一种角动量守恒实验仪的制作方法

本实用新型涉及一种角动量守恒实验仪，更具体的说，尤其涉及一种通过改变物体的旋转半径来观测的角动量守恒实验仪。

背景技术：

物理实验在教授学生科学理论的前提下，还应具有生动、有趣的形式展示出来，以便学生对实验产生浓厚的兴趣，进而激发学生对实验理论进行思考，以便将科学理论应用到之后的生产实践当中去。角动量守恒作为物体运动较为经典的理论之一，其含义是在不受外力矩作用时，系统的总角动量不便。角动量的表达公式为：L=r×p=r×(mv)=mr²ω，m为物体的质量，p为物体的动量，r为物体的质心到转轴的距离，ω为物体的转动角速度。要通过实验来观测角动量守恒，通常情况下物体的质量是无法改变的，这就需要对质心到转轴的距离r、物体的转动角速度ω就行改变，通过改变其中一个量，来观测另一个量的变化，以提现角动量守恒。

技术实现要素：

本实用新型为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种角动量守恒实验仪。

本实用新型的角动量守恒实验仪，包括底座、转盘和电机，底座上表面的中央固定有竖向的圆筒，转盘上表面和下表面的中心上分别固定有上轴和下轴；其特征在于：所述下轴经轴承转动设置于圆筒中，上轴上部的两侧均固定有U形座，两U形座中分别铰接有左支臂和右支臂，左支臂和右支臂的外端均固定有哑铃；电机以输出轴朝上的形式固定于上轴的顶端，电机的输出轴上由下至上依次固定有下绕线轴和上绕线轴，下绕线轴、上绕线轴分别经拉绳与左支臂和右支臂的外端相连接。

本实用新型的角动量守恒实验仪，所述电机为直流电机，转盘上固定有蓄电池，蓄电池的电源端经导线与直流电机的供电端相连接。

本实用新型的角动量守恒实验仪，所述转盘的外侧面上固定有拨动板。

本实用新型的角动量守恒实验仪，所述左支臂和右支臂通过销轴分别铰接于两U形座上。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的角动量守恒实验仪，转盘上的线轴通过轴承设置于底座上的圆筒中，实现了转盘的自由转动；通过在转盘的上轴上设置两U形座，左支臂和右支臂均铰接于U形座上，且左支臂和右支臂均通过拉绳与电机输出轴上的绕线轴相连，这样，当左支臂、右支臂、电机、哑铃跟随转盘旋转起来之后，通过电机的转动可令拉线带动左支臂和右支臂向内运动，相当于物体的质心到转轴的距离r减小，此时转盘的转动速度会增大，使得角动量守恒被形象地展现了出来，既培养了学生们浓厚的实验兴趣，也有助于学生对科学原理的深刻理解，有利于今后在实际生产中发挥出来，有益效果显著。

附图说明

图1为本实用新型的角动量守恒实验仪的主视图；

图2为本实用新型的角动量守恒实验仪的俯视图；

图3为本实用新型的角动量守恒实验仪的使用状态图。

图中：1底座，2转盘，3电机，4上轴，5下轴，6圆筒，7轴承，8 U形座，9左支臂，10右支臂，11哑铃，12下绕线轴，13上绕线轴，14蓄电池，15拨动板，16拉绳，17销轴。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1和图2所示，分别给出了本实用新型的角动量守恒实验仪的主视图和俯视图，所示的角动量守恒实验仪由底座1、转盘2、电机3、上轴4、下轴5、圆筒6、U形座8、左支臂9、右支臂10、蓄电池14和拉绳16组成，底座1起固定和支撑作用，底座1用于放置于地面上，圆筒6固定于底座1的中心，圆筒6的上端开口。上轴4和下轴5分别固定于转盘2的上表面和下表面的中心上，下轴5插在圆筒6中，并通过两轴承7实现在圆筒6中的转动固定，这样，转盘2即可在基本无摩擦的状态下进行转动。

上轴4上端的两侧均固定有U形座8，左支臂9和右支臂10的内端均通过销轴17分别铰接于两U形座8上，以实现左支臂9和右支臂10的内端在U形座8上的转动。左支臂9和右支臂10的外端均固定有哑铃11，哑铃11的重量大，哑铃11向内发生移动时，可使物体的质心变动较大。电机3以输出轴朝向的形式固定于上轴4的顶端，电机3的输出轴上固定有下绕线轴12和上绕线轴13，下绕线轴12上的拉绳16与左支臂9的外端相连接，上绕线轴13上的拉绳16与右支臂9的外端相连接。这样，在电机3的驱动作用下，可使左支臂9和右支臂10由水平状态向内侧靠拢，以减小整个转动系统的质心到转轴的距离。

所示转盘2上设置有蓄电池14，电机3采用直流电机，蓄电池14电源端与电机3的接线端连接，以便蓄电池14对直流电机进行供电。蓄电池14对电机3的通断电通过无线遥控进行控制。所示转盘2的侧面上固定有拨动板15，实验者通过用力驱动拨动板15，即可驱使旋转盘15连同上轴4、下轴5、电机3、左支臂9、右支臂10一起转动。

如图3所示，给出了本实用新型的角动量守恒实验仪的使用状态图，当转盘2转动起来之后，此时的左支臂9和右支臂10均处于水平状态，其两端的哑铃11也距离转轴（即上轴4的轴心）的距离最大。此时，如果开启电机3，使电机3利用对拉绳16的缠绕，将左支臂9和右支臂10均朝上旋转，使得其两端的哑铃11靠近转轴，根据角动量守恒定律可知，当公式L=r×p=r×(mv)=mr²ω中，r减小时，角速度ω应增大，通过观察转盘2的转动速度是否增加即可得出。