本實用新型涉及物理實驗裝置技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的離心力實驗裝置多采用在一根旋轉(zhuǎn)的圓柱上通過長度相同的線繩栓接質(zhì)量不同的小球和長度不同的線繩栓接質(zhì)量相同的小球來進(jìn)行演示。這種方式雖然能夠直觀的觀察到不同的現(xiàn)象，但是沒辦法深入了解不同現(xiàn)象之間的差距，以及沒辦法獲取實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，不利于探究離心力與各因素之間的關(guān)系。另外傳統(tǒng)的實驗裝置缺少必要的保護(hù)措施，不利于實驗安全的進(jìn)行。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術(shù)問題，是針對上述存在的技術(shù)不足，提供一種離心力探究裝置。使用時，排除重力對實驗數(shù)據(jù)的影響，將各項實驗數(shù)據(jù)參數(shù)化，通過控制變量法和收集各項實驗數(shù)據(jù)的具體數(shù)值，方便分析離心力與各項相關(guān)因素之間的關(guān)系；設(shè)置有必要的保護(hù)措施，進(jìn)行實驗時更加安全。

本實用新型采用的技術(shù)方案是：提供一種離心力探究裝置，包括保護(hù)箱；保護(hù)箱上端轉(zhuǎn)動連接有箱蓋；保護(hù)箱底端中心位置豎直安裝有驅(qū)動電機(jī)；驅(qū)動電機(jī)的動力輸出端水平安裝有圓形托盤；圓形托盤上均勻開有三條沿半徑方向的滑槽；滑槽內(nèi)滑動配合有開口向上的承載盒；承載盒遠(yuǎn)離圓形托盤圓心一端的內(nèi)壁上安裝有壓力傳感器模塊；壓力傳感器模塊的輸出端連接有無線通訊模塊；無線通訊模塊接收裝置的輸出端與微型處理器的輸入端連接；微型處理器的輸出端與驅(qū)動電機(jī)的控制輸入端連接；承載盒內(nèi)部盛放有金屬球；金屬球與承載盒的內(nèi)壁接觸配合；承載盒平行于所在圓形托盤半徑的一個側(cè)壁上螺紋連接有鎖緊螺釘。

進(jìn)一步優(yōu)化本技術(shù)方案，一種離心力探究裝置的承載盒與安裝鎖緊螺釘相對的側(cè)壁外側(cè)底部固定有指針；指針的軸線與金屬球的圓心在同一平面內(nèi)；指針的軸線垂直于承載盒的側(cè)壁；指針左側(cè)的圓形托盤上端刻畫有刻度尺；刻度尺與滑槽所在半徑平行。

進(jìn)一步優(yōu)化本技術(shù)方案，一種離心力探究裝置的箱蓋的轉(zhuǎn)軸上安裝有微動開關(guān)；微動開關(guān)的輸出端與微型處理器的輸入端連接。

進(jìn)一步優(yōu)化本技術(shù)方案，一種離心力探究裝置的箱蓋的材質(zhì)為透明有機(jī)玻璃材質(zhì)。

本實用新型與傳統(tǒng)實驗裝置相比，其有益效果在于：

1、改變傳統(tǒng)離心力演示實驗裝置的結(jié)構(gòu)，通過圓形托盤抵消重力因素對實驗的影響，簡化實驗；通過圓形托盤上設(shè)置的三個滑槽同時進(jìn)行多組對比實驗，提高效率，節(jié)省時間；通過壓力傳感器模塊收集具體實驗數(shù)據(jù)，將實驗現(xiàn)象具體化，有利于分析不同因素對離心力影響的大小；裝置安裝在保護(hù)箱內(nèi)，進(jìn)行實驗時更加安全；

2、通過指針配合刻度尺能顯示承載盒的具體位置；方便收集金屬球到旋轉(zhuǎn)中心距離的數(shù)值，有利于進(jìn)行實驗數(shù)據(jù)的分析；

3、微動開關(guān)能在箱蓋打開時使裝置停止工作，防止在實驗過程中箱蓋打開發(fā)生危險，實驗更加安全；

4、箱蓋的透明有機(jī)玻璃材質(zhì)能夠方便在實驗過程中觀察保護(hù)箱內(nèi)裝置的運行情況。

附圖說明

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實用新型圓形托盤的局部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實用新型承載盒的剖視圖；

圖5為本實用新型的邏輯電路圖；

圖6為本實用新型的電路圖；

圖中，1、保護(hù)箱；2、箱蓋；3、驅(qū)動電機(jī)；4、圓形托盤；5、滑槽；6、承載盒；7、壓力傳感器模塊；8、金屬球；9、鎖緊螺釘；10、指針；11、刻度尺；12、微動開關(guān)；13、無線通訊模塊。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

