[实用新型]角动量守恒定律演示仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及教学用具领域，具体应用于辅助学习和认知角动量守恒定律，加深学生对角动量守恒定律的理解,同时可以作为科普展示仪器。

背景技术

角动量守恒定律是自然界的普遍规律，在技术上也有着重要的应用。在物理教学中对角动量守恒内容的教学，传统的方法是使用茹科夫斯基转椅并配以2个哑铃，由2人配合操作得以完成。演示时需要实验者双手紧握哑铃坐在转椅上，在椅子转动过程中通过伸缩双手改变转动惯量。

实验中如果哑铃不慎从实验者手中脱落，会给实验者或围观者带来危险。如果椅子转速较快，实验者容易头晕甚至脱离椅子摔倒。因此，该演示实验存在一定的安全隐患。此外，该实验仪在演示时需要占据较大的实验场地。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供了一种能够辅助学习和认知角动量守恒定律，理解其本质的实验仪器，该演示仪的结构简单，现象明显，无安全隐患并且操作方便。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：角动量守恒定律演示仪，包含支架，支架包含一十字架，十字架通过上下两个轴承安装在支架上，可自由转动；

上述十字架的下端安装有一三通管，上端安装有一伸缩杆。十字架的水平横梁两端各开有一条滑槽，两端各有一个漏斗瓶可在滑槽内通过牵引绳的拉扯自由移动；

上述漏斗瓶通过上下两块限位块的夹持保持竖直状态，漏斗瓶的下端利用橡胶软管与十字架下端的三通管相连,三通管的下端还设有一塞子；

上述牵引绳的另一端绕过滚轴固定在顶轴承上，顶轴承固定在伸缩杆的上端。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：本实用新型角动量守恒定律演示仪，通过简单的结构实现了对角动量守恒定律的演示，帮助学生理解影响角动量的各个因素。该仪器还可以作为科普仪器，进行趣味互动展示，最大限度的提高教学仪器的性价比。实践证明该仪器具有价格低廉、操作简单可靠、形象直观、实用性强、安全性高等优点，对角动量守恒定律教学有一定的实用意义。

附图说明

图1为本实用新型的结构图。

图2为本实用新型的俯视图。

附图标记说明：

1—牵引绳，2—滚轴，3—限位块，4—横梁，5—漏斗瓶，6—橡胶软管，7—三通管，8—轴承，9—塞子，10—支架，11—十字架，12—伸缩杆，13—顶轴承，14—滑槽。

具体实施方式

下面结合附图及实施例描述本实用新型具体实施方式：

图1示出了本实用新型的一种具体结构，如图所示，我们研制的角动量守恒定律演示仪，包含支架10，支架10包含一十字架11，十字架11通过上下两个轴承8安装在支架10上，可自由转动；所述十字架11的下端安装有一三通管7，上端安装有一伸缩杆12；十字架11的水平横梁4两端各开有一条滑槽14，两端各有一个漏斗瓶5可在滑槽14内通过牵引绳1的拉扯自由移动；所述漏斗瓶5通过上下两块限位块3的夹持保持竖直状态，漏斗瓶5的下端利用橡胶软管6与十字架11下端的三通管7相连,三通管7的下端还设有一塞子9；上述牵引绳1的另一端绕过滚轴2固定在顶轴承13上，顶轴承13固定在伸缩杆12的上端。

本实用新型的原理如下：由系统的角动量守恒定律可知,当系统绕固定轴转动所受外力矩为零时，对该转动轴的转动惯量I与转动角速度ω的乘积为一不变的量，即Iω=常量，其中，它的大小取决于转动系统中每个物体的质量与这一物体到转轴的距离的平方乘积的总和。系统绕固定轴转动所受外力矩为零时，m_i、r_i发生变化，ω随之发生变化。

转动十字架，当稳定以后，用手捏紧伸缩杆上端轴承的外边缘并迅速向上提起。这时在牵引绳的拉动下2只瓶子迅速向转轴靠拢，可以观察到角速度ω明显增大，说明半径减小，转动惯量减小。

塞上塞子，给每个瓶倒入相同的水,转动十字架，当稳定以后，打开塞子，让水流出，随着水连续流失，转动惯量连续变小，可以观察到转动角速度ω逐渐变大，说明质量减小，转动惯量减小。

在实际使用的时候，可以给轴承加点润滑油，以便减小摩擦。

上面结合附图对本实用新型优选实施方式作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。

不脱离本实用新型的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本实用新型不限于特定的实施方式，本实用新型的范围由所附权利要求限定。