本实用新型专利技术提供了一种圆周运动教学装置，从下至上依次包括底座、固定在底座上的电机及由所述电机带动而进行圆周运动的转动圆盘，所述电机电性连接于控制器，所述转动圆盘上安装有能够跟随所述转动圆盘一起转动的径向支架杆，所述径向支架杆上通过圆周半径调节机构连接有用于检测当前圆周半径下向心加速度大小的向心加速度测量装置，所述向心加速度测量装置无线连接于所述控制器。本实用新型专利技术具有结构简单，教学生动形象，便于学生理解和接受新知识等优点。
Teaching device of circular motion
【技术实现步骤摘要】
圆周运动教学装置
本技术属于教学装置
，尤其是涉及一种圆周运动教学装置。
技术介绍
圆周运动以向心力提供运动物体所需的向心加速度。这向心力把运动物体拉向圆形轨迹的中心点。若果没有向心力，物体会跟随牛顿第一定律惯性地进行直线运动。即使物体速率不变，物体的速度方向也在不停地改变。即匀速圆周运动中，线速度改变方向，角速度不变。质点在以某点为圆心半径为r的圆周上运动，即质点运动时其轨迹是圆周的运动叫“圆周运动”。圆周运动是中小学乃至高中教学的一个主要课程，主要是为了让学生理解何为圆周运动以及让学生了解圆周运动过程中各参数之间的关系等。圆周运动的参数包括有角速度w、转速n、圆周半径r、向心加速度a等，在以往的教学中，老师都是一步步通过公式的方式推导各参数之间的关系，例如线速度V＝s/t＝2πr/T，角速度w与线速度V之间的关系为V＝wr，所以我们推导出w＝2πr/T,向心加速度与线速度V之间的关系为a＝V2/r,那么向心加速度a与角速度w之间的关系为a＝w2r，而角速度与转速的关系为w＝2πn，所以向心加速度与转速及圆周半径的关系为a＝4π2r；n2，从传统的推导方式我们可以得出向心加速度与转速的关系为：向心加速度的大小与转速的平方呈正比；向心加速度与圆周半径的关系为：向心加速度的大小与圆周运动的半径呈正比。但是这样学生只能机械地得到结论而已，有时候甚至是通过死背公式记得向心加速度与圆周半径和转速的关系，时间久了就容易遗忘。传统教学中没有装置能够帮助学生形象生动地了解圆周运动，也无法使学生在圆周运动的实验过程中学习到向心加速度、圆周半径和转速之间的关系。
技术实现思路
本技术的目的是针对上述问题，提供一种用于圆周运动课程辅助教学的圆周运动教学装置。为达到上述目的，本技术采用了下列技术方案：一种圆周运动教学装置，从下至上依次包括底座、固定在底座上的电机及由所述电机带动而进行圆周运动的转动圆盘，所述电机电性连接于控制器，所述转动圆盘上安装有能够跟随所述转动圆盘一起转动的径向支架杆，所述径向支架杆上通过圆周半径调节机构连接有用于检测当前圆周半径下向心加速度大小的向心加速度测量装置，所述向心加速度测量装置无线连接于所述控制器。在上述的圆周运动教学装置中，所述向心加速度测量装置包括姿态传感器、无线模块和蓄电池，所述蓄电池分别连接于所述姿态传感器和无线模块，所述姿态传感器的输出端连接于所述无线模块，所述无线模块无线连接于所述控制器。在上述的圆周运动教学装置中，所述圆周半径调节机构包括两条相互平行且轴向开设在所述径向支架杆上的第一滑轨，所述向心加速度测量装置底部具有与所述第一滑轨相适应的滑块。在上述的圆周运动教学装置中，至少一条第一滑轨的一旁平行标注有以圆周运动的旋转轴线为起点的刻度线。在上述的圆周运动教学装置中，所述转动圆盘的中部固定穿设有连接结构，所述连接结构的下端连接于所述电机的输出轴，所述连接结构的上端连接于所述径向支架杆以将所述径向支架杆安装在所述转动圆盘上。在上述的圆周运动教学装置中，所述连接结构连接于所述径向支架杆的中部，所述第一滑轨开设在所述径向支架杆中部的一侧，所述径向支架杆中部的另一侧开设有两条分别与所述第一滑轨相对设置的第二滑轨，所述第二滑轨上具有能够在所述第二滑轨上轴向移动的配重块，且至少一条第二滑轨的一旁平行标注有以圆周运动的旋转轴线为起点的刻度线。在上述的圆周运动教学装置中，所述电机连接有用于调节所述电机转速的可调电位器，所述底座上安装有用于检测所述转动圆盘转速的转速检测装置，所述转速检测装置连接于所述控制器。在上述的圆周运动教学装置中，所述转动圆盘为光栅盘，所述转速检测装置包括相对设置的激光探头和光敏传感器，且所述激光探头和光敏传感器分别位于所述光栅盘的两侧，所述激光探头和所述光敏传感器分别连接于所述控制器。在上述的圆周运动教学装置中，所述激光探头位于所述光栅盘的下方且固定在所述底座上，所述光敏传感器位于所述光栅盘的上方且通过传感器支架安装在所述底座上。在上述的圆周运动教学装置中，所述底座包括圆盘底和多个固定在所述圆盘底并将所述圆盘底支撑的盘底支架，所述电机固定在所述圆盘底的底部，所述激光探头固定在所述盘底支架上且位于所述圆盘底的周向外侧，所述传感器支架呈7字型结构，且所述传感器支架的底部固定在所述盘底支架上，所述光敏传感器固定在传感器支架的顶部并位于所述激光探头的正上方。本技术的优点在于：1、结构简单；2、实验生动形象，能够提高学生的学习兴趣及新知识接收程度；3、使用实验的方式使学生一步步深入了解圆周运动多个参数之间的关系，加强学习记忆强度。