CN106683541B

CN106683541B - 圆盘式皮带传输问题实验仪

Info

Publication number: CN106683541B
Application number: CN201710151558.3A
Authority: CN
Inventors: 赵健; 刘茜; 李静
Original assignee: Shandong Baite Electronics Co ltd
Current assignee: Shandong Baite Electronics Co ltd
Priority date: 2017-03-14
Filing date: 2017-03-14
Publication date: 2023-05-09
Anticipated expiration: 2037-03-14
Also published as: CN106683541A

Abstract

本发明涉及一种物理教具，具体涉及一种圆盘式皮带传输问题实验仪，包括底座，弧形轨道，量角尺，定位螺栓，圆盘，从动轮，主动轮，电动机，皮带，物块，频闪相机，角度指示刻线转轴，电机固定座；所述圆盘的正面通过转轴A连接从动轮，通过转轴B连接主动轮，所述主动轮通过转轴B连接圆盘背面的电动机，所述电动机通过导线连接控制盒，通过控制面板上的按键可控制电动机的转速及转向；所述频闪相机用于拍摄物块在皮带上的运动情景照片。本发明的有益效果在于，可定量、定性演示物块沿斜面匀速、加速、减速等多种组合情况，比如：皮带倾斜放置时，选择合适的倾角，使物块沿斜面匀速下滑，研究动摩擦因数与斜面倾角正切值的关系。

Description

圆盘式皮带传输问题实验仪

技术领域

本发明涉及一种物理教具，具体涉及一种圆盘式皮带传输问题实验仪。

背景技术

在中学物理教学过程中，经常要讲解皮带传输问题，传统的方法都是理论讲解，中学物理实验室缺少一种通过圆盘手动旋转方式，达到改变皮带倾角的实验装置，市场上需要发明一种皮带倾角大小可任意调节，且通过刻度盘自动显示旋转角度，特别是研究动摩擦因数与斜面倾角正切值的关系，从而用来研究物块在传送带上加速和匀速运动的问题，通过频闪照相机拍摄出频闪照片，用来定性或定量研究物块在皮带上运动的问题。

发明内容

为了解决上述背景技术中提出的问题，本发明采用如下技术方案，能解决中学物理教学过程中，关于皮带运输的多过程问题，便于定性或定量研究分析问题；一种圆盘式皮带传输问题实验仪，包括底座，竖直立杆A，U形水平横杆，折弯支撑架，控制盒，水平横杆，弧形轨道，量角尺，定位螺栓，圆盘，从动轮，主动轮，电动机，皮带，物块，控制面板，启动开关，频闪相机，角度指示刻线，竖直支撑座A，转轴A，转轴B，转轴C，电机固定座，刻度尺，倒顺开关，调速旋钮，物块位置指针，电机固定座。

所述底座上方固定连接一对竖直立杆A，所述一对竖直立杆A的上端固定连接U形水平横杆，所述U形水平横杆的中部固定一频闪相机；所述一对竖直立杆A之间通过一对折弯支撑架固定连接竖直支撑座A，所述竖直支撑座A上端包含一转轴C，所述圆盘通过转轴C与竖直支撑座A旋转连接；所述竖直支撑座A的下端连接控制盒；所述竖直支撑座A的下方两侧与一对折弯支撑架固定连接，所述一对折弯支撑架上方固定连接弧形轨道，所述弧形轨道的正面包含量角尺，弧形轨道的上方设计弧形凹槽，所述圆盘的四周边缘放置于弧形凹槽中，通过定位螺栓使圆盘在弧形凹槽中定位，所述定位螺栓包含多只螺钉和螺母，螺母固定在弧形轨道的正面，螺钉套在螺母中，旋紧螺钉，可使圆盘定位，且通过角度指示刻线与量角尺接触处的刻度，读出圆盘旋转的角度，即皮带的倾斜角度，亦即斜面的倾角。

进一步，所述圆盘的正面通过转轴A连接从动轮，通过转轴B连接主动轮，所述主动轮通过转轴B连接圆盘背面的电动机，所述电动机通过导线连接控制盒，通过控制面板上的按键可控制电动机的转速及转向；所述电动机通过电机固定座连接于圆盘的背面。

