CN206421710U - 教学用力的合成与分解物理实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种教学用力的合成与分解物理实验装置，包括底座，底座上设有斜面上力的合成与分解实验装置、力的平行四边形法则实验装置和控制系统，斜面上力的合成与分解实验装置由控制系统控制，斜面上力的合成与分解实验装置包括横臂、立臂、横臂固定座、步进电机和测力装置，力的平行四边形法则实验装置包括角度板一、角度板二、角度板安装座、测力计和细绳，角度板一和角度板二都设置在角度板固定座上，角度板一嵌套在角度板二里面，测力装置包括受力块、顶杆、导向块和传感器，提供了一种既能实现验证平行四边形法则，又能完成斜面上力的合成与分解的实验装置。

Description

教学用力的合成与分解物理实验装置

技术领域

本实用新型涉及教学实验仪器技术领域，尤其涉及一种教学用力的合成与分解物理实验装置。

背景技术

力的分解是指几个力共同作用产生的效果可以用一个力来代替，这个力就叫做前述几个力的合力，求一个已知力的分力过程。即如果几个力共同作用在物体上产生的效果与一个力单独作用在物体上产生的效果相同，则把这个力叫做这几个力的合力，即合力与分力是一种等效代替关系。目前，高中物理在力的合成与分解实验中，大都采用一般教具和图表的形式表示，来显示力的平行四边形法则，这种实验教学方式，不能对具体实物所涉及的力进行测量，直观性差，不能使学生准确和较快的理解实验的本质。

现有技术中通常把斜面上力的合成与分解与力的平行四边形法则两个实验分开来做，且现有技术中的实验仪器也都是单独使用的。

实用新型内容

针对上述存在的对于力的合成与分解实验中，普通实验效果差，直观性差，且不能测量和反映出数据的变化的不足，本实用新型提供了一种在解决上述问题的前提下既能实现验证平行四边形法则，又能完成斜面上力的合成与分解的实验装置。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种教学用力的合成与分解物理实验装置，包括底座，底座上设有斜面上力的合成与分解实验装置、力的平行四边形法则实验装置和控制系统，斜面上力的合成与分解实验装置由控制系统控制，所述的斜面上力的合成与分解实验装置包括横臂、立臂、横臂固定座、步进电机和测力装置，横臂固定座设置在底座上，底座上还设有横臂槽，横臂槽处于横臂固定座正下方，步进电机的轴与横臂一端连接并设置在横臂固定座上，步进电机与控制系统连接，横臂一端与横臂固定座铰接，所述的立臂垂直设置在横臂上方，横臂与立臂的内部设有测力装置，砝码置于测力装置上；

所述的力的平行四边形法则实验装置包括角度板一、角度板二、角度板安装座、测力计和细绳，角度板一和角度板二都设置在角度板安装座上，角度板一嵌套在角度板二里面，所述的角度板一和角度板二上设有半圆弧长槽，测力计设置在半圆弧长槽上，测力计的挂钩连接有细绳，在细绳的中点结点处连接有一短绳，砝码与短绳连接。

所述的测力装置包括受力块、顶杆、导向块和传感器，所述的横臂和立臂上上设有测力装置安装腔和导向槽，受力块与导向块之间设有弹簧，顶杆设置在受力块下方并贯穿导向块，导向块的两侧设有导向杆，导向杆与导向槽配合，传感器设置在测力装置安装腔底部，顶杆处于传感器正上方，上盖设置在测力装置安装腔上方，上盖上设有使受力块穿过的通槽。

所述的测力装置安装腔和导向槽都位于横臂和立臂连接处一端，所述的导向槽贯穿横臂和立臂整体，所述的测力装置安装腔和导向槽内还设有上盖安装座，上盖通过螺纹连接与上盖安装座配合，上盖上表面与横臂和立臂臂体表面处于同一水平面上。

所述的角度板二为内部中空的壳体，角度板一固定在角度板安装座上，角度板二的圆心处与角度板安装座铰接。

所述的角度板一和角度板二正反两面边缘处都设有角度标记，从角度板一水平端到角度板二水平端在正反两面上设有0°～180°标记，且角度板二的角度标记下方从竖直段到水平端还设有0°～90°标记。

所述的测力计上设有读数板，测力计通过螺钉设置在角度板一和角度板二上，螺钉与半圆弧长槽相切。

该实用新型的有益之处是：

1.在解决普通实验效果差，直观性差，且不能测量和反映出数据的变化的不足前提下既能实现验证平行四边形法则，又能完成斜面上力的合成与分解的实验装置，力传感器将被测物体向横臂与立臂所施加的重力传输至电路板，进而通过显示装置读出实时变化的数据，整个过程较为连贯，且实验装置为整体式，无需手动搭建，使得斜面上力的合成与分解实验较易实现，大大提高了这一物理现象的可见性。

