一种可视化的圆周运动实验器材的制作方法

本技术涉及圆周运动实验器材，具体为一种可视化的圆周运动实验器材。

背景技术：

1、在圆周运动中，线速度和角速度都是描述圆周运动快慢的物理量。如图1所示，物体沿着圆弧由m向n运动，某时刻t经过a点，为了描述物体经过a点附近运动的快慢，可以从此时刻开始，取一段很短的时间δt，物体在这段时间内由a运动到b，通过的弧长为δs，比值δs/δt就可以表示物体在a点时运动的快慢，通常称为线速度的大小，用字母v表示。半径oa在这段时间内转过的角度δθ与所用时间δt之比叫做角速度，用符号ω表示。

2、由此可见，线速度的大小描述了圆周运动的物体沿着圆弧运动的快慢，角速度的大小描述了物体与圆心连线扫过角度的快慢。他们之间有什么关系呢？在图1中，令物体做圆周运动的半径为r，由v＝δs/δt,ω＝δθ/δt和δs＝δθ·r得v＝ω·r。以上，从理论角度分析了线速度和角速度的关系。目前教学中，老师一般用自行车来举例说明，无法让学生直观地了解圆周运动中共线、共角以及线速度与角速度的关系，导致学生学习效果不佳，因此我们提出一种新型装置，解决上述问题。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种可视化的圆周运动实验器材，能够让学生更直观地了解圆周运动中共线、共角以及线速度与角速度的关系，有利于提高课堂教学效果的问题。

3、(二)技术方案

4、为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：

5、一种可视化的圆周运动实验器材，包括设备箱体，所述设备箱体上设置有驱动电机、第一转轮机构、第二转轮机构、可调电源、开关电源、第一信息采集显示机构以及第二信息采集显示机构；所述可调电源与驱动电机电性连接，用于向所述驱动电机供电；所述驱动电机与第一转轮机构连接，所述第一转轮机构与第二转轮机构之间通过传动带连接，所述驱动电机用于带动所述第一转轮机构旋转，通过所述传动带带动所述第二转轮机构旋转；所述第一信息采集显示机构和所述第二信息采集显示机构分别与所述开关电源电性连接，所述开关电源用于向所述第一信息采集显示机构、所述第二信息采集显示机构供电，所述第一信息采集显示机构用于采集信息并显示所述第一转轮机构走过的路程、转过的圈数、线速度以及转速度的数值；所述第二信息采集显示机构用于采集信息并显示所述第二转轮机构走过的路程、转过的圈数、线速度以及转速度的数值。

6、进一步，根据本实用新型的可视化的圆周运动实验器材，所述设备箱体由主体与箱盖组成，所述主体的背面为开口结构，所述箱盖通过螺栓固定在所述主体上，用于密封所述开口结构；所述可调电源采用9—25v2a可调开关直流电源，所述开关电源采用12v4a直流开关电源，所述驱动电机采用12v直流减速电机r/min：50。

7、进一步，根据本实用新型的可视化的圆周运动实验器材，所述主体包括前侧立面，所述前侧立面上设置有两个共线关系的安装孔，所述安装孔内设置有轴承；所述第一转轮机构位于所述前侧立面的外侧，其尾端插接在其中一个所述轴承中，从而使得所述第一转轮机构可旋转的连接在所述前侧立面上；所述第二转轮机构位于所述第一转轮机构的一侧，其尾端插接在另一个所述轴承中，从而使得所述第二转轮机构可旋转的连接在所述前侧立面上。

8、进一步，根据本实用新型的可视化的圆周运动实验器材，所述第一转轮机构包括第一转轮和第一连接轴，所述第一转轮固定在所述第一连接轴的顶端，所述第一连接轴的尾端插接在所述轴承内，并且所述第一连接轴的尾端穿出所述轴承的端部与所述驱动电机的输出轴连接；所述第二转轮机构包括第二转轮和第二连接轴，所述第二转轮固定在所述第二连接轴的顶端，所述第二连接轴的尾端插接在所述轴承内，所述第二转轮的半径大于所述第一转轮的半径。