附图说明图1是本技术圆周运动教学装置的主视图；图2是本技术圆周运动教学装置的俯视图；图3是本技术圆周运动教学装置硬件框架图；图4是本技术转动圆盘的结构示意图；图5是本技术底座与连接结构的连接示意图；图6是本技术圆盘底的结构示意图；图7是本技术盘底支架的结构示意图；图8是本技术径向支架杆的结构示意图；图9是根据本圆周运动教学装置实验数据得到的向心加速度与转速关系的可视化图表；图10是根据本圆周运动教学装置实验数据得到的向心加速度与转速平方关系的可视化图表；图11是根据本圆周运动教学装置实验数据得到的向心加速度与圆周半径关系的可视化图表。附图标记：底座1；圆盘底11；盘底支架12；电机2；可调电位器21；转动圆盘3；通孔31；控制器4；径向支架杆5；刻度线51；配重块52；大过孔53；小过孔54；电机安装孔55；圆周半径调节机构6；第一滑轨61；第二滑轨62；滑块63；安装孔64；向心加速度测量装置7；姿态传感器71；无线模块72；蓄电池73；连接结构8；状连接块81；螺栓82；长螺柱83；转速检测装置9；激光探头91；光敏传感器92；传感器支架93。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术做进一步详细的说明。如图1-图3所示，本实施例公开了一种圆周运动教学装置，从下至上依次包括底座1、固定在底座1上的电机2及由电机2带动而进行圆周运动的转动圆盘3，电机2电性连接于控制器4，控制器4可以为单片机、微型计算机等能够接收并显示采集数据以及能够控制负载工作的装置，具体型号不在此进行限制。进一步地，转动圆盘3上安装有能够跟随转动圆盘3一起转动的径向支架杆5，径向支架杆5上通过圆周半径调节机构6连接有用于检测当前圆周半径下向心加速度大小的向心加速度测量装置7，向心加速度测量装置7无线连接于控制器4，由所述控制器4接收向心加速度测量装置7测量到的向心加速度值。具体地，由于向心加速度测量装置7需要进行圆周运动，为了减少干扰，本实施例尽量减少向心加速度测量装置7上的连线。具体方式为：向心加速度测量装置7包括姿态传感器71、无线模块72和蓄电池73，蓄电池73分别连接于姿态传感器本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种圆周运动教学装置，其特征在于，从下至上依次包括底座(1)、固定在底座(1)上的电机(2)及由所述电机(2)带动而进行圆周运动的转动圆盘(3)，所述电机(2)电性连接于控制器(4)，所述转动圆盘(3)上安装有能够跟随所述转动圆盘(3)一起转动的径向支架杆(5)，所述径向支架杆(5)上通过圆周半径调节机构(6)连接有用于检测当前圆周半径下向心加速度大小的向心加速度测量装置(7)，所述向心加速度测量装置(7)无线连接于所述控制器(4)。/n
【技术特征摘要】
1.一种圆周运动教学装置，其特征在于，从下至上依次包括底座(1)、固定在底座(1)上的电机(2)及由所述电机(2)带动而进行圆周运动的转动圆盘(3)，所述电机(2)电性连接于控制器(4)，所述转动圆盘(3)上安装有能够跟随所述转动圆盘(3)一起转动的径向支架杆(5)，所述径向支架杆(5)上通过圆周半径调节机构(6)连接有用于检测当前圆周半径下向心加速度大小的向心加速度测量装置(7)，所述向心加速度测量装置(7)无线连接于所述控制器(4)。
2.根据权利要求1所述的圆周运动教学装置，其特征在于，所述向心加速度测量装置(7)包括姿态传感器(71)、无线模块(72)和蓄电池(73)，所述蓄电池(73)分别连接于所述姿态传感器(71)和无线模块(72)，所述姿态传感器(71)的输出端连接于所述无线模块(72)，所述无线模块(72)无线连接于所述控制器(4)。
3.根据权利要求1所述的圆周运动教学装置，其特征在于，所述圆周半径调节机构(6)包括两条相互平行且轴向开设在所述径向支架杆(5)上的第一滑轨(61)，所述向心加速度测量装置底部具有与所述第一滑轨(61)相适应的滑块(63)。
4.根据权利要求3所述的圆周运动教学装置，其特征在于，至少一条第一滑轨(61)的一旁平行标注有以圆周运动的旋转轴线为起点的刻度线(51)。
5.根据权利要求4所述的圆周运动教学装置，其特征在于，所述转动圆盘(3)的中部固定穿设有连接结构(8)，所述连接结构(8)的下端连接于所述电机(2)的输出轴，所述连接结构(8)的上端连接于所述径向支架杆(5)以将所述径向支架杆(5)安装在所述转动圆盘(3)上。
6.根据权利要求5所述的圆周运动教学装置，其特征在于，所述连接结构(8)连接于所述径向支架杆(5)的中部，所述第一滑轨(61)开设...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄书畅，
申请(专利权)人：黄书畅，
类型：新型
国别省市：浙江;33
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