亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        角動(dòng)量守恒演示儀的設(shè)計(jì)與實(shí)踐*

        2011-01-24 07:42:52劉奎張巍孫陽丹胡安正
        物理通報(bào) 2011年2期
        關(guān)鍵詞:鐵棒電刷角動(dòng)量

        劉奎 張巍 孫陽丹 胡安正

        (襄樊學(xué)院 物理與電子工程學(xué)院 湖北 襄樊 441053)

        1 設(shè)計(jì)演示儀的構(gòu)想

        角動(dòng)量守恒演示儀常用于物理實(shí)驗(yàn)教學(xué),但是多數(shù)學(xué)校配備的都是操作過程復(fù)雜的全機(jī)械結(jié)構(gòu),并且實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象比較單一.如果將此類儀器電動(dòng)化,并引進(jìn)多方面的對(duì)比,則不僅可使演示的效果愈加明顯,增加趣味性,更使得實(shí)驗(yàn)儀器具有了“綜合性、探索性和創(chuàng)新性”,提高了知識(shí)技術(shù)含量,尤其適合廣大高中生和大學(xué)生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)與課后探索使用.

        受到我院大學(xué)物理演示與探索實(shí)驗(yàn)室中多種實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)構(gòu)想和制作技巧的啟發(fā),我們制作出了這款對(duì)比式角動(dòng)量守恒演示儀,其設(shè)計(jì)構(gòu)想和特點(diǎn)是:

        (1)利用具有一定質(zhì)量的圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)將角動(dòng)量表現(xiàn)出來, 并通過電磁繼電器控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)數(shù)達(dá)到多種對(duì)比的效果;

        (2)巧妙地利用軸承充當(dāng)電刷,給與圓盤一起運(yùn)動(dòng)的電機(jī)供電.軸承電阻小,摩擦力小,使用軸承充當(dāng)電刷恰到好處;

        (3)儀器引入電子設(shè)備進(jìn)行控制后,簡(jiǎn)化了操作過程,使整個(gè)儀器自動(dòng)化程度高.

        2 演示儀設(shè)計(jì)原理

        2.1 角動(dòng)量守恒原理

        角動(dòng)量守恒定律是指一個(gè)對(duì)定軸的合外力矩為零的系統(tǒng),其系統(tǒng)的角動(dòng)量保持不變,即

        當(dāng) ∑τ外=0時(shí),角動(dòng)量

        L=恒矢量

        (1)

        *湖北省教研基金項(xiàng)目:2008215,襄樊學(xué)院教研基金項(xiàng)目:JY0816

        該儀器結(jié)構(gòu):由圓盤、相關(guān)附件和塑料棒組成的系統(tǒng);在忽略摩擦及空氣阻力等外部因素影響的條件下,滿足角動(dòng)量守恒的條件.由公式

        J1ω1+J2ω2=L(L為定值)

        (2)

        其中J1和J2分別表示圖2中圓盤和鐵棒的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(或兩個(gè)鐵棒的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量),ω1和ω2分別圓盤和鐵棒的角速度(或兩個(gè)鐵棒的角速度).

        當(dāng)其中一部分角動(dòng)量發(fā)生變化時(shí),必將引起其他部分的角動(dòng)量發(fā)生改變.角動(dòng)量的大小由轉(zhuǎn)動(dòng)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和角速度決定.本裝置中轉(zhuǎn)動(dòng)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是不變的, 故可通過觀察電機(jī)帶動(dòng)鐵棒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),系統(tǒng)圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的變化來定性地驗(yàn)證角動(dòng)量守恒定律.

        圓盤、相關(guān)附件和轉(zhuǎn)軸構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)(圖2).在系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)軸的合外力矩為零的理想狀態(tài)下,電機(jī)帶動(dòng)兩端有鐵球的水平鐵棒快速轉(zhuǎn)動(dòng)使系統(tǒng)的角動(dòng)量有增加的趨勢(shì),為維持系統(tǒng)角動(dòng)量不變,圓盤則會(huì)自動(dòng)地以相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng).通過控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和轉(zhuǎn)數(shù),觀察圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)方向及轉(zhuǎn)動(dòng)速度的變化,可以進(jìn)一步深刻地探討和理解角動(dòng)量守恒定律.為了滿足對(duì)固定轉(zhuǎn)軸的和外力矩為零的條件和解決對(duì)運(yùn)動(dòng)的電機(jī)供電的問題,本演示儀擴(kuò)展了軸承的作用,將其作為電刷,其極小的摩擦使系統(tǒng)外力矩接近于零.

        本裝置采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)兩端有鐵球的水平鐵棒轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)速大產(chǎn)生的角動(dòng)量大,因此相對(duì)減小了因軸承摩擦等因素帶來的誤差,使演示現(xiàn)象更加明顯且有說服力.通過對(duì)兩個(gè)電機(jī)正反轉(zhuǎn)的控制實(shí)現(xiàn)了多種形式的對(duì)比演示,大大提高了儀器的趣味性和探索性,更有利于吸引學(xué)生的注意力提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性.在解決給電機(jī)供電問題方面使用軸承代替電刷,增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性的同時(shí),也降低了成本.

        2.2 電路設(shè)計(jì)及控制原理

        控制電路由穩(wěn)壓直流電源電路部分和電流極性轉(zhuǎn)換控制部分組成.直流穩(wěn)壓電源為使用穩(wěn)壓芯片W7805和W7905的雙5 V直流電源.電流極性轉(zhuǎn)換控制部分主要是用電磁繼電器控制輸出電壓的極性,從而達(dá)到控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向的目的.總體結(jié)構(gòu)如圖1所示.