2.测力装置可以在横臂和立臂上移动，能够调节测力装置在横臂和立臂上的距离，从而调节受力块的距离，使之能使用不同大小的砝码。

3.通过两个角度板可以实现一个实验装置能完成两个实验的功能，且两个角度板可以嵌套在一起，减小了使用空间。

附图说明

附图1为本实用新型整体结构示意图；

附图2为本实用新型具体结构示意图；

附图3为本实用新型使用状态图；

附图4为本实用新型斜面上力的合成与分解实验装置局部放大图；

附图5为本实用新型角度板二结构示意图；

附图6为本实用新型测力装置主要结构示意图；

附图7为本实用新型测力计结构示意图。

图1—7中，1、斜面上力的合成与分解实验装置，11、横臂，12、立臂，13、横臂固定座，14、步进电机，15、测力装置，151、测力装置安装腔，152、上盖安装座，153、传感器，154、导向块，155、导向杆，156、受力块，1561、顶杆，157、上盖，1571、通槽，158、导向槽，159、弹簧，2、底座，21、横臂槽，3、力的平行四边形法则实验装置，31、角度板一，32、角度板二，33、测力计，331、读数板，332、螺钉，34、角度板安装座，35、半圆弧长槽，36、细绳，37、短绳，4、控制系统，5、砝码。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本实用新型，下面结合附图及实施方式对本实用新型作进一步的详细描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

如附图1—7所示，一种教学用力的合成与分解物理实验装置，包括底座2，底座2上设有斜面上力的合成与分解实验装置1、力的平行四边形法则实验装置3和控制系统4，斜面上力的合成与分解实验装置1由控制系统4控制，斜面上力的合成与分解实验装置1包括横臂11、立臂12、横臂固定座13、步进电机14和测力装置，横臂固定座13设置在底座2上，底座2上还设有横臂槽21，横臂槽21处于横臂固定座13正下方，步进电机14的轴与横臂11一端连接并设置在横臂固定座13上，步进电机14与控制系统4连接，横臂11一端与横臂固定座13铰接，所述的立臂12垂直设置在横臂11上方，横臂11与立臂12的内部设有测力装置15，砝码5置于测力装置15上；

力的平行四边形法则实验装置3包括角度板一31、角度板二32、角度板安装座34、测力计33和细绳36，角度板一31和角度板二32都设置在角度板安装座34上，角度板一31嵌套在角度板二32里面，所述的角度板一31和角度板二32上设有半圆弧长槽35，测力计33设置在半圆弧长槽35上，测力计33的挂钩连接有细绳36，在细绳36的中点结点处连接有一短绳37，砝码5与短绳37连接。

测力装置15包括受力块156、顶杆1561、导向块154和传感器153，所述的横臂11和立臂12上设有测力装置安装腔151和导向槽158，受力块156与导向块154之间设有弹簧159，受力块156上的顶杆1561一开始是不与传感器153接触的，受力下压才与传感器153接触，顶杆1561设置在受力块156下方并贯穿导向块154，导向块154的两侧设有导向杆155，导向杆155与导向槽158配合，传感器153设置在测力装置安装腔151底部，顶杆1561处于传感器153正上方，上盖157设置在测力装置安装腔151上方，上盖157上设有使受力块156穿过的通槽1571，传感器153与控制系统4连接，控制系统4将信号传给显示系统，从而实时显示出斜面上力的变化数据和曲线。

测力装置安装腔151和导向槽158都位于横臂11和立臂12连接处一端，所述的导向槽158贯穿横臂11和立臂12整体，所述的测力装置安装腔151和导向槽158内还设有上盖安装座152，上盖157通过螺纹连接与上盖安装座配合，上盖157上表面与横臂11和立臂12臂体表面处于同一水平面上，测力装置15可以在横臂11和立臂12上移动，能够调节测力装置15在横臂11和立臂12上的距离，从而调节受力块156的距离，使之能使用不同大小的砝码5。

角度板二32为内部中空的壳体，角度板一31固定在角度板安装座34上，角度板二32的圆心处与角度板安装座34铰接，通过两个角度板可以实现一个实验装置能完成两个实验的功能，且两个角度板可以嵌套在一起，减小了使用空间。