进一步，所述控制面板包含启动开关、倒顺开关、调速旋钮，用于控制电机的转速及转向。

所述频闪相机用于拍摄物块在皮带上的运动情景照片，皮带边缘圆盘表面包含一把刻度尺，从物块位置指针与刻度尺重合的位置读出坐标值，用于频闪照片做间隔位移数据分析。

所述皮带套于从动轮、主动轮的四周，皮带上还放置物块，物块上方包含一个物块位置指针，物块相对于皮带可处于静止、加速、减速等状态。

本发明的有益效果在于，可定量、定性演示物块沿斜面匀速、加速、减速等多种组合情况，具体可做如下实验：

（1）皮带水平放置时，物块轻放于皮带的一端，当皮带匀速转动时，在摩擦力的作用下，物块沿水平方向先加速后匀速的情况，及一直加速验证沿皮带运动时间最短的情况；

（2）皮带倾斜放置时，选择合适的倾角，使物块沿斜面匀速下滑，研究动摩擦因数与斜面倾角正切值的关系；

（3）皮带倾斜放置时，选择合适的倾角，物块轻放于皮带的下端，当皮带匀速向上转动时，在摩擦力的作用下，物块沿斜面方向先加速后匀速的情况，及一直加速时间最短的情况；

（4）皮带倾斜放置时，物块轻放于皮带的上端，当皮带匀速向下转动时，在摩擦力的作用下，物块沿斜面方向先加速后匀速的情况，或先以较大加速度加速、再以较小加速度加速的情况。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的侧面结构示意图；

图3本发明的通过旋转形成斜面结构效果图；

图4本发明的控制面板结构示意图；

图中：1、底座，2、竖直立杆A，3、U形水平横杆，4、折弯支撑架，5、控制盒，6、水平横杆，7、弧形轨道，8、量角尺，9、定位螺栓，10、圆盘，11、从动轮，12、主动轮，13、电动机，14、皮带，15、物块，16、控制面板，17、启动开关，18、频闪相机，19、角度指示刻线，20、竖直支撑座A，21、转轴A，22、转轴B，23、转轴C， 24、刻度尺，25、倒顺开关，26、调速旋钮，27、物块位置指针，28、电机固定座。

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4所示，一种圆盘式皮带传输问题实验仪，包括底座1，竖直立杆A2，U形水平横杆3，折弯支撑架4，控制盒5，水平横杆6，弧形轨道7，量角尺8，定位螺栓9，圆盘10，从动轮11，主动轮12，电动机13，皮带14，物块15，控制面板16，启动开关17，频闪相机18，角度指示刻线19，竖直支撑座A20，转轴A21，转轴B22，转轴C23，刻度尺24，倒顺开关25，调速旋钮26，物块位置指针27，电机固定座28。

所述底座1上方固定连接一对竖直立杆A2，所述一对竖直立杆A2的上端固定连接U形水平横杆3，所述U形水平横杆3的中部固定一频闪相机18；所述一对竖直立杆A2之间通过一对折弯支撑架4固定连接竖直支撑座A20，所述竖直支撑座A20上端包含一转轴C23，所述圆盘10通过转轴C23与竖直支撑座A20旋转连接；所述竖直支撑座A20的下端连接控制盒5；所述竖直支撑座A20的下方两侧与一对折弯支撑架4固定连接，所述一对折弯支撑架4上方固定连接弧形轨道7，所述弧形轨道7的正面包含量角尺8，弧形轨道7的上方设计弧形凹槽，所述圆盘10的四周边缘放置于弧形凹槽中，通过定位螺栓9使圆盘10在弧形凹槽中定位，所述定位螺栓9包含多只螺钉和螺母，螺母固定在弧形轨道7的正面，螺钉套在螺母中，旋紧螺钉，可使圆盘10定位，且通过角度指示刻线19与量角尺8接触处的刻度，读出圆盘10旋转的角度，即皮带14的倾斜角度，亦即斜面的倾角。

所述圆盘10的正面通过转轴A21连接从动轮11，通过转轴B22连接主动轮12，所述主动轮12通过转轴B22连接圆盘背面的电动机13，所述电动机13通过导线连接控制盒5，通过控制面板16上的按键启动开关17可控制电动机13的转速及转向；所述电动机13通过电机固定座28固定连接于圆盘10的背面。

所述控制面板16包含倒顺开关17、启动开关25，调速旋钮26，用于控制电机13的转速及转向。

所述频闪相机18用于拍摄物块15在皮带14上的运动情景照片，皮带14边缘圆盘10表面包含一把刻度尺24，从物块位置指针27与刻度尺24重合的位置读出坐标值，用于频闪照相做间隔位移数据分析。

所述皮带14套于从动轮11、主动轮12的四周，皮带14上还放置物块15，物块15上方包含一个物块位置指针27，物块15相对于皮带14可处于静止、加速、减速等状态。

实施例1，皮带14水平放置时，物块15轻放于皮带的左端，当皮带14顺时针匀速转动时，在摩擦力的作用下，物块15沿水平方向向右先加速后匀速，或一直向右匀加速，能验证物块15沿皮带14运动时间最短就是一直向右匀加速的情况。

