CN206833768U - 力的合成分解演示器及教学用具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了力的合成分解演示器及教学用具，涉及教学用具技术领域。该力的合成分解演示器，包括：依次首尾铰接以形成平行四边形的四个边尺、对角线尺和量角器，四个边尺分别为第一边尺、第二边尺、第三边尺和第四边尺；第一边尺与第二边尺铰接、且形成第一铰接轴，第三边尺与第四边尺铰接、且形成第二铰接轴；对角线尺置于平行四边形的对角线上、且对角线尺一端与第一铰接轴滑动配合，另一端与第二铰接轴铰接；量角器与第一铰接轴铰接、且量角器的零刻度线与第一铰接轴轴心线重合以测量第一边尺与第二边尺之间的夹角。根据本实用新型的力的合成分解演示器，该演示器能够定量的演示力的合成与分解的情况。

Description

力的合成分解演示器及教学用具

技术领域

本实用新型涉及教学用具技术领域，尤其是涉及力的合成分解演示器及教学用具。

背景技术

在高中物理力学学习中，涉及到了力的合成与分解的相关力学知识，力的合成与分解是力学知识的一个难点，并且通过实验已经归纳出力的合成遵循平行四边形定则，所以在教学中，教师常常利用画图，即画出平行四边形，再配合语言来对力的合成与分解的相关内容进行讲解，但是这种讲解不能直观的呈现出合力与分力之间的关系，在很大程度上制约着学生的理解；

在目前的教学中，教师为了便于讲述力的合成与分解的相关知识，在教学过程中常采用辅助教具，上述辅助工具为力的合成分解演示器，现有的力的合成分解演示器比较简单，一般只能定性说明力的合成和分解的知识，但不能定量说明力的合成与分解的知识，特别是遇到分力不变而合力随分力夹角变化而变化等情况的讲解时，上述的力的合成分解演示器不能清楚的进行演示。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供力的合成分解演示器及教学用具，该力的合成分解演示器能够定量的演示力的合成与分解的情况。

为实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

根据本实用新型的一方面，提供了力的合成分解演示器，包括:依次首尾铰接以形成平行四边形的四个边尺、对角线尺和量角器，四个所述边尺分别为第一边尺、第二边尺、第三边尺和第四边尺；

所述第一边尺与所述第二边尺铰接、且形成第一铰接轴，所述第三边尺与所述第四边尺铰接、且形成第二铰接轴；

所述对角线尺置于所述平行四边形的对角线上、且所述对角线尺一端与所述第一铰接轴滑动配合，另一端与所述第二铰接轴铰接；

所述量角器与所述第一铰接轴铰接、且所述量角器的零刻度线与所述第一铰接轴轴心线重合以测量所述第一边尺与所述第二边尺之间的夹角。

进一步地，靠近所述量角器，置于所述对角线的延长线的所述对角线尺上套设有套管；

所述套管的一端与所述第一铰接轴铰接以调节所述对角线尺的长度。

进一步地，沿所述对角线尺的长度方向，所述对角线尺为伸缩尺以调节所述对角线尺的长度。

进一步地，所述对角线尺为卷尺以调节所述对角线尺的长度。

进一步地，所述边尺为伸缩尺以调节所述边尺的长度。

进一步地，沿所述边尺的长度方向，所述边尺上均匀设置有多个圆孔以通过所述圆孔调节所述边尺的长度。

进一步地，所述第一边尺的一端、所述第二边尺的一端和所述对角线尺的一端均设置有颜色箭头，三个所述颜色箭头的颜色各不相同，且背离所述量角器，三个所述颜色箭头的指向相同。

进一步地，四个所述边尺的首尾依次通过螺钉相互铰接。

进一步地，所述边尺为钢尺。

根据本实用新型的另一方面，提供了教学用具，包括上述技术方案提供的力的合成分解演示器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

根据本实用新型的力的合成分解演示器，包括：依次首尾铰接以形成平行四边形的四个边尺、对角线尺和量角器，四个所述边尺分别为第一边尺、第二边尺、第三边尺和第四边尺；所述第一边尺与所述第二边尺铰接、且形成第一铰接轴，所述第三边尺与所述第四边尺铰接、且形成所述第二铰接轴；所述对角线尺置于所述平行四边形的对角线上、且所述对角线尺一端与所述第一铰接轴滑动配合，另一端与所述第二铰接轴铰接；所述量角器与所述第一铰接轴铰接、且所述量角器的零刻度线与所述第一铰接轴轴心线重合以测量所述第一边尺与所述第二边尺之间的夹角；需要演示两个分力的大小不变，合力大小随分力夹角变化而变化的情况时，只需转动与量角器铰接的第一边尺和第二边尺即可，所需转动的角度以及转动之后的两个边尺之间的夹角可以在量角器上直观的看到，两个边尺之间的夹角即为合力的夹角，随着两个边尺之间夹角的变化，可直观的看到对角线尺的长度发生变化，对角线尺的长度即为合力的大小，使得力的合成分解演示器能够定量的演示力的合成与分解的情况。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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为本实用新型实施例提供的力的合成分解演示器的显示力方向的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的力的合成分解演示器的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的力的合成分解演示器中边尺与量角器连接关系的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的力的合成分解演示器中对角线尺套设在套管上的结构示意图。

