专利名称：一种科里奥利力演示仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种物理教学仪器，尤其涉及一种用于演示科里奥利力的演示仪。
背景技术：
科里奥利力(Coriolis force)也称作哥里奥利力，简称为科氏力，是对旋转体系中进行直线运动的质点由于惯性相对于旋转体系产生的直线运动的偏移的一种描述。科里奥利力来自于物体运动所具有的惯性。1835年，法国气象学家科里奥利提出，为了描述旋转体系的运动，需要在运动方程中引入一个假想的力，这就是科里奥利力。引入科里奥利力之后，人们可以像处理惯性系中的运动方程一样简单地处理旋转体系中的运动方程，大大简化了旋转系统的处理方式。 例如，地球由于自转而有一定的角速度，所以当沿地球表面运动时，就有科里奥利力出现。如果一列火车在北半球沿经线向北而行，科氏力方向为向东。在此情形下，列车施于东侧轨道上的压力较其施于西侧轨道上的压力大。而在南半球上，当列车向沿经线南运动时，科氏力的方向也向东。再有信风与季风以及热带气旋均是因为科氏力的存在而形成的。科里奥利力来自于物体运动所具有的惯性，在旋转体系中进行直线运动的质点，由于惯性的作用，有沿着原有运动方向继续运动的趋势，但是由于体系本身是旋转的，在经历了一段时间的运动之后，体系中质点的位置会有所变化，而它原有的运动趋势的方向，如果以旋转体系的视角去观察，就会发生一定程度的偏离。在物理教学中，一般是以质点运动来说明科氏力。当一个质点相对于惯性系做直线运动时，相对于旋转体系，其轨迹是一条曲线。立足于旋转体系，应该有一个力驱使质点运动轨迹形成曲线，这个力就是科里奥利力。但是科氏力如何使质点运动轨迹形成曲线，学生总感到抽象，难以理解接受，若能通过实验演示该现象，则大有说服力，而现有的仪器均是科研领域使用的大型非常昂贵的设备，无法在教学过程中使用。只能通过理论性的分析来告知学生。
发明内容本实用新型的目的是提供一种科里奥利力演示仪，轻巧易携带，操作方便，可以演示科里奥利力的存在，保证教学的效果。本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的一种科里奥利力演示仪，用于描绘作为物体的移动块4在旋转体系中的运动轨迹曲线；包括底板I、旋转轮2、中心弹出装置3、具有磁性的移动块4与驱动机构；旋转轮2的轴设于底板I上，驱动机构驱动旋转轮2转动；旋转轮2为非铁磁性材料，其上表面为磁性画写板5 ；中心弹出装置3固定于磁性画写板5上，中心弹出装置3弹射出口设于磁性画写板5的中心，弹射方向为径向远离磁性画写板5的中心；移动块4安装于中心弹出装置3中。所述的科里奥利力演示仪，还包括边缘弹出装置6，边缘弹出装置6弹射出口设于磁性画写板5的边缘，弹射方向为径向指向磁性画写板5的中心。所述的中心弹出装置3与边缘弹出装置6包括套筒12、弹簧13与卡片11，所述的弹簧13设于套筒12内，弹簧13外端顶住移动块4内侧，卡片11设于套筒12的侧面开口 14处，卡住移动块4外侧。所述的具有磁性的移动块4包括嵌于橡胶块中的磁性笔尖7。所述驱动机构包括驱动轮8与传送带9 ;驱动轮8与旋转轮2为皮带轮；驱动轮9通过传送带9驱动旋转轮2转动。所述的驱动轮7轴处设有手柄10，旋转手柄10带动驱动轮7旋转。所述的驱动轮7轴处设有电机，电机带动驱动轮7旋转。所述的驱动轮7为非铁磁性材料。所述的底板I为非铁磁性材料。由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的一种科里奥利力演示仪，轻巧易携带，操作方便，可以演示科里奥利力的存在，保证教学的效果。
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，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实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图I为本实用新型实施例提供的科里奥利力演示仪结构示意图；图2为本实用新型实施例提供的中心弹出装置与边缘弹出装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。下面将结合附图对本实用新型实施例作进一步地详细描述。如图I所示，一种科里奥利力演示仪，用于描绘作为物体的移动块4在旋转体系中的运动轨迹曲线，进而演示科里奥利力的存在；包括底板I、旋转轮2、中心弹出装置3、具有磁性的移动块4与驱动机构；旋转轮2的轴设于底板I上，驱动机构驱动旋转轮2转动；旋转轮2为非铁磁性材料，其上表面为磁性画写板5 ;旋转轮2可以采用木材或塑料，在其上面粘贴一层磁性画写板5。中心弹出装置3固定于磁性画写板5上，中心弹出装置3弹射出口设于磁性画写板5的中心，弹射方向为径向远离磁性画写板5的中心；移动块4安装于中心弹出装置3中。所述的具有磁性的移动块4包括嵌于橡胶块中的磁性笔尖7。橡胶块可以使用橡皮块制作。具体是在在移动块4的橡皮块中心钻一小孔，把磁性笔尖7嵌入。就可以在磁性画写板6上描绘移动块4从圆心沿径向运动至边缘的运动轨迹曲线。