角度板一31和角度板二32正反两面边缘处都设有角度标记，从角度板一31水平端到角度板二32水平端在正反两面上设有0°～180°标记，且角度板二32的角度标记下方从竖直段到水平端还设有0°～90°标记。

测力计33上设有读数板331，测力计33通过螺钉332设置在角度板一31和角度板二32上，螺钉332与半圆弧长槽35相切。

在使用本设计的教学用力的合成与分解物理实验装置时，首先，当角度板二32处于嵌套在角度板一31外面时，此时进行斜面上力的合成与分解实验，测力计33不安装在角度板上，角度板二32靠近立臂12一侧的角度标记为0°～90°，将砝码5置于横臂11和立臂12上，根据砝码5的大小来调节受力块156的距离，使受力块156与砝码5更好的接触，受力块156上的顶杆1561一开始是不与传感器153接触的，受到重力后与传感器153接触，传感器153将力转化为电信号传送给控制系统4，控制系统4通过显示系统将数据显示出来，通过控制系统4控制步进电机14从而控制横臂11的转动，来观察斜面上各分力的大小，另外角度板上的角度标记方便同学们观察角度变化，实验完成后将砝码5取下，由于弹簧159的弹力，顶杆1561远离传感器153，避免一直对传感器153进行压迫导致传感器153变形，而出现数据误差；当需要进行力的平行四边形法则实验时，将角度板二32转动至与角度板一31垂直，此时两个角度板形成了180°的半圆，将测力计33通过螺钉332压紧在角度板上，使之倾斜一定的角度，将砝码5挂在细绳36上，细绳36的两端会对测力计33施加拉力，从而在读数板331上读出数据，可调节测力计33的角度，以得到不同的数据。

对于本领域的普通技术人员而言，根据本实用新型的教导，在不脱离本实用新型的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种教学用力的合成与分解物理实验装置，包括底座，其特征在于：底座上设有斜面上力的合成与分解实验装置、力的平行四边形法则实验装置和控制系统，斜面上力的合成与分解实验装置由控制系统控制，所述的斜面上力的合成与分解实验装置包括横臂、立臂、横臂固定座、步进电机和测力装置，横臂固定座设置在底座上，底座上还设有横臂槽，横臂槽处于横臂固定座正下方，步进电机的轴与横臂一端连接并设置在横臂固定座上，步进电机与控制系统连接，横臂一端与横臂固定座铰接，所述的立臂垂直设置在横臂上方，横臂与立臂的内部设有测力装置，砝码置于测力装置上；

所述的力的平行四边形法则实验装置包括角度板一、角度板二、角度板安装座、测力计和细绳，角度板一和角度板二都设置在角度板安装座上，角度板一嵌套在角度板二里面，所述的角度板一和角度板二上设有半圆弧长槽，测力计设置在半圆弧长槽上，测力计的挂钩连接有细绳，在细绳的中点结点处连接有一短绳，砝码与短绳连接。

2.如权利要求1所述的教学用力的合成与分解物理实验装置，其特征在于：所述的测力装置包括受力块、顶杆、导向块和传感器，所述的横臂和立臂上设有测力装置安装腔和导向槽，受力块与导向块之间设有弹簧，顶杆设置在受力块下方并贯穿导向块，导向块的两侧设有导向杆，导向杆与导向槽配合，传感器设置在测力装置安装腔底部，顶杆处于传感器正上方，上盖设置在测力装置安装腔上方，上盖上设有使受力块穿过的通槽。

3.如权利要求2所述的教学用力的合成与分解物理实验装置，其特征在于：所述的测力装置安装腔和导向槽都位于横臂和立臂连接处一端，所述的导向槽贯穿横臂和立臂整体，所述的测力装置安装腔和导向槽内还设有上盖安装座，上盖通过螺纹连接与上盖安装座配合，上盖上表面与横臂和立臂臂体表面处于同一水平面上。

4.如权利要求1所述的教学用力的合成与分解物理实验装置，其特征在于：所述的角度板二为内部中空的壳体，角度板一固定在角度板安装座上，角度板二的圆心处与角度板安装座铰接。

5.如权利要求1或4所述的教学用力的合成与分解物理实验装置，其特征在于：所述的角度板一和角度板二正反两面边缘处都设有角度标记，从角度板一水平端到角度板二水平端在正反两面上设有0°～180°标记，且角度板二的角度标记下方从竖直段到水平端还设有0°～90°标记。

6.如权利要求1所述的教学用力的合成与分解物理实验装置，其特征在于：所述的测力计上设有读数面板，测力计通过螺钉设置在角度板一和角度板二上，螺钉与半圆弧长槽相切。