本发明专利技术公开了一种向心力实验装置，包括底座、转盘、控制器、旋转电机、光电门、拉力传感器、压力传感器、球体和不具备弹性的柔性绳。转盘中心设有中心轴，旋转电机用于驱动转盘转动。转盘上设有限位槽，拉力传感器套设在中心轴上，拉力传感器的拉环朝向限位槽，限位槽内设有限位环，柔性绳穿过限位环并分别与拉环和球体连接，拉环的中心、限位环的中心和球体的球心处在与同一水平线上，水平线穿过中心轴的中心。压力传感器环状设置在限位环的内壁。转盘底部设有直杆，光电门用于监测直杆的转动。本发明专利技术涉及物理学实验设备技术领域，用以解决现有的向心力演示实验不直观、误差大和无法获取实验数据的技术问题。取实验数据的技术问题。取实验数据的技术问题。
【技术实现步骤摘要】
一种向心力实验装置
[0001]本专利技术涉及物理学实验设备
，尤其涉及一种向心力实验装置。
技术介绍
[0002]科技项目是指以科学研究和技术开发为内容而单独立项的项目，其目的在于解决经济和社会发展中出现的科学技术问题。进行科学研究和技术开发需要经过多次科学实验，进行科学实验需要利用各种实验装置。
[0003]向心力是当物体沿着圆周或者曲线轨道运动时，指向圆心(曲率中心)的合外力作用力，向心力的计算公式为F＝mω2r(F为向心力、m为物体的质量、ω为角速度、r为物体的运动半径)。目前，一般通过人为摇动手柄带动转盘转动，转盘通过活动杆带动球体转动，球体在转动过程中使套在转盘中心轴的弹簧向下发生形变，弹簧带动套筒下移，从而露出套在套筒内部的标识杆，通过观察标识杆判断向心力的大小。现有的向心力演示实验无法直观看出与向心力与各物理量的变化关系，同时受各种因素影响，导致实验数据误差变大，且无法得出具体实验数据以验证向心力的计算公式是否成立，为解决上述问题，本专利技术提供了一种向心力实验装置。
技术实现思路
[0004]本申请实施例提供了一种向心力实验装置，用以解决现有的向心力演示实验不直观、误差大和无法获取实验数据的技术问题。
[0005]有鉴于此，本申请提供了一种向心力实验装置，包括底座、转盘、控制器、旋转电机、光电门、拉力传感器、压力传感器、球体和不具备弹性的柔性绳；
[0006]所述转盘位于所述底座上方，所述旋转电机设置在所述底座的下方，所述转盘中心设有垂直贯穿所述转盘的中心轴，所述中心轴穿过所述底座的顶部与所述旋转电机的转轴连接，所述旋转电机用于驱动所述转盘转动；
[0007]所述转盘上表面设有连通所述转盘中心的限位槽，所述拉力传感器套设在所述中心轴上，所述拉力传感器的拉环朝向所述限位槽设置，所述限位槽内设有限位环，所述柔性绳穿过所述限位环，所述柔性绳的两端分别与所述拉环和所述球体连接，所述拉环的中心、所述限位环的中心和所述球体的球心处在与同一水平线上，所述水平线穿过所述中心轴的中心；所述压力传感器环状设置在所述限位环的内壁；
[0008]所述光电门竖直设置在所述转盘和所述底座之间，所述转盘底部竖直设有直杆，所述光电门用于监测所述直杆的转动；
[0009]所述控制器包括主控板和与所述主控板连接的显示屏，所述主控板分别与所述旋转电机、所述光电门、所述拉力传感器和所述压力传感器电性连接。
[0010]可选地，所述限位槽的深度大于所述球体的半径。
[0011]可选地，所述限位槽由所述转盘的边缘连通至中心，所述限位槽上远离所述转盘中心的一端设有用于防止所述球体飞出的挡板。
[0012]可选地，所述挡板靠近所述转盘中心的一侧设有橡胶层。
[0013]可选地，所述挡板上端向所述转盘中心倾斜。
[0014]可选地，所述底座上方罩设有用于罩住所述转盘的透明防护罩。
[0015]可选地，所述球体上设有通孔，所述柔性绳穿绕所述通孔与所述球体连接。
[0016]可选地，所述柔性绳的两端设有卡扣。
[0017]可选地，所述底座设有可调节高度的支撑脚。
[0018]可选地，所述支撑脚底部设有橡胶层。
[0019]从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