图标：1-第一边尺；2-第二边尺；3-第三边尺；4-第四边尺；5-对角线尺；6-量角器；7-第一铰接轴；8-第二铰接轴；9-套管；10-圆孔。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

根据本实用新型的一个方面，提供了力的合成分解演示器，如图1和图2所示，包括：依次首尾铰接以形成平行四边形的四个边尺、对角线尺5和量角器6，四个边尺分别为第一边尺1、第二边尺2、第三边尺3和第四边尺4；

第一边尺1与第二边尺2铰接、且形成第一铰接轴7，第三边尺3与第四边尺4铰接、且形成第二铰接轴8；

对角线尺5置于平行四边形的对角线上、且对角线尺5一端与第一铰接轴7滑动配合，另一端与第二铰接轴8铰接；

如图3所示，量角器6与第一铰接轴7铰接、且量角器6的零刻度线与第一铰接轴7轴心线重合以测量第一边尺1与第二边尺2之间的夹角。

根据本实用新型的力的合成分解演示器，需要演示两个分力的大小不变，合力大小随分力夹角变化而变化的情况时，只需转动与量角器6铰接的两个边尺即可，所需转动的角度以及转动之后的两个边尺之间的夹角可以在量角器6上直观的看到，两个边尺之间的夹角即为合力的夹角，随着两个边尺之间夹角的变化，可直观的看到对角线尺5的长度发生变化的具体数值，对角线尺5的长度即为合力的大小，使得力的合成分解演示器能够定量的演示分力不变而合力随分力的夹角变化而变化的情况；

四个边尺和对角线尺5上均标有刻度，刻度单位为牛顿或者长度单位，标有刻度的边尺能够体现分力的大小，标有刻度的对角线尺5能够体现合力的大小，能够清楚的定量合力以及分力的大小，便于教师对力的合成与分解的相关知识进行讲解，也便于学生的理解；由于四个边尺相互铰接、对角线尺5与第一铰接轴7铰接以及量角器6与边尺铰接，所以使用者能够很灵活的对该演示器进行操作，并且该演示器能够准确的演示铰接的两个边尺之间的夹角，该夹角可以为0度或180度，还可以为特殊角60度、90度、120度，当然，还可演示合力的大小在两个分力之差和之和之间的重要结论以及还可演示等力合成时，两条对角线互相垂直且平分推论，

当分力的大小可以变化，可以用来演示两个分力方向不变，合力随其中一个分力的大小改变而改变的情况，与量角器6铰接的两个边尺方向不动，调节一个边尺的长短，以此观察对角线尺5的对应变化，即合力的变化。

根据本实用新型力的合成分解演示器的一种实施方式，如图4所示，靠近量角器6，置于对角线的延长线的对角线尺5上套设有套管9；

套管9的一端与第一铰接轴7铰接以调节对角线尺5的长度。

根据本实用新型的力的合成分解演示器，随着两个边尺之间的夹角的变化，需要将对角线尺5的长度进行调节，在该演示器中，将对角线尺5置于套管9中，套管9的一端与第一铰接轴7铰接，若两个边尺之间的夹角变大，则对角线尺5的长度需要变短，可以将对角线尺5向着远离量角器6的方向在套管9内移动，使得在对角线上的对角线尺5的长度变短，实现对角线尺5长度的调节，即实现对合力大小的调节。

根据本实用新型力的合成分解演示器的一种实施方式，沿对角线尺5的长度方向，对角线尺5为伸缩尺以调节对角线尺5的长度。

根据本实用新型的力的合成分解演示器，对角线尺5为伸缩尺，同样可以调节对角线尺5的长度，例如，当两个边尺之间的夹角变大时，可将对角线尺5进行压缩，使得对角线尺5的长度变短，实现对对角线尺5长度的调节，即实现对合力大小的调节。

