本实用新型涉及物理教学用具技术领域，具体涉及一种圆周运动速度方向演示仪。
背景技术：
圆周运动的物体在任意瞬间的速度方向均沿该点的切线方向，这是高中物理运动学中的一个基本结论。目前对于圆周运动的速度方向，都是老师将演示图画在黑板上，照着图对学生进行讲解，而学生全靠自己想象进行理解。
而除了黑板上的演示图，目前中学物理教学中还没有能够演示圆周运动速度方向的仪器，很多时候，老师都是通过一些生活现象来解释圆周运动的速度方向，例如：通过砂轮打磨刀具时火星飞出的方向、转动附着有水滴的雨伞时水滴被甩出的方向等，通过这些生活现象来解释或演示圆周运动速度方向。
然而上述现象都不能严格证明圆周运动的速度方向是其轨迹的切线方向，且不能使学生直观的看出，所以，设计一种能够直观看出且严格证明圆周运动速度方向的仪器是非常必须要的。
技术实现要素：
为了解决现有物理教学中没有严格证明圆周运动速度方向仪器的问题，本实用新型的目的在于提供一种能够直观准确的演示出圆周运动速度方向的演示仪。
本实用新型所采用的技术方案为：
一种圆周运动速度方向演示仪，包括演示板和设置在演示板上的圆周运动演示机构，其中，所述演示板的顶面画有一个圆；
所述圆周运动演示机构包括电机、u形槽、圆球和激光头；
所述圆球放置在所述u形槽内，且所述圆球的直径小于所述u形槽的宽度；
所述u形槽上设有所述激光头，且所述激光头发射的激光与所述圆相切；
所述u形槽在所述电机的带动下，使所述圆球沿所述圆做圆周运动。
优化的，所述电机位于所述演示板的底面，所述电机的转轴竖直穿过所述圆的圆心，并使圆的圆心位于所述转轴的轴线上，且所述转轴通过连杆固定连接所述u形槽。
优化的，所述激光头位于所述u形槽的顶部，且所述u形槽的顶部还设有装有电池的电池盒，所述电池电连接所述激光头。
优化的，所述演示板的底面还设有蓄电池，所述演示板上还设有电机控制开关，所述电机通过所述电机控制开关电连接所述蓄电池。
优化的，所述演示板上还设有正极接线柱和负极接线柱，其中，所述蓄电池的正极、所述正极接线柱、所述电机控制开关、所述电机、所述负极接线柱和所述蓄电池的负极通过导线依次串联。
优化的，所述蓄电池的电压介于6v～24v之间。
优化的，所述圆的圆心与所述演示板的中心重合。
本实用新型的有益效果为：
(1)本实用新型为一种圆周运动速度方向演示仪，本实用新型通过电机带动u形槽沿演示板上的圆做圆周运动，进而使u形槽中的圆球也随之做圆周运动，并在u形槽上设置激光头，并使激光头发出的激光与圆相切。
本实用新型的工作原理为：当圆球被u形槽带动沿圆做稳定的圆周运动后，关闭电机，u形槽立即停止运动，圆球由于惯性将滑出u形槽并继续运动，此时，如果圆球一直沿激光所在的直线运动，即可说明圆球的运动方向为其轨迹的切线方向。
通过上述设计，即可直观准确的演示出圆周运动的速度方向，便于学生进行理解。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型提供的圆周运动速度方向演示仪的具体结构示意图。
图2是本实用新型提供的演示板的底面结构示意图。
附图标记，1-演示板；2-圆周运动演示机构；201-电机；202-u形槽；203-圆球；204-激光头；205-连杆；3-电池盒；4-蓄电池；5-电机控制开关；6-正极接线柱；7-负极接线柱。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。
文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，单独存在b，同时存在a和b三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，a/和b，可以表示：单独存在a，单独存在a和b两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。
