角動(dòng)量守恒演示儀的制作方法
【專利摘要】一種角動(dòng)量守恒現(xiàn)象演示儀，演示儀器結(jié)構(gòu)由上而下安裝，分別是：有機(jī)玻璃圓盤、圓盤輪齒、砝碼安置槽、砝碼、軸承、豎直支撐軸、鋼片、底座。在每個(gè)圓盤上制作規(guī)格相同的砝碼安置槽，在距離圓盤中心較近的同心圓環(huán)上制作一組，在較遠(yuǎn)處的同心圓環(huán)上制作另一組；圓盤的邊緣制作成輪齒結(jié)構(gòu)，可將鋼片置于兩個(gè)圓盤的輪齒之間。在砝碼安置槽中放置等量、規(guī)格相同的砝碼。改變砝碼在圓盤上的分布形式，并使圓盤相向緩慢轉(zhuǎn)過一定角度，使兩盤間的鋼片發(fā)生一定形變。當(dāng)突然撤去外力約束后，圓盤受到形變鋼片的力矩作用，轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變，由于質(zhì)量分布不同帶來轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不同，各自的轉(zhuǎn)速不同，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量分布不同時(shí)角動(dòng)量守恒現(xiàn)象的演示。
【專利說明】角動(dòng)量守恒演示儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種角動(dòng)量守恒現(xiàn)象演示儀，特別是能同時(shí)對(duì)比演示在一內(nèi)力偶矩作用下，兩個(gè)完全相同的承載圓盤上，放置相同質(zhì)量砝碼，但由于兩個(gè)圓盤上的砝碼位置分布不同，造成兩個(gè)圓盤轉(zhuǎn)速不同的宏觀效果。
[0002]【背景技術(shù)】
[0003]目前，公知的雙盤結(jié)構(gòu)的角動(dòng)量守恒演示儀是由兩個(gè)完全相同、共軸且能夠繞同一對(duì)稱軸自由旋轉(zhuǎn)的圓盤，以及一根用于提供內(nèi)力偶矩的彈性繩組成。在實(shí)際操作時(shí)，將彈性繩的一端掛在一個(gè)圓盤上，彈性繩的另一端掛在另一個(gè)圓盤上。然后將兩個(gè)圓盤緩慢錯(cuò)開一定角度，這樣彈性繩將發(fā)生一定的形變。此時(shí)，將位于上方的圓盤突然提起，隨即彈性繩脫落，兩個(gè)圓盤在彈性繩提供的瞬間內(nèi)力偶矩的作用下，呈角速度大小相等，但方向相反的轉(zhuǎn)動(dòng)；在兩個(gè)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，突然將提起的圓盤放下，隨即兩個(gè)圓盤相接觸，兩盤轉(zhuǎn)動(dòng)立刻停止。借此現(xiàn)象，來演示角動(dòng)量守恒定律。
[0004]問題是公知的這種角動(dòng)量守恒演示儀，不能演示質(zhì)量分布的變化，對(duì)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速變化的影響。而事實(shí)上，角動(dòng)量守恒現(xiàn)象多種多樣，質(zhì)量分布的變化，將影響物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，進(jìn)而在相同的力矩作用下，角動(dòng)量的變化是雖是相同的，但物體將卻可以呈現(xiàn)不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
[0005]演示實(shí)驗(yàn)的生命是其直觀性。目前的雙盤結(jié)構(gòu)角動(dòng)量守恒演示儀器，只能演示兩個(gè)物體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量完全相同時(shí)，角動(dòng)量守恒帶來的表觀現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有的雙盤結(jié)構(gòu)的角動(dòng)量守恒演示儀的缺陷和不足，本實(shí)用新型提供一種角動(dòng)量守恒現(xiàn)象演示儀，該演示儀采用兩個(gè)完全相同的，有機(jī)玻璃材料制造的、開有規(guī)則分布的砝碼安置槽的圓盤，圓盤的中心利用軸承各自連接一個(gè)豎直支撐軸，兩軸相隔一段空間平行安置在水平底座上。圓盤的邊緣采用輪齒結(jié)構(gòu)，兩個(gè)圓盤邊緣的輪齒之間能夠放置一根彈性鋼片。該演示儀能夠?qū)崿F(xiàn)由于質(zhì)量分布的變化，對(duì)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速變化的影響，而帶來的角動(dòng)量守恒現(xiàn)象的演示。
[0007]本實(shí)用新型解決問題所采用的技術(shù)方案是:采用兩個(gè)完全相同的有機(jī)玻璃材料制造的圓盤，在距離圓盤中心較近的同心圓環(huán)上制作一組砝碼安置槽，在較遠(yuǎn)處的同心圓環(huán)上制作另一組砝碼安置槽，兩圓盤上的安置槽規(guī)格一致、分布一致。每個(gè)圓盤的中心利用軸承各自連接一個(gè)豎直支撐軸，兩軸相隔一段空間，以保證兩個(gè)圓盤不會(huì)碰到一起。兩軸平行安置在水平底座上，保證兩個(gè)圓盤等高度，圓盤的邊緣采用輪齒結(jié)構(gòu)。在兩個(gè)圓盤的砝碼安置槽中放置等量的、規(guī)格統(tǒng)一的砝碼，其中一個(gè)圓盤上的砝碼靠近軸安置，另一個(gè)圓盤上的砝碼遠(yuǎn)軸安置。在兩個(gè)圓盤的輪齒之間放置一根彈性鋼片，相向緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)兩個(gè)圓盤，使得鋼片發(fā)生一定形變。當(dāng)突然撤去作用于圓盤的外力約束后，發(fā)生形變的鋼片將對(duì)兩個(gè)圓盤提供一內(nèi)力偶矩。此時(shí)，每個(gè)圓盤，在內(nèi)力矩作用下，轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變，但由于質(zhì)量分布不同帶來轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不同，即在大小相同的力矩的情況下，各自的轉(zhuǎn)速不同，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量分布對(duì)角動(dòng)量守恒現(xiàn)象影響的演示。當(dāng)改變砝碼在圓盤上的分布形式，可以實(shí)現(xiàn)各種分布情況下，受到角動(dòng)量守恒定律約束的表觀圖像的演示。