如圖1-6所示，一種離心力探究裝置，包括保護(hù)箱1；保護(hù)箱1上端轉(zhuǎn)動連接有箱蓋2；保護(hù)箱1底端中心位置豎直安裝有驅(qū)動電機(jī)3；驅(qū)動電機(jī)3的動力輸出端水平安裝有圓形托盤4；圓形托盤4上均勻開有三條沿半徑方向的滑槽；滑槽5內(nèi)滑動配合有開口向上的承載盒6；承載盒6遠(yuǎn)離圓形托盤4圓心一端的內(nèi)壁上安裝有壓力傳感器模塊7；壓力傳感器模塊7的輸出端連接有無線通訊模塊13；無線通訊模塊13接收裝置的輸出端與微型處理器的輸入端連接；微型處理器的輸出端與驅(qū)動電機(jī)3的控制輸入端連接；承載盒6內(nèi)部盛放有金屬球8；金屬球8與承載盒6的內(nèi)壁接觸配合；承載盒6平行于所在圓形托盤4半徑的一個側(cè)壁上螺紋連接有鎖緊螺釘9；承載盒6與安裝鎖緊螺釘9相對的側(cè)壁外側(cè)底部固定有指針10；指針10的軸線與金屬球8的圓心在同一平面內(nèi)；指針10的軸線垂直于承載盒6的側(cè)壁；指針10左側(cè)的圓形托盤4上端刻畫有刻度尺11；刻度尺11與滑槽5所在半徑平行；箱蓋2的轉(zhuǎn)軸上安裝有微動開關(guān)12；微動開關(guān)12的輸出端與微型處理器的輸入端連接；箱蓋2的材質(zhì)為透明有機(jī)玻璃材質(zhì)。

本實用新型中的驅(qū)動電機(jī)3可選用低轉(zhuǎn)速的無刷電機(jī)，因無刷電機(jī)有配套的電子調(diào)速器，通過電子調(diào)速器可控制并得到無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而換算出角速度。也可以選用低轉(zhuǎn)速的有刷電機(jī)，有刷電機(jī)需配合單獨安裝的轉(zhuǎn)速傳感器使用來讀取驅(qū)動電機(jī)3的轉(zhuǎn)速。

本實用新型中的金屬球8體積形同，質(zhì)量不同的金屬球8采用密度不同的材質(zhì)。使用時，將兩個質(zhì)量相同和一個質(zhì)量不同的金屬球8分別放置在三個承載盒6內(nèi)，金屬球8與承載盒6側(cè)壁內(nèi)的壓力傳感器模塊7接觸。

在滑槽5內(nèi)滑動承載盒6可改變承載盒6的位置，從而改變金屬球8球心到旋轉(zhuǎn)中心的距離。指針10的軸線與金屬球8的球心在同一平面內(nèi)，因此通過指針10讀取的數(shù)值即為金屬球8的球心到旋轉(zhuǎn)中心的距離。

將放有質(zhì)量相同的金屬球8的承載盒6調(diào)節(jié)到不同的位置，并通過指針10讀取刻度尺11上的數(shù)值。將放有質(zhì)量不同的金屬球8的承載盒6調(diào)節(jié)至與另外兩個中的其中一個相同的位置，通過指針10和刻度尺11來進(jìn)行確認(rèn)。

承載盒6位置調(diào)節(jié)完畢后轉(zhuǎn)動鎖緊螺釘9，鎖緊螺釘9下端與圓形托盤4上端接觸配合，通過摩擦力來固定承載盒6的位置，防止裝置啟動后承載盒6位置移動。

將箱蓋2蓋好并通過控制開關(guān)啟動裝置，通過驅(qū)動電機(jī)3配套的控制器調(diào)節(jié)驅(qū)動電機(jī)3的轉(zhuǎn)速并進(jìn)行記錄。分別讀取三個壓力傳感器模塊7反饋回來的壓力值并進(jìn)行記錄。

通過進(jìn)行多組實驗得到的實驗數(shù)據(jù)可分析離心力與各相關(guān)項之間的關(guān)系。

微動開關(guān)12的保護(hù)作用為現(xiàn)有成熟技術(shù)，在掀蓋式洗衣機(jī)上以得到廣泛的應(yīng)用，技術(shù)成熟。本實用新型中箱蓋2未達(dá)到完全閉合狀態(tài)下無法啟動裝置，與掀蓋式洗衣機(jī)形同，同時在使用過程中箱蓋2處于未完全閉合狀態(tài)時，裝置將停止運行。

如圖4所示，本實用新型中承載盒6底端為豎直圓柱，豎直圓柱底端固定有水平圓柱，豎直圓柱從滑槽5中穿過，水平圓柱在圓形托盤4下方。圖4為沿滑槽5所在半徑剖切后截取的部分截面圖。