专利名称：单摆式向心力演示器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种物理学用的教学演示装置。圆周运动是高中物理课的一项教学内容，物体在做圆周运动时其向心力公式为
(F为向心力，m为物体的质量，v为物体做圆周运动时的线速度，r为物体围绕圆心做圆周运动的半径)。教学中，为了让学生了解向心力F与m、v、r之间的关系，通常采用典型的J2430型向心力演示器进行演示，这种演示器结构复杂，其转盘的转速是凭手感进行控制，向心力又通过横臂等机构传递到测力计上，向心力大小的精确度极差，只能定性地分析各因素之间的关系。
本实用新型的目的旨在提供一种结构简单，可定量分析向心力公式中各种因素之间关系的向心力演示器。
本实用新型包括面板、底座、测力计、摆球和摆绳，面板固定于底座上，测力计固定在面板上方一侧，摆球通过摆绳悬挂在测力计下端的悬挂点上，面板上标有中垂线、侧垂线和不少于二条的水平等高线。
测力计可设调零装置，在摆球静止悬挂时预先将测力计的指针回调至零，当摆球摆动到最低点时，测力计上的最大值就直接反映出向心力F的大小。
另由于摆球在运动时测力计的指针来回偏转，为了方便确定测力计指针的最大值，在测力计上可增设一根记忆指针，它只随测力计指针按顺时针方向偏转，并停留在最大的偏转角度上，需要复位时则需拨动复位旋钮使其复位。
根据机械能守恒定律，当摆球从一定的落差沿着运动轨迹由静止摆下，到最低点时，势能全部转化为动能，它们的关系式为
(即v2＝2gh)，此时向心力
，摆绳的张力T＝F+mg，摆绳的张力可从测力计读出，摆球的质量m可由测力计测出，摆球的运动半径r可从垂线上量出，摆球的落差h是摆球在运动轨迹上最高点与最低点的高度差值，也可从垂线上量出，当分别改变m、r、h三个变量中某个变量时，测力计上的数值也相应发生改变，如果演示器上测力计的数值与理论计算的数值相吻合时，即可证明向心力F与质量m成正比，与线速度v的平方(或落差h)成正比，与半径r成反比，向心力公式成立。
本实用新型利用单摆的落差间接地求出线速度和向心力，并将实验测试的结果与理论计算结果进行比较，从而直观和定量地分析和验证了向心力公式。具有科学性强、结构简单、成本低、操作方便等特点。
图1为本实用新型的示意图。
图2为带调零装置和记忆指针的测力计示意图。
实施例1见
图1，本实用新型包括面板1、底座2、测力计3、摆球4、摆绳5，面板固定于底座上，测力计固定于面板上方一侧，摆球4通过摆绳悬挂在测力计下端的悬挂点31上，从测力计悬挂点为基点在面板1上标出带高度值的中垂线6和第一条水平等高线7，并按一定的间距依次往下标出8条水平等高线，在水平等高线的另一端标一侧垂线8。
实施例2见图2，测力计上设一调零装置9，记忆指针11及记忆指针复位旋钮12，测力计指针10在摆球运动时来回偏转，记忆指针11在测力计指针10的带动下只向顺时针方向偏转，其停留位置即测力计所测出的最大值，需要复位时拨动复位旋钮12使其复位。
权利要求1.单摆式向心力演示器，其特征在于包括面板、底座、测力计、摆球和摆绳，面板固定于底座上，测力计固定于面板上方一侧，摆球通过摆绳悬挂在测力计下端的悬挂点上，面板上标有中垂线、侧垂线和不少于二条的水平等高线。
2.如权利要求1所述的单摆式向心力演示器，其特征在于测力计上设有调零装置。
3.如权利要求1所述的单摆式向心力演示器，其特征在于测力计上设一记忆指针和复位旋钮。
4.如权利要求1所述的单摆式向心力演示器，其特征在于以测力计悬挂点为基点在面板上标出带高度值的中垂线和第一条水平等高线，其余水平等高线按一定间距依次往下排列，在水平等高线的另一端标侧垂线。
专利摘要涉及物理学用的教学演示装置。包括面板、底座、测力计、摆球和摆绳,面板固定于底座上,测力计固定在面板上方一侧,摆球通过摆绳悬挂在测力计下端的悬挂点上,面板上标中垂线、侧垂线和不少于二条的水平等高线。本实用新型利用单摆的落差间接地求出线速度和向心力,并将实验测试结果与理论计算结果进行比较,从而直观和定量地分析和验证了向心力公式及向心力与各变量的关系,具有科学性强、结构简单、成本低、操作方便等特点。
文档编号G09B23/00GK2370499SQ9920984
公开日2000年3月22日 申请日期1999年5月7日 优先权日1999年5月7日
发明者李丹, 黄建通 申请人:李丹