本文使用的术语仅用于描述特定实施例，并且不意在限制本实用新型的示例实施例。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”意在包括复数形式，除非上下文明确指示相反意思。还应当理解术语“包括”、“包括了”、“包含”、和/或“包含了”当在本文中使用时,指定所声明的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在性,并且不排除一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、单元、组件和/或他们的组合存在性或增加。
应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
此外，特定特征、结构、功能或特性可以以任何适合的方式组合到一个或多个实施例中。例如，第一实施例可以结合第二实施例，只要与这两个实施例相关联的特定特征、结构、功能或特性不互相排斥。
实施例一
如图1～2所示，本实施例所提供的圆周运动速度方向演示仪，包括演示板1和设置在演示板1上的圆周运动演示机构2，其中，所述演示板1的顶面画有一个圆。
所述圆周运动演示机构2包括电机201、u形槽202、圆球203和激光头204。
所述圆球203放置在所述u形槽202内，且所述圆球203的直径小于所述u形槽202的宽度。
所述u形槽202上设有所述激光头204，且所述激光头204发射的激光与所述圆相切。
所述u形槽202在所述电机201的带动下，使所述圆球203沿所述圆做圆周运动。
如图1和图2所示，下面对所述圆周运动速度方向演示仪进行具体结构的描述：
所述演示板1作为圆球203做圆周运动的具体场地，在本实施例中，演示板1的顶面画有一个圆，而圆周运动演示机构2即沿此圆进行圆周运动。
如图1所示，下面对圆周运动演示机构2进行具体结构的描述：
首先，圆球203作为圆周运动的物体，电机201作为整个演示机构的动力来源，激光头204发出的激光与圆相切，代表着激光作为圆球203运动轨迹的切线。
所述圆周运动演示机构2的具体工作原理为:
首先，电机201带动u形槽202沿演示板1上的圆做圆周运动，进而使u形槽202内的圆球203随之做圆周运动，即圆球203也沿演示板1上的圆做圆周运动，在u形槽202做圆周运动过程中，圆球203不会滑出u形槽202。
而当圆球203稳定运动后，关闭电机201，此时u形槽202停止运动，而圆球203则会在惯性的作用下，滑出u形槽202并继续运动，此时，就可根据激光头204发出的激光判断圆球的运动方向。
如果圆球203一直沿激光所在的直线运动，则说明圆球的运动方向为其轨迹的切线方向，进而即可证明圆周运动的速度方向为其轨迹的切线方向。否则，则不是。
通过上述设计，采用本实用新型提供的演示仪，即可直观且准确的演示出圆周运动的速度方向，便于学生进行圆周运动的理解。
在本实施例中，举例所述电机201可以但不仅限于为减速电机、步进电机。
在本实施例中，举例所述圆球203可以但不仅限于为钢球、铜球、铁球等。
在本实施例中，激光头204为一种现有器件。
优化的，所述电机201位于所述演示板1的底面，所述电机201的转轴竖直穿过所述圆的圆心，并使圆的圆心位于所述转轴的轴线上，且所述转轴通过连杆205固定连接所述u形槽202。
如图1和图2所示，下面对电机201如何带动u形槽202转动进行具体的阐述：
首先，电机201设置在演示板1的底面，在本实施例中，将电机201的转轴穿过圆的圆心，并使圆心位于转轴的轴线上，然后通过连杆205固定连接u形槽202的侧壁。
通过上述设计，即可实现u形槽202在电机201的带动下，做圆周运动的功能。
在本实施例中，设置圆心位于转轴的轴线上是为了保证u形槽202能够做标准的圆周运动，保证演示的准确性。
在本实施例中，可在演示板1上的圆内开设安装孔，以便供转轴穿过。当然，必须要保证安装孔的圆心与圆的圆心重合。
优化的，所述激光头204位于所述u形槽202的顶部，且所述u形槽202的顶部还设有装有电池的电池盒3，所述电池电连接所述激光头204。