实施例2，皮带14倾斜放置时，选择合适的倾角，皮带14不动，使物块15沿斜面匀速下滑，验证动摩擦因数等于斜面倾角正切值。

实施例3，皮带14倾斜放置时，选择合适的倾角，使动摩擦因数大于斜面倾角正切值，物块15轻放于皮带的下端，当皮带14顺时针匀速向上转动时，在摩擦力的作用下，验证物块沿斜面方向先加速后匀速的情况，或一直加速时间最短的情况。

实施例4，皮带14倾斜放置时，选择合适的倾角，物块15轻放于皮带的上端，当皮带14逆时针匀速向下转动时，在摩擦力的作用下，验证物块沿斜面方向先加速后匀速的情况，或先以较大加速度加速、再以较小加速度加速的情况，原因分别是由于动摩擦因数大于等于斜面倾角正切值，或动摩擦因数小于斜面倾角正切值。

Claims

1.一种圆盘式皮带传输问题实验仪，包括底座（1），竖直立杆A（2），U形水平横杆（3），折弯支撑架（4），控制盒（5），水平横杆（6），弧形轨道（7），量角尺（8），定位螺栓（9），圆盘（10），从动轮（11），主动轮（12），电动机（13），皮带（14），物块（15），控制面板（16），启动开关（17），频闪相机（18），角度指示刻线（19），竖直支撑座A（20），转轴A（21），转轴B（22），转轴C（23），刻度尺（24），倒顺开关（25），调速旋钮（26），物块位置指针（27），电机固定座（28）；其特征在于，所述底座（1）上方固定连接一对竖直立杆A（2），所述一对竖直立杆A（2）的上端固定连接U形水平横杆（3），所述U形水平横杆（3）的中部固定一频闪相机（18）；所述一对竖直立杆A（2）之间通过一对折弯支撑架（4）固定连接竖直支撑座A（20），所述竖直支撑座A（20）上端包含一转轴C（23），所述圆盘（10）通过转轴C（23）与竖直支撑座A（20）旋转连接；所述竖直支撑座A（20）的下端连接控制盒（5）；所述竖直支撑座A（20）的下方两侧与一对折弯支撑架（4）固定连接，所述一对折弯支撑架（4）上方固定连接弧形轨道（7），所述弧形轨道（7）的正面包含量角尺（8），弧形轨道（7）的上方设计弧形凹槽，所述圆盘（10）的四周边缘放置于弧形凹槽中，通过定位螺栓（9）使圆盘（10）在弧形凹槽中定位，所述定位螺栓（9）包含多只螺钉和螺母，螺母固定在弧形轨道（7）的正面，螺钉套在螺母中，旋紧螺钉，可使圆盘（10）定位，且通过角度指示刻线（19）与量角尺（8）接触处的刻度，读出圆盘（10）旋转的角度，即斜面的倾角；所述圆盘（10）的正面通过转轴A（21）连接从动轮（11），通过转轴B（22）连接主动轮（12），所述主动轮（12）通过转轴B（22）连接圆盘背面的电动机（13），所述电动机（13）通过导线连接控制盒（5），通过控制面板（16）上的按键可控制电动机（13）的转速及转向；所述电动机（13）通过电机固定座（28）固定连接于圆盘（10）的背面；所述控制面板（16）包含倒顺开关（17）、启动开关（25），调速旋钮（26），用于控制电动机（13）的转速及转向；所述频闪相机（18）用于拍摄物块（15）在皮带（14）上的运动情景照片；皮带（14）边缘圆盘（10）表面固定一把刻度尺（24），从物块位置指针（27）与刻度尺（24）重合的位置读出坐标值，能利用频闪照片进行间隔位移数据分析；

所述皮带（14）套于从动轮（11）、主动轮（12）的四周，物块（15）上方包含一个物块位置指针（27）；皮带（14）水平放置时，物块（15）轻放于皮带的左端，当皮带（14）顺时针匀速转动时，在摩擦力的作用下，物块（15）沿水平方向向右先加速后匀速，或一直向右匀加速；皮带（14）倾斜放置时，选择合适的倾角，皮带（14）不动，使物块（15）沿斜面匀速下滑，验证动摩擦因数等于斜面倾角正切值；皮带（14）倾斜放置时，选择合适的倾角，使动摩擦因数大于斜面倾角正切值，物块（15）轻放于皮带的下端，当皮带（14）顺时针匀速向上转动时，在摩擦力的作用下，验证物块沿斜面方向先加速后匀速的情况，或一直加速时间最短的情况；皮带（14）倾斜放置时，选择合适的倾角，使动摩擦因数大于等于斜面倾角正切值，物块（15）轻放于皮带的上端，当皮带（14）逆时针匀速向下转动时，在摩擦力的作用下，验证物块沿斜面方向先加速后匀速的情况，使动摩擦因数小于斜面倾角正切值，验证物块先以较大加速度加速、再以较小加速度加速的情况。