[发明专利]科氏加速度演示仪

说明书

本发明涉及一种科氏加速度演示仪，包括支架、传动模块和展示模块，传动模块安装在支架上，传动模块包括齿轮机构，上下开口圆筒状固定套，用于手摇的曲柄，内轴，圆筒状的外轴，传动轴和竖直轴，曲柄与传动轴的一端连接固定，传动轴的前后端各采用一个固定轴承通过螺纹连接方式固定在支架上；所述内轴通过轴承内接于外轴内，外轴再通过轴承固定连接在固定套内，且上端高于固定套的边缘，外轴的上端面设有至少四对用于连接展示模块和数据采集模块的螺纹孔；固定套处于竖直状态，通过固定式连接固定在支架上；其现象展示直观有趣，数据监测方便，其操作简单，模块拆装方便，可以携带到教室很好的帮助老师完成该部分的教学内容。

技术领域

本发明涉及一种科式加速度演示装置，具体说是主要应用于理论力学课堂的科氏加速度教学环节，帮助老师讲解该部分内容，同时也帮助同学消化吸收。它集科氏加速度现象展示和数据采集于一体，包括传动模块、现象展示模块和数据采集模块三部分组成，老师通过旋转手柄为整套装置提供动力，通过传动模块与不同的模块连接以实现不同的功能。

技术背景

科氏加速度是动点在旋转的动系上运动产生的一种加速度，其关系式为生活中许多现象都是由科氏加速度引起的，例如火车南北行驶时左右轮受力不同，炮弹发射时轨道出现偏离等。同时，科氏加速度是理论力学课程中一个重要且难懂的知识点。目前，几乎所有有关力学的教科书只是对科氏加速度进行数学推导得出一般结论，但是并不能使学生对其产生一个感性认识，这就增加了老师讲解的难度。因此，设计一种可辅助老师教学、帮助学生理解的科氏加速度教具在现在的教学活动中是十分必要的。

现在市场上的科氏加速度演示仪种类单一，虽能够模拟出科氏力的存在，但是其展示形式与科氏加速度的产生原理有较大的出入，其主要是对科氏加速度现象的一种展示，而并不能直观的讲解科氏加速度的产生原理，所以其仍不能有效帮助老师讲解和同学学习。

科氏加速度展示教具的工作原理：科氏加速度是由动点在旋转的动系上运动产生的加速度。开始展示时，通过旋转手柄，带动动系圆盘旋转，此时四个指针在向心加速度的作用下沿径向由圆心指向外。然后按下曲柄运动按键使曲柄与动力系统连接，在曲柄旋转的同时，带动各自两个相反方向的滑块在轨道上做往复运动，此时作为动点的滑块和指针在旋转的动系上产生科氏加速度，由于指针的中心不在指针的旋转中心上而产生指针的偏转，进而利用四个不同的指针各自偏转的角度不同而产生的效果，从而解决了单一指针在动系高速旋转时产生的视觉误差以及看不清指针偏转的问题。在原理展示模块展示结束后，将现象展示模块固定在动系圆盘上，摇动手柄后，模拟地球在匀速旋转，上面的炮弹发射机构开始发射炮弹进而带动炮弹杆的偏转，傅科摆机构在科氏加速度的作用下产生角度的循环偏转，从而完成炮弹偏转现象模拟和傅科摆现象的模拟演示。

发明内容

针对上述科式加速度演示仪的不足，本发明公开了一种科氏加速度演示仪，科氏加速度演示仪是一种便携式课堂教具，主要应用于理论力学课堂的科氏加速度教学环节，帮助老师讲解该部分内容，同时也帮助同学消化吸收。它集科氏加速度现象展示和数据采集于一体，包括传动模块、现象展示模块和数据采集模块三部分组成，老师通过旋转手柄为整套装置提供动力，通过传动模块与不同的模块连接以实现不同的功能。