一种角动量守恒定量测定实验仪器

本技术涉及教学仪器，特别涉及一种角动量守恒定量测定实验仪器。

背景技术：

1、角动量守恒演示仪作为教学仪器，其目的是帮助学生理解角动量守恒这一规律。目前市面上常见的角动量守恒演示仪主要有三种：

2、第一种是转盘式的，演示人员手举一个自由转动的转轮，站在一个能够自由转动的转盘，当转轮被转动时，转盘也会跟随转动，且转动方向和转轮相反。

3、第二种是手推式的，演示人员手推握柄，通过改变握柄的上下位置来观察转动系统的转速变化。

4、第三种是伸缩式的，演示人员双手拿上哑铃，站在一个能够转动的椅子上，通过伸缩两只拿着哑铃手的臂来演示椅子转动的快慢。

5、其中，系统角动量l与转动惯量j、转动角速度ω有关。而如上三种均为演示实验仪，且均为被动演示，且只能通过转动惯量j与转动角速度ω的变化，定性地演示角动量守恒，不能定量地描述二者之间的变化与角动量守恒之间的关系。

技术实现思路

1、为了解决现有技术的上述问题，本实用新型提供一种角动量守恒定量测定实验仪器，能够定量的演示角动量守恒。

2、为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

3、第一方面，本实用新型提供一种角动量守恒定量测定实验仪器，包括角速度测量组件、驱动组件以及转动组件；

4、所述转动组件包括转动固定架、转动轴、转动杆、固定件和实验物体，所述转动轴位于所述转动固定架上，且悬空端与所述转动杆连接，所述转动轴的转动轴线与所述转动杆的对称轴线重合，所述固定件在所述转动杆的长度方向上轴对称分布有多个，每一个所述固定件均与所述实验物体可拆卸连接；

5、所述驱动组件与所述转动杆的一端可活动接触，所述角速度测量组件对准所述转动杆。

6、本实用新型的有益效果在于：通过驱动组件输出一个固定的驱动力，以驱动转动杆绕着转动轴进行转动，此时，实验物体可以改变重量，实验物体也可以通过连接在转动杆上不同位置的固定件来改变实验物体到转动轴的垂直距离，由此，本实用新型可以通过不同的变量来定量的演示角动量守恒。

7、可选地，所述转动杆上设置有滑轨，所述固定件为吊环，所述吊环在所述滑轨上滑动且可固定在所述滑轨上。

8、根据上述描述可知，实验物体通过挂接在吊环上来实现与转动杆的固定，同时通过吊环在滑轨上的滑动来实现与转动轴的位置改变。

9、可选地，所述滑轨和所述吊环均为塑料件。

10、可选地，所述驱动组件包括驱动固定架、重物以及位置测准组件，所述驱动固定架位于所述转动固定架的一侧，所述重物系于所述转动固定架的横架上，所述位置测准组件对准所述重物；

11、所述转动杆的转动轨迹至少部分位于所述固定架的外侧，所述重物的摆动轨迹与所述固定架不干涉，且与所述转动杆上位于所述固定架外侧的转动轨迹在空间位置上存在干涉。

12、根据上述描述可知，通过位置测准组件确定重物的施放位置，然后重物在圆周摆动过程中撞击到转动杆，从而为转动杆提供一个初始的动能以进行转动。

13、可选地，所述位置测准组件包括位于所述驱动固定架上的量尺以及位于所述转动固定架上的激光设备，所述量尺和所述转动杆分别位于所述重物的两侧，所述激光设备对准所述重物。

14、可选地，所述角速度测量组件包括周期测定仪以及光电门；

15、所述光电门上设置有倒u形口，所述倒u形口的上下两侧分别设置有红外发射器和红外接收器，所述周期测定仪分别与所述红外发射器和所述红外接收器电连接；

16、所述转动杆的转动轨迹经过所述倒u形口，且与所述红外发射器和所述红外接收器之间的连线存在干涉。

17、根据上述描述可知，由转动杆经过光电门的时间来计算转动杆的转动周期，从而得到转动杆的转动角速度。

18、可选地，所述转动固定架包括上层板、中层板和下层板，所述转动轴上远离所述悬空端的固定端与所述上层板通过转承座连接，所述转动轴穿过所述中层板之后在所述中层板和下层板之间形成所述悬空端，所述转动轴与所述中层板之间通过转承座连接；

19、所述转动轴与所述转动杆之间亦通过轴承座连接，三个所述轴承座的放置位置完全对称且与所述转动轴的转动轴线重合。

20、可选地，所述上层板与所述中层板之间以及所述中层板与所述下层板之间通过四个角落的支柱进行固定。

技术特征：

1.一种角动量守恒定量测定实验仪器，其特征在于，包括角速度测量组件、驱动组件以及转动组件；

2.根据权利要求1所述的一种角动量守恒定量测定实验仪器，其特征在于，所述转动杆上设置有滑轨，所述固定件为吊环，所述吊环在所述滑轨上滑动且可固定在所述滑轨上。

3.根据权利要求2所述的一种角动量守恒定量测定实验仪器，其特征在于，所述滑轨和所述吊环均为塑料件。

4.根据权利要求1所述的一种角动量守恒定量测定实验仪器，其特征在于，所述驱动组件包括驱动固定架、重物以及位置测准组件，所述驱动固定架位于所述转动固定架的一侧，所述重物系于所述转动固定架的横架上，所述位置测准组件对准所述重物；

5.根据权利要求4所述的一种角动量守恒定量测定实验仪器，其特征在于，所述位置测准组件包括位于所述驱动固定架上的量尺以及位于所述转动固定架上的激光设备，所述量尺和所述转动杆分别位于所述重物的两侧，所述激光设备对准所述重物。

6.根据权利要求1所述的一种角动量守恒定量测定实验仪器，其特征在于，所述角速度测量组件包括周期测定仪以及光电门；

7.根据权利要求1至6任一所述的一种角动量守恒定量测定实验仪器，其特征在于，所述转动固定架包括上层板、中层板和下层板，所述转动轴上远离所述悬空端的固定端与所述上层板通过转承座连接，所述转动轴穿过所述中层板之后在所述中层板和下层板之间形成所述悬空端，所述转动轴与所述中层板之间通过转承座连接；

8.根据权利要求7所述的一种角动量守恒定量测定实验仪器，其特征在于，所述上层板与所述中层板之间以及所述中层板与所述下层板之间通过四个角落的支柱进行固定。

技术总结本技术提供的一种角动量守恒定量测定实验仪器，包括角速度测量组件、驱动组件以及转动组件；其中，转动组件包括转动固定架、转动轴、转动杆、固定件和实验物体，转动轴位于转动固定架上，且悬空端与转动杆连接，转动轴的转动轴线与转动杆的对称轴线重合，固定件在转动杆的长度方向上轴对称分布有多个，每一个固定件均与实验物体可拆卸连接；驱动组件与转动杆的一端可活动接触，角速度测量组件对准转动杆。本技术通过转动杆绕着转动轴进行转动，之后通过改变实验物体的重量，或者通过连接在转动杆上不同位置的吊环来改变实验物体到转动轴的垂直距离来定量的演示角动量守恒。技术研发人员：洪锦泉,侯秋丽,卢静彤,林旭兰,陈燕萍,郑栩莹受保护的技术使用者：闽江学院技术研发日：20230915技术公布日：2024/5/9