根据本实用新型力的合成分解演示器的一种实施方式，对角线尺5为卷尺以调节对角线尺5的长度。

根据本实用新型的力的合成分解演示器，对角线尺5为卷尺，同样可以调节对角线尺5的长度，例如，当两个边尺之间的夹角变大时，可将对角线尺5进行收卷，使得对角线尺5的长度变短，实现对对角线尺5长度的调节，即实现对合力大小的调节。

根据本实用新型力的合成分解演示器的一种实施方式，边尺为伸缩尺以调节边尺的长度。

根据本实用新型的力的合成分解演示器，边尺为伸缩尺，能够用来改变边尺的长度，即分力的大小；分力的大小可以变化，可以用来演示两个分力方向不变，合力随其中一个分力的大小改变而改变的情况，与量角器6铰接的两个边尺方向不动，调节一个边尺的伸缩，以此观察对角线尺5的对应变化，即合力的变化；

边尺为伸缩尺，能够用来改变边尺的长度，即分力的大小；分力的大小可以变化，可以用来演示等力合成时，两条对角线互相垂直且平分，例如，可将四个边尺进行压缩，压缩至四个边尺的长度相同，即四个分力相等，此时将两个对角线上分别置上对角线尺5，观察两个对角线尺5之间的关系，能够发现两条对角线尺5相互垂直并且平分。

根据本实用新型力的合成分解演示器的一种实施方式，沿边尺的长度方向，边尺上均匀设置有多个圆孔10以通过圆孔10调节边尺的长度。

根据本实用新型的力的合成分解演示器，一个边尺和另一个边尺通过圆孔10进行铰接，圆孔10的位置决定了边尺的长度，即分力的大小，分力大小的变化可以用来演示两个分力方向不变，合力随其中一个分力的大小改变而改变的情况，与量角器6铰接的两个边尺方向不动，调节一个边尺与另一个边尺铰接的位置，其中有一个边尺的长度是不动的，以此观察对角线尺5的对应变化，即合力的变化。

根据本实用新型力的合成分解演示器的一种实施方式，第一边尺1的一端、第二边尺2的一端和对角线尺5的一端均设置有颜色箭头，三个颜色箭头的颜色各不相同，且背离量角器6，三个颜色箭头的指向相同。

根据本实用新型的力的合成分解演示器，在两个边尺和对角线尺5上分别设置颜色箭头目的为能够清楚地观察合力的大小的变化、分力大小的变化以及分力之间的夹角变化。

根据本实用新型力的合成分解演示器的一种实施方式，四个边尺的首尾依次通过螺钉相互铰接。

根据本实用新型的力的合成分解演示器，四个边尺的首尾依次进行铰接的方式较多，四个边尺的首尾连接不仅可以通过螺钉相互铰接，也可以通过铆钉进行铰接，使用上述的铰接方式，不仅使得在制作该力的合成分解演示器时制作简单，而且在使用时操作起来也比较简单、演示的结果较好。

根据本实用新型力的合成分解演示器的一种实施方式，边尺为钢尺。

根据本实用新型的另一方面，提供一种教学用具，包括上述技术方案提供的力的合成分解演示器。

综上所述，根据本实用新型的力的合成分解演示器可选因素较多。根据本实用新型的权利要求可以组合出多种实施方案，因此根据本实用新型的权利要求组合出的技术方案均在本实用新型的保护范围之内。下面将结合具体的实施例对本实用新型力的合成分解演示器进行进一步地描述。

实施例1

根据本实用新型的力的合成分解演示器，包括：依次首尾铰接以形成平行四边形的四个边尺、对角线尺5和量角器6，四个边尺分别为第一边尺1、第二边尺2、第三边尺3和第四边尺4，第一边尺1与第二边尺2铰接、且形成第一铰接轴7，第三边尺3与第四边尺4铰接、且形成第二铰接轴8，对角线尺5置于平行四边形的对角线上、且对角线尺5一端与第一铰接轴7滑动配合，另一端与第二铰接轴8铰接，量角器6与第一铰接轴7铰接、且量角器6的零刻度线与第一铰接轴7轴心线重合以测量第一边尺1与第二边尺2之间的夹角，靠近量角器6，置于对角线的延长线的对角线尺5上套设有套管9，沿边尺的长度方向，边尺上均匀设置有多个圆孔10，第一边尺1的一端、第二边尺2的一端和对角线尺5的一端均设置有颜色箭头，三个颜色箭头的颜色各不相同，其中，两个边尺之间的夹角为120度；