[0008]演示儀器結(jié)構(gòu)由上而下分別是:有機(jī)玻璃圓盤、圓盤輪齒、砝碼安置槽、砝碼、軸承、豎直支撐軸、鋼片、底座。
[0009]本實(shí)用新型的有益效果是:可以直觀對(duì)比演示質(zhì)量分布對(duì)物體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的影響，在相同大小內(nèi)力矩作用下，角動(dòng)量守恒的表觀現(xiàn)象不同。裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制作，但演示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，反映的物理過程更加直觀、清晰、全面，可加深對(duì)變轉(zhuǎn)動(dòng)慣量情況下，角動(dòng)量守恒現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)，同時(shí)還能演示質(zhì)量分布對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量造成影響這一因素。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本實(shí)用新型的效果圖。
[0011]圖2是本實(shí)用新型的俯視圖。
[0012]圖3是本實(shí)用新型的縱剖面構(gòu)造圖。
[0013]圖1中:I一有機(jī)玻璃圓盤，2—圓盤輪齒，3—砝碼安置槽，4一砝碼，5—軸承，6—豎直支撐軸，7—鋼片，8—底座。
[0014]【具體實(shí)施方式】
[0015]在圖1中，演示儀器結(jié)構(gòu)由上而下安裝，分別是:有機(jī)玻璃圓盤、圓盤輪齒、砝碼安置槽、砝碼、軸承、豎直支撐軸、鋼片、底座。在有機(jī)玻璃圓盤中心安置軸承，并通過軸承與豎直支撐軸相連接；在每個(gè)圓盤上制作砝碼安置槽，砝碼安置槽在距離圓盤中心較近的同心圓環(huán)上制作一組，在較遠(yuǎn)處的同心圓環(huán)上制作另一組；每個(gè)圓盤的邊緣制作成輪齒結(jié)構(gòu)；保證砝碼安置槽和砝碼規(guī)格的嚴(yán)格統(tǒng)一；鋼片置于兩個(gè)圓盤的輪齒之間。在兩個(gè)圓盤的砝碼安置槽中放置砝碼，注意使兩個(gè)圓盤上的砝碼分布不同，其中一個(gè)圓盤上的砝碼靠近軸安置，另一個(gè)圓盤上的砝碼遠(yuǎn)軸安置。將圓盤在外力約束下相向緩慢轉(zhuǎn)過一定的角度，使得位于兩個(gè)圓盤邊緣的齒輪之間的鋼片發(fā)生一定形變。此時(shí)，當(dāng)突然撤去作用于圓盤的外力約束后，發(fā)生形變的鋼片對(duì)兩個(gè)圓盤所產(chǎn)生的內(nèi)力偶矩，每個(gè)圓盤在內(nèi)力矩作用下，轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變，但由于質(zhì)量分布不同帶來轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不同，即在大小相同的力矩作用情況下，各自的轉(zhuǎn)速不同，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量分布不同時(shí)，角動(dòng)量守恒現(xiàn)象的演示。當(dāng)改變砝碼在圓盤上的分布形式，可以實(shí)現(xiàn)各種分布情況下，受到角動(dòng)量守恒定律約束的表觀圖像的演示。
【權(quán)利要求】
1.一種角動(dòng)量守恒現(xiàn)象演示儀，其特征是采用兩個(gè)完全相同的有機(jī)玻璃材料制造的圓盤，在距離圓盤中心較近的同心圓環(huán)上制作一組砝碼安置槽，在較遠(yuǎn)處的同心圓環(huán)上制作另一組砝碼安置槽，兩圓盤上的安置槽規(guī)格一致、分布一致，每個(gè)圓盤的中心利用軸承各自連接一個(gè)豎直支撐軸；兩軸相隔一段空間，平行安置在水平底座上；圓盤的邊緣采用輪齒結(jié)構(gòu)，兩個(gè)圓盤的輪齒之間可放置一根彈性鋼片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角動(dòng)量守恒現(xiàn)象演示儀，其特征是演示儀器結(jié)構(gòu)由上而下安裝，分別是:有機(jī)玻璃圓盤、圓盤輪齒、砝碼安置槽、砝碼、軸承、豎直支撐軸、鋼片、底座。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角動(dòng)量守恒現(xiàn)象演示儀，其特征是使用彈性鋼片代替公知的彈性繩。
【文檔編號(hào)】G09B23/08GK203490871SQ201320518986
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年8月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月24日
【發(fā)明者】李海寶, 李海燕 申請(qǐng)人:李海寶, 李海燕