        圖1 控制電路原理圖

        2.3 供電原理

        該儀器使用四個(gè)軸承作為固定支架與轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)間的電流傳輸裝置.將軸承外圈固定于裝置外部固定支架上,作為輸入端并分別接上導(dǎo)線接入電源;內(nèi)圈固定在可轉(zhuǎn)動(dòng)的絕緣定軸上,作為輸出端并分別接上導(dǎo)線將電流傳輸給電機(jī).

        整個(gè)電流傳輸過程為:

        電源—軸承外圈—軸承內(nèi)圈—電機(jī).

        3 制作與儀器結(jié)構(gòu)示意圖

        3.1 儀器制作

        將電源與控制部分、供電部分和演示部分結(jié)合起來,所需器材如下.

        (1)電源及控制部分:包括雙12 V變壓器、電磁繼電器、開關(guān)、制作5 V直流電源的分立元件等;

        (2)供電部分:軸承、絕緣棒、導(dǎo)線等;

        (3)演示系統(tǒng):5 V直流電動(dòng)機(jī)、兩端帶金屬球的金屬棒、塑料圓盤等;

        (4)制作中的關(guān)鍵點(diǎn):為保證整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,要確保軸承和塑料圓盤嚴(yán)格水平,塑料棒嚴(yán)格豎直,塑料圓盤的直徑不能過大,金屬棒不能離盤太高.

        3.2 儀器結(jié)構(gòu)示意圖

        儀器結(jié)構(gòu)如圖2.

        圖2 儀器結(jié)構(gòu)圖

        4 功能特點(diǎn)和效果分析

        4.1 功能特點(diǎn)

        (1)能多角度演示出角動(dòng)量守恒定律,并進(jìn)行對(duì)比,演示效果顯著;

        (2)綜合了“力、電”知識(shí),是一種很好的“綜合性、探索性”實(shí)驗(yàn).

        4.2 操作技巧與效果分析

        (1)開通電源開關(guān),先開通開關(guān)1,觀察圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)狀況,重點(diǎn)留意速度及方向;

        (2)再開通開關(guān)2,觀察讓電動(dòng)機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),圓盤轉(zhuǎn)向變化情況;

        (3)再接通開關(guān)3,此時(shí)兩電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向相反,觀察圓盤是否不轉(zhuǎn)動(dòng);

        (4)最后接通開關(guān)4,此時(shí)兩電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向相同,觀察圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)速度及方向.

        參考文獻(xiàn)

        1 漆安慎,杜蟬英.力學(xué).北京:高等教育出版社,2002.151~156

        2 張三慧.大學(xué)物理學(xué).北京:清華大學(xué)出版社,2008.101

        3 童詩(shī)白,華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).北京:高等教育出版社,2009.555

        猜你喜歡
        鐵棒電刷角動(dòng)量
        對(duì)經(jīng)典力學(xué)中的軌道角動(dòng)量和自轉(zhuǎn)角動(dòng)量的探討
        基于角動(dòng)量模型的流場(chǎng)渦旋提取方法
        用角動(dòng)量的方法解決并推廣一個(gè)功能關(guān)系問題
        夏季角動(dòng)量輸送變化與中國(guó)東部降水的關(guān)系
        鐵棒錘質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)研究
        中成藥(2018年9期)2018-10-09 07:19:06
        基于電刷鍍修復(fù)沖壓模具用導(dǎo)柱
        電刷鍍?cè)谳p度受損電機(jī)零件修復(fù)中的應(yīng)用
        棒磨機(jī)用異步電機(jī)電刷和刷握改進(jìn)
        電刷選型分析及電刷預(yù)磨裝置的設(shè)計(jì)
        只需一根針時(shí),千萬別去磨鐵棒
        亚洲аv天堂无码| 无码人妻精品一区二区三区蜜桃| 中文字幕乱码一区av久久不卡| 老少交欧美另类| 官网A级毛片| 亚洲一区二区三区在线视频| av无码一区二区三区| 国产中老年妇女精品| 国产未成女年一区二区| 日韩国产自拍视频在线观看| 国产一二三四2021精字窝| 国产日韩精品中文字无码| 久久精品国产一区二区蜜芽| 国产黄色三级三级三级看三级| 无码人妻丰满熟妇区免费| 一本一道久久综合狠狠老| 成人国产永久福利看片| 亚洲av成人波多野一区二区| 麻豆亚洲av熟女国产一区二| 欧美亚洲日韩国产人成在线播放| 最新在线观看精品国产福利片| 亚洲24小时免费视频| 成年女人a级毛片免费观看| 精品久久久久久久无码| 国产99精品精品久久免费| 成人自拍小视频在线看| 377p日本欧洲亚洲大胆张筱雨| 午夜免费福利在线观看| 久久蜜桃一区二区三区| 亚洲中文字幕日产无码| 欧美gv在线观看| 精品高清国产乱子伦| 一区二区三区在线视频观看| 国产成人精品一区二区三区视频| 日本污视频| 日本精品av中文字幕| 五月综合激情婷婷六月| 色老汉免费网站免费视频| 国产一区二区亚洲av| 国产在线观看91一区二区三区| 久久人妻内射无码一区三区|