数据采集构件安装在所述底座上，与所述旋转台非接触安装；所述向心力数据采集构件安装在所述旋转台上，并与所述砝码穿装构件连接；角速度数据采集构件用于采集旋转台旋转角速度数据；在旋转台上布置安装若干组向心力数据采集构件，通过同步采集不同旋转半径和不同质量的的向心力数据和角速度数据，获取研究向心力与各相关影响因素之间关系所需要的全部数据并传送给上位计算机。