另外，为了描述移动块4从边缘沿径向运动至圆心的运动轨迹曲线，所述的科里奥利力演示仪，还包括边缘弹出装置6，边缘弹出装置6弹射出口设于磁性画写板5的边缘，弹射方向为径向指向磁性画写板5的中心。所述的中心弹出装置3与边缘弹出装置6，采用同样的结构，如图2所示，具体包括套筒12、弹簧13与卡片11，所述的弹簧13设于套筒12内，弹簧13外端顶住移动块4内侦牝卡片11设于套筒12的侧面开口 14处，卡住移动块4外侧。 所述驱动机构包括驱动轮8与传送带9 ;驱动轮8与旋转轮2为皮带轮；驱动轮8通过传送带9驱动旋转轮2转动。所述的驱动轮8轴处设有手柄10,旋转手柄10带动驱动 轮8旋转。为了方便使用，所述的驱动轮8轴处可以不用手柄10，而使用电机，电机带动驱动轮7旋转。上述的驱动轮8与底板I为非铁磁性材料，实际使用中可以选取木材。工作原理首先按图I所示将科里奥利力演示装置各部分安装好，摇转转动手柄10，使驱动轮8带动旋转轮2 (磁性画写板)随之转动，控制转速由慢到快，在某一时刻按下中心弹出装置3的弹出按钮(卡片11)，移动块4由里向外以速度V水平弹出，在移动块4在径向运动的同时，磁性画写板以角速度《回转，模拟地球的转动，使移动块4在磁性画写板上运动轨迹产生偏折，这样橡皮块上嵌入的磁性笔尖7就在磁性画写板上自动“画”出了移动块4运动的轨迹，是一条曲线。移除这一移动块4，摇转转动手柄10，使驱动轮8带动旋转轮2 (磁性画写板)随之转动，控制转速由慢到快，再在某一时刻按下边缘弹出装置6的弹出按钮(卡片11)，移动块4由外向里以速度-V水平弹出，在移动块4在径向运动的同时，磁性画写板以角速度Co回转，模拟地球的转动，使移动块4在磁性画写板上运动轨迹产生偏折，这样橡皮块上嵌入的磁性笔尖7就在磁性画写板上自动“画”出了移动块4运动的轨迹，是另一条曲线。两次弹出分别模拟物体在地球上由北向南运动与由南向北运动，这就是由于科里奥利力引起的橡皮块运动偏折现象。以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式
，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
权利要求1.一种科里奥利力演示仪，用于描绘作为物体的移动块(4)在旋转体系中的运动轨迹曲线；其特征在于，包括底板(I)、旋转轮(2)、中心弹出装置(3)、具有磁性的移动块(4)与驱动机构； 旋转轮(2)的轴设于底板(I)上,驱动机构驱动旋转轮(2)转动； 旋转轮(2)为非铁磁性材料，其上表面为磁性画写板(5)； 中心弹出装置⑶固定于磁性画写板(5)上，中心弹出装置(3)弹射出ロ设于磁性画写板(5)的中心，弹射方向为径向远离磁性画写板(5)的中心； 移动块(4)安装于中心弹出装置(3)中。
2.根据权利要求I所述的科里奥利力演示仪，其特征在于，还包括边缘弹出装置(6)，边缘弹出装置(6)弹射出ロ设于磁性画写板(5)的边缘，弹射方向为径向指向磁性画写板(5)的中心。
3.根据权利要求I或2所述的科里奥利力演示仪，其特征在于，所述的中心弹出装置(3)与边缘弹出装置(6)包括套筒(12)、弹簧(13)与卡片(11)，所述的弹簧(13)设于套筒(12)内，弹簧(13)外端顶住移动块(4)内侧，卡片(11)设于套筒(12)的侧面开ロ (14)处，卡住移动块⑷外侧。
4.根据权利要求I或2所述的科里奥利力演示仪，其特征在于，所述的具有磁性的移动块(4)包括嵌于橡胶块中的磁性笔尖(7)。
5.根据权利要求I或2所述的科里奥利力演示仪，其特征在于，所述驱动机构包括驱动轮(8)与传送带(9);驱动轮(8)与旋转轮(2)为皮带轮；驱动轮(9)通过传送带(9)驱动旋转轮⑵转动。
6.根据权利要求5所述的科里奥利力演示仪，其特征在于，所述的驱动轮(7)轴处设有手柄(10)，旋转手柄(10)带动驱动轮(7)旋转。
7.根据权利要求5所述的科里奥利力演示仪，其特征在于，所述的驱动轮(7)轴处设有电机，电机带动驱动轮(7)旋转。
8.根据权利要求5所述的科里奥利力演示仪，其特征在于，所述的驱动轮(7)为非铁磁性材料。
9.根据权利要求I或2所述的科里奥利力演示仪，其特征在于，所述的底板⑴为非铁磁性材料。
专利摘要本实用新型实施例提供的一种科里奥利力演示仪，用于描绘作为物体的移动块(4)在旋转体系中的运动轨迹曲线；包括底板(1)、旋转轮(2)、中心弹出装置(3)、具有磁性的移动块(4)与驱动机构；旋转轮(2)的轴设于底板(1)上，驱动机构驱动旋转轮(2)转动；旋转轮(2)为非铁磁性材料，其上表面为磁性画写板(5)；中心弹出装置(3)固定于磁性画写板(5)上，中心弹出装置(3)弹射出口设于磁性画写板(5)的中心，弹射方向为径向远离磁性画写板(5)的中心；移动块(4)安装于中心弹出装置(3)中。轻巧易携带，操作方便，可以演示科里奥利力的存在，保证教学的效果。
文档编号G09B23/08GK202534225SQ201220142678
公开日2012年11月14日 申请日期2012年4月6日 优先权日2012年4月6日
发明者周晨星, 张起祥 申请人:湖州师范学院