通过设置电池盒3，可便于安装电池为激光头202供电，同时也能方便更换电池，增加了使用的便捷性。
优化的，所述演示板1的底面还设有蓄电池4，所述演示板1上还设有电机控制开关5，所述电机201通过所述电机控制开关5电连接所述蓄电池4。
蓄电池4则是为电机201提供电源，同时，使得演示仪不需要依赖于插座，可以随时随地进行演示，增肌了使用的便捷性。另外，蓄电池4在充电后反复使用，节约了演示成本。
设置电机控制开关5可便于随时关闭电机，增加了演示仪使用的便捷性。
优化的，所述蓄电池4的电压介于6v～24v之间。
此方案为上述方案的进一步优化，设置蓄电池4的电压介于6v～24v之间，使得蓄电池4的电压满足人体安全电压标准(36v)，可保证演示时的安全性。
在本实施例中，举例蓄电池4的电压为12v。
优化的，所述演示板1上还设有正极接线柱6和负极接线柱7，其中，所述蓄电池4的正极、所述正极接线柱6、所述电机控制开关5、所述电机201、所述负极接线柱7和所述蓄电池4的负极通过导线依次串联。
通过设置正极接线柱6和负极接线柱7，可让学生自己动手接线，可锻炼学生的实际操作能力，提高了整个演示仪的实用性。
优化的，所述圆的圆心与所述演示板1的中心重合。
通过上述设计，在u形槽202做圆周运动时，可使演示板1受力均匀，也使得整个演示仪比较美观。
综上所述，采用本实用新型提供的圆周运动速度方向演示仪，具有如下技术效果：
(1)本实用新型可直观准确的演示出圆周运动的速度方向，便于老师进行讲解，也便于学生进行理解，提高了物理教学的教学效果。
(2)本实用新型操作方便，使用便捷性高、实用性强。
本实用新型不局限于上述可选实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本实用新型权利要求界定范围内的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。
1.一种圆周运动速度方向演示仪，其特征在于：包括演示板(1)和设置在演示板(1)上的圆周运动演示机构(2)，其中，所述演示板(1)的顶面画有一个圆；
所述圆周运动演示机构(2)包括电机(201)、u形槽(202)、圆球(203)和激光头(204)；
所述圆球(203)放置在所述u形槽(202)内，且所述圆球(203)的直径小于所述u形槽(202)的宽度；
所述u形槽(202)上设有所述激光头(204)，且所述激光头(204)发射的激光与所述圆相切；
所述u形槽(202)在所述电机(201)的带动下，使所述圆球(203)沿所述圆做圆周运动。
2.根据权利要求1所述的一种圆周运动速度方向演示仪，其特征在于：所述电机(201)位于所述演示板(1)的底面，所述电机(201)的转轴竖直穿过所述圆的圆心，并使圆的圆心位于所述转轴的轴线上，且所述转轴通过连杆(205)固定连接所述u形槽(202)。
3.根据权利要求1所述的一种圆周运动速度方向演示仪，其特征在于：所述激光头(204)位于所述u形槽(202)的顶部，且所述u形槽(202)的顶部还设有装有电池的电池盒(3)，所述电池电连接所述激光头(204)。
4.根据权利要求1所述的一种圆周运动速度方向演示仪，其特征在于：所述演示板(1)的底面还设有蓄电池(4)，所述演示板(1)上还设有电机控制开关(5)，所述电机(201)通过所述电机控制开关(5)电连接所述蓄电池(4)。
5.根据权利要求4所述的一种圆周运动速度方向演示仪，其特征在于：所述演示板(1)上还设有正极接线柱(6)和负极接线柱(7)，其中，所述蓄电池(4)的正极、所述正极接线柱(6)、所述电机控制开关(5)、所述电机(201)、所述负极接线柱(7)和所述蓄电池(4)的负极通过导线依次串联。
6.根据权利要求4所述的一种圆周运动速度方向演示仪，其特征在于：所述蓄电池(4)的电压介于6v～24v之间。
7.根据权利要求1所述的一种圆周运动速度方向演示仪，其特征在于：所述圆的圆心与所述演示板(1)的中心重合。
技术总结