9、进一步，根据本实用新型的可视化的圆周运动实验器材，所述第二转轮机构还包括第三转轮，所述第三转轮固定在所述第二连接轴上，位于所述轴承与所述第二转轮之间，所述第三转轮的半径大于所述第二转轮的半径；所述前侧立面上还设置有第三信息采集显示机构，所述第三信息采集显示机构用于采集信息并显示所述第三转轮走过的路程、转过的圈数、线速度以及转速度的数值。

10、进一步，根据本实用新型的可视化的圆周运动实验器材，所述前侧立面上还设置有调速按钮，所述调速按钮与可调电源电性连接，用于调整所述驱动电机的速度。

11、进一步，根据本实用新型的可视化的圆周运动实验器材，所述第一信息采集显示机构包括霍尔传感器、感应磁体、计圈表、计米表、线速表以及转速表；所述感应磁体设置在所述第一转轮的边缘上，所述霍尔传感器、所述计圈表、所述计米表、所述线速表以及所述转速表分别设置在所述前侧立面上，并且所述霍尔传感器的位置与所述感应磁体对应；所述第一转轮在旋转过程中，通过所述霍尔传感器将采集到的信息反馈给所述计圈表、所述计米表、所述线速表以及所述转速表，由所述计圈表显示所述第一转轮转过的圈数、由所述计米表显示所述第一转轮走过的路程、由所述线速表显示所述第一转轮的线速度、由所述转速表显示所述第一转轮的转速度。

12、进一步，根据本实用新型的可视化的圆周运动实验器材，所述前侧立面上还设置有复位按钮，所述复位按钮用于对所述计圈表以及所述计米表进行复位。

13、进一步，根据本实用新型的可视化的圆周运动实验器材，所述设备箱体的背面设有可折叠支撑架，所述可折叠支撑架用于对所述设备箱体进行支撑。

14、进一步，根据本实用新型的可视化的圆周运动实验器材，所述可折叠支撑架包括上折叠架、折叠按钮、下折叠架、第一连接杆、第二连接杆以及斜撑，所述上折叠架与下折叠架均呈u形结构，所述上折叠架的一端与下折叠架的一端铰接，使得所述上折叠架的u形开口与下折叠架的u形开口相对，所述第一连接杆可旋转的设置在所述上折叠架远离铰接点的一端，所述第一连接杆穿出所述上折叠架的两侧端部分别连接有所述斜撑；所述下折叠架远离铰接点的一端设置有横向滑槽，所述第二连接杆通过所述横向滑槽可滑动的设置在所述下折叠架上，所述第二连接杆穿出所述横向滑槽的两侧端部与对应位置的所述斜撑连接；所述下折叠架在所述横向滑槽的上方铰接有所述折叠按钮，所述折叠按钮的内侧端通过自身重力下沉，用于对所述第二连接杆进行限位；所述下折叠架在所述横向滑槽的前方还设置有限位插槽，所述限位插槽用于放置折叠后的所述第一连接杆。

15、综上，本实用新型的技术效果和优点：

16、1、本实用新型结构合理安装方便，通过驱动电机带动第一转轮、第二转轮和第三转轮旋转，旋转过程中通过第一信息采集显示机构、第二信息采集显示机构、第三信息采集显示机构分别采集信息并显示第一转轮、第二转轮、第三转轮走过的路程、转过的圈数、线速度以及转速度的数值；过程中可以通过调速按钮对驱动电机的速度进行调节，得出多次实验数据，进行对比分析，可以让学生更直观地得出结论，能让学生更直观地了解圆周运动中的规律。

17、2、本实用新型中，通过斜撑将铰接在一起的上折叠架和下折叠架相连接，形成三角支架，三角直接稳定性更强，用来对设备箱体进行固定支撑效果更佳，防止设备箱体因受到晃动导致掉落或者摔倒让设备箱体受到损伤出现故障，同时通过下折叠架内设有的折叠按钮，来使下折叠架跟上折叠架进行折叠，使用更加便捷，效果更佳，同时折叠后也方便携带，通过设备箱体上设有把手，方便老师上下课以及学生借用设备箱体后行走途中进行携带，提高实用性。