[实用新型]圆周运动实验仪

说明书

一、技术领域：

本实用新型是一种物理力学实验仪器——圆周运动实验仪。

二、背景技术：

现有研究圆周运动的仪器较多，有些能定性研究匀速圆周运动物体的向心力、质量、运动半径和运动周期的关系。有些通过具体测量运动物体的质量、物体受的向心力、圆周半径和运动周期的数据来验证向心力的公式。后一种仪器多用在学生实验中，但该仪器操作复杂，难把握，实验效果不太好。因为实验时常用手来搓动旋杆产生圆周运动，运动物体是否达到指定位置主要靠人眼判断，周期测量采用一般手动方法，不经过一定时间发反复操作，很难完成好实验。但该仪器的实验原理较好，不足之处就是难操作。

三、发明内容：

本实用新型的目的在于提供一种用电动机驱动物体作匀速圆周运动，并通过光电检测器和电脑计时控制器来测量圆周运动的周期、自动判别作圆周运动的物体是否达到预定位置，并锁定到位的周期值，再配合其它测量值来定量研究匀速运动规律的装置。

本实用新型的技术方案是：由圆周运动实验装置和电脑计时控制器组成，其特征在于：圆周运动实验装置具有光电门和旋转装置，设置在同一块平板上，所述的光电门为2组，每组光电门由发光器和接收器组成，相对设置，发光器和接收器通过多芯电缆线与电脑计时控制器相连；所述的旋转装置由电动机带动旋转，旋转装置上设有2块挡光片；一块挡光片对应一组光电门；旋转装置旋转一周，挡光片从光电门通过一次。

本实用新型的旋转装置由传动轮、转轴、弹簧固定杆、弹簧、横杆、重物吊杆、重物、平衡块及挡光片组成，传动轮通过皮带与电动机相连，转轴设置在传动轮的中心，弹簧固定杆设置在转轴的中部并与弹簧连接，弹簧的另一端连接重物，横杆设置在转轴的上部，横杆的一端设置重物吊杆，另一端设置平衡块，重物设置在重物吊杆的下端，重物和传动轮上设置挡光片。

本实用新型通过可调速电动机驱动旋转装置，利用和旋转装置固定在一起的挡光片反复遮挡某一光电门，电脑计时控制器记录相邻两次挡光的时间间隔，并立即显示，从而可测出不同时间的旋转周期。逐渐调高电机转速，作圆周运动的物体将逐渐远离中心，当达到预定位置时，和重物相连的挡光片遮挡定位光电门，产生锁定周期的信号，这样就自动记录了所要测量的值。每组光电门由发光器和接收器组成，相对设置，发光器与接收器均通过多芯电缆与电脑计时控制器相连。实验时，缓慢调节旋转装置的转速，使该物体速度逐渐均匀。当作圆周运动的物体达到预定位置时，计时器自动停止计时，并显示最后一次的测量值，该值为要测量的周期。结合物体质量测量值、圆周运动半径值、向心力的测量值就可以定量研究圆周运动的规律。

四、附图说明：

附图为本实用新型水平放置示意图

图中：1-定位装置，2--定位光电门，3--定位挡光片，4-重物吊杆，5--重物，6--提供向心力的弹簧，7--横杆，8--转轴，9--弹簧固定杆，10--电动机，11-挡光片，12--测周期光电门，13--信号线插头，14--发光器电源插头，15--平衡块，16--传动轮。

五、实施方式

如附图所示：作圆周运动的物体5的下端固定一块用来定位的挡光片3，光电门2固定在定位装置1上，当定位挡光片3遮挡光电门2时，表示圆周运动物体到位。定位装置1可以沿圆周运动的半径方向移动，从而可以改变圆周运动的半径。光电门12用来测量物体的旋转周期，挡光片11和旋转装置固定在一起，旋转装置由电动机10驱动，当改变电动机的转速时，旋转装置的转速跟着改变。当挡光片11连续两次遮挡光电门12时，计时器便显示两次挡光的时间间隔，该时间间隔，就是此时的旋转周期。移动横杆7，使用使重物5离开转轴8一定的距离，松开重物上的弹簧6，让重物5自由下垂，此时重物5的悬吊杆4和横杆7垂直，移动定位装置1，使挡光片3恰好能遮住光电门2(是否遮住，由电脑计时器检测)，然后固定好定位装置1，再钩上弹簧6，移动弹簧的固定杆9，使重物5偏离垂直位置一定距离。光电门2，12的发光器电源和电动机的调速电源均由插头14输入，光电门2，12的接收器所产生的控制信号均从插头13输出。逐渐调快电动机，重物5将逐渐远离圆周运动的中心，电脑计时器不断显示最近的旋转周期，当挡光片3遮挡光电门2后，计时器停止计时，锁定最后一次周期值，该值就是要测量的圆周运动的周期。此时圆周运动的向心力完全由弹簧6提供，测量该弹力就得知向心力。取下重物5称出其质量，并测量重物5的中心到转轴8的中心的距离，该距离为圆周运动的半径。由所测数据就可以研究圆周运动的规律。