專利名稱：導(dǎo)軌滾球演示實(shí)驗(yàn)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及導(dǎo)軌滾球演示實(shí)驗(yàn)儀，屬大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)儀器領(lǐng)域。
分析剛體0所受的力重力mg豎直向下，作用于質(zhì)心；正壓力N垂直于斜面向上，作用于底側(cè)部，力的作用線過質(zhì)心；靜摩擦力f沿斜面向上，作用于底側(cè)部。根據(jù)上述原理可列出方程如下。mgsina-f=my...]]>N-mg cos a＝0fR=Jθ..]]>y...=Rθ..]]>式中，R為剛體的轉(zhuǎn)動半徑，J為剛體的轉(zhuǎn)動慣量。據(jù)此可解出下列結(jié)果。這些結(jié)果告訴我們m、J、R等量是如何影響剛體的運(yùn)動的，例如下列第二式告訴我們們在m、J相同時(shí)，剛體質(zhì)心的加速度隨R的增加而增加。本儀器選取的兩個(gè)滾動剛體為兩個(gè)均勻球體，它們的半徑r相同，質(zhì)量m相同，轉(zhuǎn)動慣量J(＝0.4mr2)也相同，但它們的轉(zhuǎn)動半徑R不同。因而兩球滾動運(yùn)動快慢的差異即可反映轉(zhuǎn)動半徑R的影響。θ..=mgRsinaJ+mR2]]>y..=mgR2sinaJ+mR2]]>f=mgJsinaJ+mR2]]>N＝mg cos a本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單實(shí)驗(yàn)效果明顯的導(dǎo)軌滾球演示實(shí)驗(yàn)儀。
本儀器由底板、導(dǎo)軌、啟動器和滾球組成。在底板上設(shè)置兩組導(dǎo)軌，每組導(dǎo)軌由兩塊弧形板組成。構(gòu)成兩組導(dǎo)軌的四塊弧形板的長度、高度和弧形完全相同。構(gòu)成每組導(dǎo)軌的兩塊弧形板均豎直且平行地固定在底板上，有一定間距。兩組導(dǎo)軌的弧形板間距不同，所以形成了兩組寬窄不同的導(dǎo)軌。由于兩導(dǎo)軌寬窄不同，所以把相同的滾球放在上面時(shí)其轉(zhuǎn)動半徑即不相同。在導(dǎo)軌的一端設(shè)置有啟動器。啟動器可以擋住滾球和釋放滾球。滾球?yàn)橐磺蛐蝿傮w。
實(shí)驗(yàn)時(shí)，先將兩個(gè)滾球分別放在兩導(dǎo)軌的一端，并用啟動器擋住。實(shí)驗(yàn)開始時(shí)即按動啟動器釋放滾球使它們同時(shí)下滾。滾球運(yùn)動到導(dǎo)軌的另一端后即自動返回。如此往復(fù)運(yùn)動多次，由于運(yùn)動時(shí)間較長，使微小的運(yùn)動差異得以積累，便能讓人非常直觀地看出哪一個(gè)更快。本儀器可以很明顯地演示不同轉(zhuǎn)動半徑的相同球形剛體的運(yùn)動速度的不同。繼續(xù)觀測，看哪一個(gè)球先停下來，可幫助人們了解轉(zhuǎn)動半徑對滾球能耗的影響。
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)軌滾球演示實(shí)驗(yàn)儀，其特征是由底板、導(dǎo)軌、啟動器和滾球組成，在底板上設(shè)置兩組導(dǎo)軌，每組導(dǎo)軌由兩塊弧形板組成，構(gòu)成兩組導(dǎo)軌的四塊弧形板的長度、高度和弧形完全相同，構(gòu)成每組導(dǎo)軌的兩塊弧形板均豎直且平行地固定在底板上，有一定間距，兩組導(dǎo)軌的弧形板間距不同，在導(dǎo)軌的一端設(shè)置有啟動器，啟動器可以擋住滾球和釋放滾球，滾球?yàn)橐磺蛐蝿傮w。
全文摘要
一種導(dǎo)軌滾球演示實(shí)驗(yàn)儀，屬教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器領(lǐng)域。本實(shí)驗(yàn)儀由底板、導(dǎo)軌、啟動器和滾球組成。在底板上設(shè)置兩組導(dǎo)軌，每組導(dǎo)軌由兩塊弧形板組成。構(gòu)成兩組導(dǎo)軌的四塊弧形板的長度、高度和弧形完全相同。構(gòu)成每組導(dǎo)軌的兩塊弧形板均豎直且平行地固定在底板上，有一定間距。兩組導(dǎo)軌的弧形板間距不同，在導(dǎo)軌的一端設(shè)置有啟動器。啟動器可以擋住滾球和釋放滾球。滾球?yàn)橐磺蛐蝿傮w。本實(shí)驗(yàn)儀可以很明顯地演示不同轉(zhuǎn)動半徑的相同球形剛體的運(yùn)動速度不同。
文檔編號G09B23/00GK1447292SQ03109128
公開日2003年10月8日 申請日期2003年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月4日
發(fā)明者路峻嶺, 汪榮寶 申請人:清華大學(xué)