[0020]本申请中提供了一种向心力实验装置，包括底座、转盘、控制器、旋转电机、光电门、拉力传感器、压力传感器、球体和不具备弹性的柔性绳。转盘位于底座上方，旋转电机设置在底座的下方，转盘中心设有垂直贯穿转盘的中心轴，中心轴穿过底座的顶部与旋转电机的转轴连接，旋转电机用于驱动转盘转动。转盘上表面设有连通转盘中心的限位槽，拉力传感器套设在中心轴上，拉力传感器的拉环朝向限位槽设置，限位槽内设有限位环，柔性绳穿过限位环，柔性绳的两端分别与拉环和球体连接，拉环的中心、限位环的中心和球体的球心处在与同一水平线上，水平线穿过中心轴的中心。压力传感器环状设置在限位环的内壁。光电门竖直设置在转盘和底座之间，转盘底部竖直设有直杆，光电门用于监测直杆的转动。控制器包括主控板和与主控板连接的显示屏，主控板分别与旋转电机、光电门、拉力传感器和压力传感器电性连接。
[0021]现有的向心力演示实验一般通过人为摇动手柄带动转盘转动，转盘通过活动杆带动球体转动，球体在转动过程中使套在转盘中心轴的弹簧向下发生形变，弹簧带动套筒下移，从而露出套在套筒内部的标识杆，通过观察标识杆露出的长度判断向心力的大小。与现有的向心力演示实验相比，使用本申请提供的向心力实验装置进行实验，有以下优势：
[0022](1)通过显示屏可直观得知拉力传感器和压力传感器的受力大小，压力传感器读数稳定时，拉力传感器受到的拉力值即向心力的大小。
[0023](2)现有的实验装置，一般通过刚性连接件(如伸缩杆、铰接杆等)连接球体和中心轴，在转动过程中，球体受到刚性连接件的作用力，对该作用力进行分析比较困难，从而难以对球体进行受力分析。本实验装置，使用柔性柔性绳连接球体，柔性绳给予球体的作用力只有可能是指向柔性绳方向的拉力，从而易于对球体进行受力分析。
[0024](3)柔性绳的质量更轻，对实验的误差影响更小。
[0025](4)在限位环内设置压力传感器，通过观察压力传感器受到柔性绳压力的大小情况，判断球体是否与拉力传感器和限位环处在同一水平线上。如球体没有与拉力传感器和限位环处在同一水平线上，拉力传感器受到的拉力并非指向拉力传感器的中心，可能导致显示读数与实际拉力大小存在误差。
[0026](5)向心力公式为F＝mω2r，使用本实验装置进行实验，可通过测量工具测得球体的重量和半径，柔性绳的长度，通过光电门测得球体的角速度(将转速换算为角速度即可)，从而验证验证向心力公式F＝mω2r公式是否成立(球体的重心位于球心，该式中r＝柔性绳长度+球体半径)。
[0027]综上所述，本申请提供的向心力实验装置解决了现有的向心力演示实验不直观、误差大和无法获取实验数据的技术问题。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1为本申请实施例中提供的向心力实验装置的整体结构示意图；
[0030]图2为本申请实施例中提供的向心力实验装置的转盘纵剖视图；
[0031]图3为本申请实施例中提供的向心力实验装置的旋转电机刚转动时的俯视图；
[0032]图4为本申请实施例中提供的向心力实验装置的旋转电机转速稳定时的俯视图；
[0033]图5为本申请实施例中提供的向心力实验装置的模块电性连接框架。
[0034]其中，附图标记为：
[0035]1、底座；2、支撑脚；3、旋转电机；4、发光端；5、接收端；6、直杆；7、转盘；8、中心轴；本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种向心力实验装置，包括底座、转盘，其特征在于，还包括控制器、旋转电机、光电门、拉力传感器、压力传感器、球体和不具备弹性的柔性绳；所述转盘位于所述底座上方，所述旋转电机设置在所述底座的下方，所述转盘中心设有垂直贯穿所述转盘的中心轴，所述中心轴穿过所述底座的顶部与所述旋转电机的转轴连接，所述旋转电机用于驱动所述转盘转动；所述转盘上表面设有连通所述转盘中心的限位槽，所述拉力传感器套设在所述中心轴上，所述拉力传感器的拉环朝向所述限位槽设置，所述限位槽内设有限位环，所述柔性绳穿过所述限位环，所述柔性绳的两端分别与所述拉环和所述球体连接，所述拉环的中心、所述限位环的中心和所述球体的球心处在与同一水平线上，所述水平线穿过所述中心轴的中心；所述压力传感器环状设置在所述限位环的内壁；所述光电门竖直设置在所述转盘和所述底座之间，所述转盘底部竖直设有直杆，所述光电门用于监测所述直杆的转动；所述控制器包括主控板和与所述主控板连接的显示屏，所述主控板分别与所述旋转电机、所述光电门、所述拉力传感器和所述压力传...
【专利技术属性】
技术研发人员：谭文，
申请(专利权)人：海南立字知识产权运营有限公司，
类型：发明
国别省市：
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