一种手持杆球模型向心力演示装置及其演示仪的制作方法

1.本实用新型涉及物理教学教具领域，具体地，涉及一种手持杆球模型向心力演示装置及其演示仪。


背景技术：

2.向心力是高中物理和大学物理学力学部分的一个重要概念，向心力的大小与物体的质量、该物体距转轴的距离以及转动周期都有关系。在对向心力的相关知识进行讲解的过程中，往往是简单的将计算公式给出，在公式中向学生说明向心力与各个参数之间的具体关系，但是这样的教学模式比较抽象，学生理解起来比较困难，特别对于杆球结构模型在最高点受力情况难以理解，大大影响了学生的学习兴趣。
3.经现有技术检索发现，中国发明专利公开号为cn203397565u，公开了一种向心力实验演示装置，两个所述转轴的外缘分别套装一托盘，每个托盘上方的转轴外缘套装一与托盘随动的转动盘，该两个转动盘的外缘套装一皮带，至少一个转动盘上端面安装一横板，该横板外侧端部滑动嵌装一挡板，该挡板上端通过横梁连接该侧转轴上端套装的弹簧测力套筒。本实用新型中，转动盘与托盘之间通过凸台和凹槽随动，该两个转动盘之间的底座上限位滑动嵌装一滑轮，该滑轮一侧端部安装转轮，该转轮的外缘压接在两个转动盘套装的皮带的内侧表面，实际上转轮随着滑块滑动到特定位置，将皮带涨紧，由此可以使一根皮带适应不同直径的转动盘，而且每个转动盘可以自由拆卸，便于不同直径的转动盘演示向心力。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种手持杆球模型向心力演示装置及其演示仪。
5.根据本实用新型提供的一种手持杆球模型向心力演示装置，包括金属球、发光组件以及电池；
6.所述发光组件包括灯组、弹簧和电极杆，所述弹簧的一端与所述灯组的一个电极电连接，所述灯组的另一个电极与所述电池的一个电极电连接，所述电极杆的一端延伸至所述灯组的端部之外并与所述电池的另一个电极电连接，所述电极杆的另一端位于所述弹簧的端面之内且两者不相接触；
7.所述金属球与所述弹簧的另一端相接触，旋转所述手持杆球模型向心力演示装置达到预定转速时，所述金属球与位于所述弹簧内的所述电极杆的端部接触，所述灯组发光。
8.一些实施方式中，所述灯组包括多盏led灯，多盏所述led灯围成筒型结构。
9.一些实施方式中，所述弹簧为压簧。
10.一些实施方式中，还包括胶塞，所述胶塞设置于所述灯组背离所述弹簧的一端，所述电极杆穿过所述胶塞并紧固连接。
11.一些实施方式中，所述发光组件为两组，两组所述发光组件布置于所述金属球的
两侧，所述金属球夹持于两组所述弹簧的端部之间，两组所述发光组件与所述电池形成并联电路，
12.旋转所述手持杆球模型向心力演示装置时，所述金属球与其中一个所述电极杆的端部相接触，或者所述金属球与两根所述电极杆均不接触。
13.一些实施方式中，还包括压力开关，所述电池通过所述压力开关与两组所述发光组件电连接。
14.一些实施方式中，所述金属球的重力大于所述弹簧的弹力。
15.本实用新型还提供了一种手持杆球模型向心力演示仪，采用所述的一种手持杆球模型向心力演示装置，还包括壳体；
16.所述金属球、所述发光组件以及所述电池安装于所述壳体内。
17.一些实施方式中，所述壳体为有机透明材料。
18.一些实施方式中，所述压力开关位于所述壳体外部。
19.与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：
20.1、本实用新型通过金属球的旋转离心力与弹簧的弹力的配合，将力的作用转换成可以观看到的光现象，结构简单紧凑，提升了教学演示效果。
21.2、本实用新型通过于金属球两侧分别设置一组发光组件，可适应旋向不同或旋转力大小不同等多种情况的效果演示，提升演示效果，降低装置的成本。
附图说明
22.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
23.图1为本实用新型优选实施方式整体结构示意图。
具体实施方式
24.下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。
25.实施例1
