向心力演示仪制造技术

本技术公开了一种向心力演示仪，包括驱动机构、圆盘运动机构和圆锥摆运动机构；所述驱动机构包括步进电机和同步轴，所述步进电机能够驱动同步轴转动；所述圆盘运动机构包括圆盘和砝码块，所述同步轴与圆盘连接，所述圆盘上设有测力组件，所述砝码块活动设置在圆盘上，并通过拉杆与测力组件连接；所述圆锥摆运动机构包括圆盘二、连接绳和摆球，所述同步轴与圆盘二连接，所述圆盘二底部设有测力组件二和限位板，所述连接绳的一端与测力组件连接，另一端穿过限位板与摆球连接。使用上述一种向心力演示仪，能够将两个不同平面的相同圆周运动直观地展现出来，在教学时更好地演示出圆盘运动和圆锥摆运动的向心力对比，加深对向心力的理解和学习。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及教学器材，具体涉及一种向心力演示仪。

技术介绍

1、传统的向心力演示仪结构，转动手柄使塔轮、长槽和短槽匀速转动，槽内小球也随之匀速圆周运动，小球向外挤压挡板，挡板的力使挡板另一端压缩弹簧测力套筒里的弹簧，通过弹簧压缩量，从标尺上读出向心力的大小。使用时主要是通过将皮带套在不同半径的塔轮上，来调节两边塔轮的角速度，以及调节小球在长槽内的位置以变更旋转半径，从而演示不同大小的向心力对比。

2、但这种向心力演示仪主要是针对向心力的大小对比进行演示，因此两个塔轮都是做圆盘运动。圆锥摆运动是一种特殊的模型，有着竖直方向和斜向上的力，圆盘运动则是水平面上的圆周运动，但这两种运动却有着相同的效果，因此将两者进行对比能够很好地起到演示效果，更形象地展示向心力，目前没有对两种运动进行对比演示的演示仪或其他教具，导致教学效果不佳，学生对于向心力的认识不够深刻。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本技术提出一种向心力演示仪，能够展示圆盘运动和圆锥摆运动的向心力对比。

2、为了实现上述目的，本技术是通过如下的技术方案来实现：一种向心力演示仪，包括驱动机构、圆盘运动机构和圆锥摆运动机构；

3、所述驱动机构包括步进电机和同步轴，所述步进电机能够驱动同步轴转动，所述同步轴竖直设置；

4、所述圆盘运动机构包括圆盘和砝码块，所述同步轴的顶端与圆盘连接，所述圆盘上设有测力组件，所述砝码块活动设置在圆盘上，并通过拉杆与测力组件连接；

5、所述圆锥摆运动机构包括圆盘二、连接绳和摆球，所述同步轴的底端与圆盘二连接，所述圆盘二底部设有测力组件二和限位板，所述连接绳的一端与测力组件连接，另一端穿过限位板与摆球连接。

6、通过步进电机驱动同步轴转动，能够带动圆盘和圆盘二以相同的角速度转动，圆盘带动砝码块一起绕周向转动，砝码块通过拉杆拉动测力组件，即可测出向心力大小。圆盘二通过连接绳的下段带动摆球做圆锥摆运动，连接绳的上段通过限位板保持竖直状态，让测力组件二测出连接绳的拉力，从而能够换算出摆球的向心力。

7、上述向心力演示仪的有益效果是：通过设置圆盘和圆锥摆两个运动机构，并通过同步轴连接使速度相同，能够将两个不同平面的相同圆周运动直观地展现出来，教学时更好地演示出圆盘运动和圆锥摆运动的向心力对比，加深对向心力的理解和学习。

8、进一步地，所述测力组件和测力组件二均为压力传感器。

9、压力传感器能够快速准确地测出砝码和摆球的拉力。

10、进一步地，所述步进电机固定设置在机架上，所述机架上还设有可转动的同步轮，所述步进电机通过传动皮带与同步轮连接，所述同步轴与同步轮连接。

11、步进电机通过传动皮带驱动同步轮转动，同步轮带动同步轴转动，即可驱动圆盘和圆盘二以相同的角速度转动。

12、进一步地，所述圆盘上设有底座，所述拉杆的一端滑动插接在底座上，所述砝码块滑动套设在拉杆上，并能够与拉杆可拆卸地连接，所述底座与测力组件之间设有刻度尺。

13、圆盘转动时，砝码块和拉杆向外移动，在底座上滑动，测力组件能够测得拉杆的拉力，从而测出向心力的大小。通过砝码块在拉杆上对照刻度尺移动，即相对于圆盘调节转动半径，而摆球的摆动半径可以根据转动速度或连接绳长度进行调节，通过调节速度和转动半径，可以测算速度和半径对向心力的影响。

14、进一步地，所述砝码块沿轴向开设有与拉杆滑动连接的通孔，外壁开设有与通孔连通的螺纹孔，并螺纹连接有锁紧螺栓。

15、通过锁紧螺栓在螺纹孔内移动，并最终抵接在拉杆上，能够将砝码块固定在拉杆的当前位置上，从而完成旋转半径调节。

16、进一步地，所述圆锥摆运动机构还包括激光器，所述摆球上方设有滑轨，所述激光器可移动地设置在滑轨上。

17、激光器在滑轨上移动，以对准做圆锥摆运动的摆球，能够快速准确地测出摆球的旋转半径。

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【技术保护点】

1.一种向心力演示仪，其特征在于：包括驱动机构、圆盘运动机构和圆锥摆运动机构；

2.根据权利要求1所述的向心力演示仪，其特征在于：所述测力组件和测力组件二均为压力传感器。

3.根据权利要求1所述的向心力演示仪，其特征在于：所述步进电机固定设置在机架上，所述机架上还设有可转动的同步轮，所述步进电机通过传动皮带与同步轮连接，所述同步轴与同步轮连接。

4.根据权利要求1所述的向心力演示仪，其特征在于：所述圆盘上设有底座，所述拉杆的一端滑动插接在底座上，所述砝码块滑动套设在拉杆上，并能够与拉杆可拆卸地连接，所述底座与测力组件之间设有刻度尺。

5.根据权利要求4所述的向心力演示仪，其特征在于：所述砝码块沿轴向开设有与拉杆滑动连接的通孔，外壁开设有与通孔连通的螺纹孔，并螺纹连接有锁紧螺栓。

6.根据权利要求1所述的向心力演示仪，其特征在于：所述圆锥摆运动机构还包括激光器，所述摆球上方设有滑轨，所述激光器可移动地设置在滑轨上。

【技术特征摘要】

1.一种向心力演示仪，其特征在于：包括驱动机构、圆盘运动机构和圆锥摆运动机构；

2.根据权利要求1所述的向心力演示仪，其特征在于：所述测力组件和测力组件二均为压力传感器。

3.根据权利要求1所述的向心力演示仪，其特征在于：所述步进电机固定设置在机架上，所述机架上还设有可转动的同步轮，所述步进电机通过传动皮带与同步轮连接，所述同步轴与同步轮连接。

4.根据权利要求1所述的向心力演示仪，其特征在于：所述圆盘...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶凌宇，王晨哲，黄瑞奇，李雯雯，梁维刚，刘小兵，李铭涵，廖晨辰，
申请(专利权)人：广西师范大学，
类型：新型
国别省市：