[实用新型]便携式角动量守恒演示器

说明书

(一)技术领域：

本实用新型涉及物理教具，具体说是一种便携式角动量守恒演示器。

(二)背景技术：

角动量守恒定律是大学物理教学的一个重点内容，该定律在质点力学、刚体力学等内容中都有比较广泛的应用。在教学中，借助合适的演示实验来辅助完成教学活动，将有效地突破难点。目前，关于角动量守恒定律的演示仪器有很多，如沙漏、流体演示仪等，其中运用较多的是沙漏和流体演示仪，它们演示的都是转动过程中质量变化的物体的角动量守恒定律，而对于转动过程中质量相对转轴分布变化的物体的角动量守恒定律较少涉及，并且普遍存在准备时间长、操作不方便、重复性不好的缺点。

(三)实用新型内容：

针对传统角动量守恒定律教具的不足之处，本实用新型设计了一种结构简单、使用方便、用于演示转动过程中质量相对转轴分布变化的物体的角动量守恒定律的便携式角动量守恒演示器。

能够实现上述目的的便携式角动量定律演示器，其主体为旋转体，所述旋转体为以旋转轴心对称的“V”形架或圆形架(“V”形架或圆形架为空间结构或为平面结构)，所述“V”形架或圆形架用吊绳垂吊，垂吊后的“V”形架或圆形架的旋转轴心与吊绳处于一条垂线上，并在“V”形架的各斜杆上或圆形架的各弧形杆上分别设置滑动配合的物体，这些物体的质量相同。

在用本实用新型进行教学演示时，将各物体分别置于各斜杆或各弧形杆的高位并使其位置对称，给“V”形架或圆形架一个初始转速，使其绕吊绳为转轴转动，在转动过程中，各物体在重力作用下同时从高位向低位滑下，在下滑过程中，各物体的质量相对于旋转轴心的分布越来越近，整个装置的转动惯量越来越小。由于整个装置所受外力(近似)为零，故角动量守恒(角动量＝转动惯量×角速度)，当整个装置的转动惯量越来越小，其转动速度就越来越快。

所述物体可以为任何形状，优选球体，在球体的直径上开设通孔，球体的通孔与“V”形架的斜杆或圆形架的弧形杆活动套装，使球体在斜杆或弧形杆上可以自由滑动。

所述球体选用金属球。

所述“V”形架的斜杆或圆形架的弧形杆为钢条。

为便于“V”形架或圆形架的转动，在吊绳与“V”形架或圆形架的垂吊点处设置转环，转环的固定内圈连接吊绳，转环的转动外圈通过斜拉绳连接“V”形架的斜杆顶端或圆形架的弧形杆顶端。

本实用新型的优点：

本实用新型便携式角动量守恒演示器，清晰地演示了转动过程中质量相对转轴分布变化的物体的角动量守恒定律，并且制作简单、演示现象清晰、直观、重复性好，操作简捷、便于携带。

(四)附图说明：

图1为本实用新型一种实施方式的结构示意图。

图2为本实用新型另一种实施方式的结构示意图。

图号标识：1、“V”形架；2、球体；3、转环；4、吊绳；5、斜拉绳；6、圆形架。

(五)具体实施方式：

如图1所示，本实用新型便携式角动量守恒演示器由平面“V”形架1和球体2组成，用钢条弯折制成左右对称的“V”形架1，“V”形架1左右两斜杆顶端用两根长度相同的斜拉绳5连接，两根斜拉绳5的相交点处于“V”形架1的对称中心线上。两根斜拉绳5的相交点处设置一转环3，转环3的转动外圈连接斜拉绳5，转环3的固定内圈连接吊绳4，吊绳4悬挂后将“V”形架1垂直垂吊，“V”形架1的对称中心线与吊绳4在一条垂线上。

所述球体2为金属球，在球体2的直径上开设通孔，两质量相同的球体2通过通孔分别滑动套装在“V”形架1的左右斜杆上，如图1所示。

演示本实用新型时，球体2同时处于斜杆的高位且位置对称，在“V”形架1转动后，使球体2同时沿斜杆向低位滑落，可以观察到“V”形架1的转动越来越快。

如图2所示，本实用新型便携式角动量守恒演示器由平面圆形架6和球体2组成，用钢条弯折制成半圆形的圆形架6，圆形架6的左右弧形杆顶端用两根长度相同的斜拉绳5连接，两根斜拉绳5的相交点处于圆形架6的对称中心线上。两根斜拉绳5的相交点处设置一转环3，转环3的转动外圈连接斜拉绳5，转环3的固定内圈连接吊绳4，吊绳4悬挂后将圆形架6垂直垂吊，圆形架6的对称中心线与吊绳4在一条垂线上。

所述球体2为金属球，在球体2的直径上开设通孔，两质量相同的球体2通过通孔分别滑动套装在圆形架6的左右弧形杆上，如图2所示。

演示本实用新型时，球体2同时处于弧形杆的高位且位置对称，在圆形架6转动后，使球体2同时沿弧形杆向低位滑落，可以观察到圆形架6的转动越来越快。