一种磁吸附式角动量守恒实验演示仪

1.本实用新型属于教学仪器技术领域，特别是涉及一种磁吸附式角动量守恒实验演示仪。


背景技术：

2.角动量守恒定律是大学物理力学教学中的重要内容。当刚体定轴转动时，若刚体所受的合外力矩为零,则刚体对该固定轴的角动量矢量保持不变，即刚体旋转角度与刚体转动惯量乘积为一常数，这就是刚体的角动量守恒定律。刚体的转动惯量与其旋转半径有关，并随着半径的增加而增大。因此当旋转半径发生变化时，其旋转的角速度会发生改变。据此，可通过演示仪观察到角速度的变化，对实验定律进行定性演示。
3.中国专利第201920363752.2号中公开了一种“磁吸附式角动量守恒演示实验仪，其存在的不足是：在实际演示时，虽然可以吸附于黑板上，且在改变旋转半径时，角速度变化明显，演示效果较好，但是旋转装置中的连接臂和支撑体存在旷量，因此当左右连接臂通过竖直平面时易发生旋转不稳定的现象，导致主轴强烈晃动，系统稳定性较差。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供了一种磁吸附式角动量守恒实验演示仪。
5.为了达到上述目的，本实用新型提供的磁吸附式角动量守恒实验演示仪包括主轴、底盘、强铁磁体、左滑道、右滑道、左连接臂、右连接臂、滑道支撑、左滑块、右滑块、滑道保护挡块、连接臂支撑体、主轴支撑体、手柄支撑和手柄；其中，所述的底盘的底面角部分别安装一个强铁磁体，用于吸附在教室的黑板上，便于所有学生观察实验现象；主轴支撑体的一端固定在底盘的表面中部；用于保证本演示仪上部件旋转时主轴和底盘结构的牢固性；主轴的一端插入固定在主轴支撑体的内部；滑道支撑的中部以能够绕主轴转动的方式安装在主轴上靠近主轴支撑体的部位；左滑道和右滑道的一端对称固定在滑道支撑的两侧部位，另一端分别安装一个滑道保护挡块；左滑块和右滑块分别以滑动的方式安装在左滑道和右滑道上；手柄支撑和连接臂支撑体通过轴承与内部直线轴承连成一个整体并以能够沿主轴滑动和绕主轴转动的方式安装在主轴的中部，并且手柄支撑的外端安装有手柄；左连接臂的两端分别铰接在连接臂支撑体的一端以及左滑块上；右连接臂的两端分别铰接在连接臂支撑体的另一端以及右滑块上；左滑道、右滑道、左连接臂、右连接臂、滑道支撑、左滑块、右滑块、滑道保护挡块、连接臂支撑体、手柄支撑和手柄构成演示仪的旋转装置。
6.所述的主轴的另一端上设有一个装饰球。
7.所述的左滑道和右滑道均为杆状结构，左滑块和右滑块的中部分别套在左滑道和右滑道上。
8.本实用新型提供的磁吸附式角动量守恒实验演示仪具有如下有益效果：
9.(1)可定性演示刚体旋转半径与旋转角速度之间的关系，即角动量守恒定律。
10.(2)整套演示仪能够吸附在黑板或任何铁质平面上，便于学生同时观看。
11.(3)体积小，重量轻，老师可以将演示仪带到任何需要的教室讲课，不受空间限制。
12.(4)可通过改变旋转半径的方式改变旋转角速度。
13.(5)两滑道与滑道支撑体构成一个整体，在竖直平面旋转过程中无旷量，整体稳定性高，演示效果好。
附图说明
14.图1为本实用新型提供的磁吸附式角动量守恒实验演示仪结构示意图。
具体实施方式
15.下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
16.如图1所示，本实用新型提供的磁吸附式角动量守恒实验演示仪包括主轴1、底盘2、强铁磁体3、左滑道4、右滑道5、左连接臂6、右连接臂7、滑道支撑8、左滑块9、右滑块10、滑道保护挡块11、连接臂支撑体12、主轴支撑体13、手柄支撑14和手柄15；其中，所述的底盘2的底面角部分别安装一个强铁磁体3，用于吸附在教室的黑板上，便于所有学生观察实验现象；主轴支撑体13的一端固定在底盘2的表面中部；用于保证本演示仪上部件旋转时主轴1和底盘2结构的牢固性；主轴1的一端插入固定在主轴支撑体13的内部；滑道支撑8的中部以能够绕主轴1转动的方式安装在主轴1上靠近主轴支撑体13的部位；左滑道4和右滑道5的一端对称固定在滑道支撑8的两侧部位，另一端分别安装一个滑道保护挡块11；左滑块9和右滑块10分别以滑动的方式安装在左滑道4和右滑道5上；手柄支撑14和连接臂支撑体12通过轴承与内部直线轴承连成一个整体并以能够沿主轴1滑动和绕主轴1转动的方式安装在主轴1的中部，并且手柄支撑14的外端安装有手柄15；左连接臂6的两端分别铰接在连接臂支撑体12的一端以及左滑块9上；右连接臂7的两端分别铰接在连接臂支撑体12的另一端以及右滑块10上；左滑道4、右滑道5、左连接臂6、右连接臂7、滑道支撑8、左滑块9、右滑块10、滑道保护挡块11、连接臂支撑体12、手柄支撑14和手柄15构成演示仪的旋转装置。
17.所述的主轴1的另一端上设有一个装饰球16。
18.所述的左滑道4和右滑道5均为杆状结构，左滑块9和右滑块10的中部分别套在左滑道4和右滑道5上。
19.现将本实用新型提供的磁吸附式角动量守恒实验演示仪的使用方法阐述如下：
20.实验前，首先由实验人员将本演示仪通过强铁磁体3吸附于黑板或铁质平面上，然后沿主轴1向黑板方向推动手柄15，由此通过手柄支撑14、连接臂支撑体12、左连接臂6和右连接臂7使左滑块9和右滑块10分别沿左滑道4和右滑道5移动到最外侧，此时旋转半径最大；而后，用手沿顺或逆时针方向轻推某一滑道保护挡块11而使旋转装置产生转动，可利用改变推力的大小来实现不同的初始旋转角速度；在旋转装置转动过程中，可通过手柄15来改变左滑块9和右滑块10的旋转半径，进而改变旋转角速度，定性演示刚体角速度的变化。