26.本实用新型提供了一种手持杆球模型向心力演示装置，如图1所示，包括金属球1、发光组件2以及电池3。发光组件2包括灯组21、弹簧22和电极杆23，其中，灯组21用于接通电源后发光，优选为由多盏led灯围成筒型结构，其弹簧22优选为压簧，弹簧22连接于灯组21的一端且与灯组21正负极中的一个电极电连接，记为与负极端电连接，而电极杆23的一端自灯组21的顶部穿过进入弹簧22内并且其端部位于弹簧22之内，而电极杆23的另一端位于灯组21的外部并通过导线与电池3的负极电连接，同时，灯组21的正极端与电池3的正极端通过导线电连接。金属球1位于弹簧22的端部并与之相接触。
27.本实用新型的工作原理为：通过对金属球1、发光组件2以及电池3组成的手持杆球模型向心力演示装置置于杆体内，杆体水平放置或竖向放置均可，通过施加一定的旋转力，金属球1在旋转离心力的作用下压缩弹簧22，当旋转力达到预定值，即弹簧22被金属球1压
缩一定长度后金属球1的表面与电极杆23的端面相接触后，金属球1实现了电极杆23与弹簧22的电路连通，进而完成了灯组21的电路的连通，灯组21发光，手持杆球模型向心力演示装置完成旋转向心力的工作展示。本实用新型通过金属球的旋转离心力与弹簧的弹力的配合，将力的作用转换成可以观看到的光现象，结构简单紧凑，提升了教学演示效果。
28.进一步的，发光组件2还包括有胶塞24，胶塞24覆盖于灯组21的一端，胶塞24与弹簧22分别位于灯组21相对的两端。电极杆23自胶塞24穿过后可有效紧固于胶塞24中，可有效确保电极杆23以及灯组21在旋转时的稳定性。
29.实施例2
30.本实施例2是在实施例1的基础上形成，通过于金属球两侧分别设置一组发光组件，可适应旋向不同或旋转力大小不同等多种情况的效果演示，提升演示效果，降低装置成本。具体地：
31.如图1所示，发光组件2为两组，两组发光组件2设置于金属球1的两侧，优选的，两组发光组件2以金属球1为中心镜像对称布置，即金属球1夹持于两组弹簧22的端部之间。两组发光组件2与电池3形成并联电路，即两组灯组21均与电池3的正极通过导线电连接，两组电极杆23均与电池3的负极通过导线电连接。
32.通过对金属球1、发光组件2以及电池3组成的手持杆球模型向心力演示装置置于杆体内：
33.当杆体水平放置时，顺时针旋转或逆时针旋转时，金属球1均在一个方向的离心力作用下靠近一侧的电极杆23并接触，此时另一侧的电极杆23与金属球1为相互远离不接触，即可将不同旋转分别对应左右两侧的灯组21的明亮情况进行演示。
34.当杆体竖立放置时，由于金属球1的自身重力作用，金属球1通过自身重力压缩位于其下方的弹簧22。当金属球1的重力大于弹簧22的弹力时，当组件在竖直面内做圆周运动时，将旋转速度调高到一定比例，金属球1会压缩位于其上方的弹簧22并与上方的电极杆23相接触，上方的灯组21变亮；而如果旋转速度适中，则金属球1存在于上下两电极杆23之间且均不接触，此时上下两组灯组21均不亮光；而当旋转速度较小，金属球1在自身重力的作用下压缩弹簧22进而与其下方的电极杆23相接触，位于下方的灯组23变亮。由上述可知，实现了旋转力大小不同时的演示。
35.进一步优选的，还包括压力开关4，压力开关4设置于电池3与发光组件2之间，通过按下压力开关4后电池3才可为发光组件2进行供电，防止无人操作时误导通电路，降低能耗。
36.实施例3
37.本实施例3是在实施例1或实施例2的基础上形成的一种手持杆球模型向心力演示仪，采用实施例1或实施例2中所述的手持干球模型向心力演示装置，还包括壳体5，金属球1、发光组件2以及电池3构成的手持杆球模型向心力演示装置安装于壳体5内。为方便操作，压力开关4设置于壳体5的外部。优选的，壳体5为有机透明材料形成的筒体型结构，即可降低演示仪的整体重量，又可提高演示效果。
38.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须
具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
39.以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。