演示两个分力的大小不变，合力大小随分力夹角变化而变化的情况时，只需转动与量角器6铰接的两个边尺即可，所需转动的角度以及转动之后的两个边尺之间的夹角可以在量角器6上直观的看到，若夹角变大至120度，则需要将对角线尺5在套管9上滑动，使得对角线尺5的长度变短以适应两个边尺之间的夹角变大的情况，对角线尺5的长度便短，即合力变小；演示两个分力方向不变，合力随其中一个分力的大小改变而改变的情况，与量角器6铰接的两个边尺方向不动，调节一个边尺通过圆孔10与另一个边尺铰接的位置，以此来调节一个边尺的长度，另一个边尺的长度不变，例如将一个边尺的长度变短，则需要将对角线尺5在套管9上滑动，使得对角线尺5的长度变短以适应一个边尺长度发生变化的情况。

实施例2

根据本实用新型的力的合成分解演示器，包括：依次首尾铰接以形成平行四边形的四个边尺、对角线尺5和量角器6，四个边尺分别为第一边尺1、第二边尺2、第三边尺3和第四边尺4，第一边尺1与第二边尺2铰接、且形成第一铰接轴7，第三边尺3与第四边尺4铰接、且形成第二铰接轴8，对角线尺5置于平行四边形的对角线上、且对角线尺5一端与第一铰接轴7滑动配合，另一端与第二铰接轴8铰接，量角器6与第一铰接轴7铰接、且量角器6的零刻度线与第一铰接轴7轴心线重合以测量第一边尺1与第二边尺2之间的夹角，靠近量角器6，置于对角线的延长线的对角线尺5上套设有套管9，沿边尺的长度方向，边尺上均匀设置有多个圆孔10，第一边尺1的一端、第二边尺2的一端和对角线尺5的一端均设置有颜色箭头，三个颜色箭头的颜色各不相同，其中，两个边尺之间的夹角为120度，边尺为伸缩尺；

演示两个分力的大小不变，合力大小随分力夹角变化而变化的情况时，只需转动与量角器6铰接的两个边尺即可，所需转动的角度以及转动之后的两个边尺之间的夹角可以在量角器6上直观的看到，若夹角变大至120度，则需要将对角线尺5在套管9上滑动，使得对角线尺5的长度变短以适应两个边尺之间的夹角变大的情况，对角线尺5的长度便短，即合力变小；演示两个分力方向不变，合力随其中一个分力的大小改变而改变的情况，与量角器6铰接的两个边尺方向不动，调节一个边尺需要压缩的距离，以此来调节一个边尺的长度，另一个边尺的长度不变，例如将一个边尺的长度进行压缩，使得边尺的长度变短，则需要将对角线尺5进行压缩，使得对角线尺5的长度变短以适应一个边尺长度发生变化的情况。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.力的合成分解演示器，其特征在于，包括：依次首尾铰接以形成平行四边形的四个边尺、对角线尺和量角器，四个所述边尺分别为第一边尺、第二边尺、第三边尺和第四边尺；

所述第一边尺与所述第二边尺铰接、且形成第一铰接轴，所述第三边尺与所述第四边尺铰接、且形成第二铰接轴；

所述对角线尺置于所述平行四边形的对角线上、且所述对角线尺一端与所述第一铰接轴滑动配合，另一端与所述第二铰接轴铰接；

所述量角器与所述第一铰接轴铰接、且所述量角器的零刻度线与所述第一铰接轴轴心线重合以测量所述第一边尺与所述第二边尺之间的夹角；

靠近所述量角器，置于所述对角线的延长线的所述对角线尺上套设有套管；

所述套管的一端与所述第一铰接轴铰接以调节所述对角线尺的长度；

四个所述边尺的首尾依次通过螺钉相互铰接；

沿所述边尺的长度方向，所述边尺上均匀设置有多个圆孔以通过所述圆孔调节所述边尺的长度。

2.根据权利要求1所述的力的合成分解演示器，其特征在于，沿所述对角线尺的长度方向，所述对角线尺为伸缩尺以调节所述对角线尺的长度。

3.根据权利要求1所述的力的合成分解演示器，其特征在于，所述对角线尺为卷尺以调节所述对角线尺的长度。

4.根据权利要求1-3任一项所述的力的合成分解演示器，其特征在于，所述边尺为伸缩尺以调节所述边尺的长度。

5.根据权利要求1所述的力的合成分解演示器，其特征在于，所述第一边尺的一端、所述第二边尺的一端和所述对角线尺的一端均设置有颜色箭头，三个所述颜色箭头的颜色各不相同，且背离所述量角器，三个所述颜色箭头的指向相同。

6.根据权利要求1所述的力的合成分解演示器，其特征在于，所述边尺为钢尺。

7.教学用具，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的力的合成分解演示器。