[实用新型]超重失重演示仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及物理实验演示仪，特别是超重失重演示仪。

背景技术

人们经常谈到超重和失重。但实验研究失重和超重现象的都是一些向上或向下直线运动的实验，而宇宙飞船、人造卫星在运动过程中既有直线运动又有曲线运动，而绝大多数是圆周运动和旋转运动。在初中物理中的《机械能转换与守恒》这一节有一个重要实验－麦克斯韦滚摆实验，麦克斯韦滚摆在运动过程中，既有上下运动又有旋转运动。那么滚摆在运动过程中是否会出现失重和超重现象呢市面上还没有利用麦克斯韦摆和称重件来研究物体的超重失重现象的演示仪。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种利用麦克斯韦滚摆来定量分析超重与失重现象的超重失重演示仪。

本实用新型的具体实施方案是超重失重演示仪包括支架，在支架的上端部设有一水平支撑杆，在水平支撑杆两端的下方分别设有滑轮，在两滑轮上设有腊绳，其特别之处是在腊绳的一端活动的设有一滚摆，腊绳的另一端与固设在支架的底座上的称重装置连接。

以上所述的称重装置可以是弹簧秤。

本实用新型的的称重装置可以是电子秤。

以上所述的电子秤可以通过数据线与计算机连接。

本实用新型的优点是利用麦克斯韦滚摆在运动过程中既有上下运动又有旋转运动而设计一种带有旋转运动的演示仪，将测得数据输入电脑，利用程序分析软件进行定性分析，再利用数据软件进行定量分析，能定量分析超重与失重现象。

附图说明

图1是本实用新型的构造示意图；

图2是本实用新型的滚摆的运动分析图一；

图3是本实用新型的滚摆的运动分析图二；

图4是本实用新型的滚摆的运动分析图三。

具体实施方式

参见图1, 超重失重演示仪包括支架1，在支架1的上端部固定安装有一水平支撑杆2，在水平支撑杆2的两端的下方分别安装有滑轮3，在两滑轮3上安装有腊绳4，在腊绳4的一端活动的安装有一滚摆5，腊绳4的另一端与固定安装在支架1的底座上的电子秤6的承重件连接。

电子秤6通过数据线与计算机7连接。

腊绳4的另一端可以与其下端与支架1的底座连接的弹簧秤的另一端连接。

实验方法和步骤

①先称出静止时滚摆5的重力，并记于下列的表格中。

②把滚摆5卷起，提高到适当的位置后释放，仔细观察滚摆5在运动过程中的变化情况(角速度的变化)、质心的运动情况(速度的变化)。

③再次把滚摆5卷起。提高到适当的位置后释放。从电子秤6上读出各个阶段的数据，并记于已经设计好的表格l中。

④对记录的数据进行处理、分析、解释和研究。

⑤利用C语言编程设计分析软件，再利用Execl数据软件进行定量分析研究，从而深入研究超重与失重现象。

4）分析和研究

从以上观察到的现象以及表格l记录的数据进行分析可以看出，对于滚摆5的运动，可以分为四个阶段来进行研究，参见图2、图3、图4。

①滚摆5向下运动过程中，滚摆5处于失重状态

在滚摆5由最高点下降的过程中，如图2示。滚摆5向顺时针方向转动，角速度越来越大。质心向下的速度也越来越大，因此质心的加速度a的方向向下。由mg-T= ma可知，T=mg-ma＜mg，物体处于失重状态。因此电子秤6的读数比滚摆5在静止时要小。

②滚摆5达到最低点时，滚摆5处于超重状态

将USB接口接入计算机7，利用数据软件进当滚摆5达到最低点时，滚摆5的悬线通过摆的轴心，如图3所示。此时滚摆5仍然按顺时针方向转动，质心的竖直方向上速度突然为零，质心的速度变为水平向左。因此必存在向上的加速度和向心加速度。由T=mg+ma>mg，物体处于超重状态。因此，电子秤6的读数比滚摆5在静止时要大得多。

③滚摆5向上运动过程中，处于失重状态

当滚摆5向上运动时仍然按顺时针方向转动，如图4所示，转动的角速度越来越小，质心速度也越来越小，质心向上速度减小，即加速度方向向下，T=mg-ma＜mg，物体处于失重状态。因此电子秤6的读数比滚摆5在静止时要小。

    ④滚摆5在最高点，既不处于失重状态，也不处于超重状态。