CN209401195U - 一种杠杆原理演示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于物理实验演示技术领域，具体涉及一种杠杆原理演示装置，包括方形底座，底座的底部设置有调位螺栓，其顶部垂直固定有立柱，立柱的中端前侧设置有凸起块和转轴，凸起块位于转轴的正下方，其上悬挂有铅垂线A，转轴上转动连接有横杆，横杆上对应铅垂线A设置有定位片，横杆的前侧下端设置有刻度线A，其左右两端设置有平衡螺母，其底部设置有滑轨，横杆上对应刻度线A的上方开设有悬挂孔，滑轨上滑动设置有挂钩，立柱上于横杆的上方水平固定有横尺，横尺的前侧设置有刻度线B，其顶部滑动设置有滚轮，滚轮的前侧悬挂有铅垂线B。本实用新型能够形式、直观地展示杠杆原理，准确性好、节省实验时间。

Description

一种杠杆原理演示装置

技术领域

本实用新型属于物理实验演示技术领域，具体涉及一种杠杆原理演示装置。

背景技术

中学物理杠杆原理的教学中，常需要使用教具做实验以让学生更加明白该原理含义。现在常有两种杠杆演示方式，一种是调节杠杆左右两侧砝码的重量和位置，始终保持杠杆水平，通过砝码所在两侧杠杆上的示数，即可得知力臂L1、L2，然后验证杠杆原理的公式F1*L1＝F2*L2。这种实验形式因为调节砝码位置和重量始终保持杠杆平衡，能够很形象、直观地展示F1*L1与F2*L2相等。但是其缺点是容易让学生形成定性思维，认为杠杆的长度就是力臂，而不能真正理解力臂的含义，而且因为桌面不一定是水平，所以杠杆也不一定是真正的水平放置，导致结果并不十分准确，容易导致验证不成功。第二种常用方式是在杠杆上设置了水平标尺，杠杆左右两侧的砝码适当的随意放置位置和大小，杠杆即便是倾斜，也可以通过水平标尺读出力臂的大小，这种方式能够从理论上更好的验证杠杆平衡原理，而且不容易使学生产生思维定式，但却又不如第一种更形象、直观、利于理解，而且这种方式在利用水平标尺读力臂时要么需要借助额外的标尺手工对准，不方便也不够准确，要么自身带有可以左右调节的垂直尺，但左右滑动垂直尺时容易导致整个装置晃动，而晃动就会导致杠杆左右长时间的摇摆，读取刻度示数时需要等待杠杆再次稳定，浪费课堂时间。

实用新型内容

根据以上现有技术的不足，本实用新型提供了一种杠杆演示装置，其既能进行直观、形象地杠杆原理演示，又能防止学生思维定式，并且准确性、稳定性好，节省实验时间。

本实用新型解决的技术问题采用的技术方案为：包括方形底座，所述底座的底部左右两侧设置有调位螺栓，其顶部垂直固定有立柱，所述立柱的中端前侧设置有凸起块和转轴，所述凸起块位于转轴的正下方，其上悬挂有铅垂线A，所述转轴上转动连接有横杆，所述横杆上对应铅垂线A设置有定位片，所述横杆的前侧下端设置有刻度线A，其左右两端设置有平衡螺母，其底部设置有滑轨，所述横杆上对应刻度线A的上方开设有悬挂孔，所述滑轨上滑动设置有挂钩，所述立柱上于横杆的上方水平固定有横尺，所述横尺的前侧设置有刻度线B，其顶部滑动设置有滚轮，所述滚轮的前侧悬挂有铅垂线B。

其中，优选方式为：

所述滚轮包括U型外罩、轮子和凸起块，所述U型外罩开口向下，其两臂内部之间滚动连接有轮子，其前侧中央设置有凸起，所述凸起与铅垂线B的顶端固定连接。

U型外罩的两臂跨置于横尺的前后两侧，轮子的底部与横尺的顶部相接触，因为轮子在横尺上滚动，所以摩擦力很小。

所述挂钩的数量为两个，所述滚轮的数量为两个。

两个所述挂钩分别位于立柱左右两侧的横杆上，可从滑轨的两端取下或放上。两个所述滚轮位于立柱左右两侧的横尺上，也可以自由取下或装上，而且滚轮在横尺上左右滚动时，摩擦力非常小，整个装置基本不会受到震动。

本装置可保证实验结果准确：立柱上设置有铅垂线A，立柱侧边与方形底座的顶部垂直，通过调节调位螺栓使立柱的侧边与铅垂线A平行，这样能保证立柱垂直于水平面，横尺位于水平方向，所以用横尺读取力臂时十分准确。调节平衡螺母，使定位片的底部与铅垂线A位于同样竖直方向，可确保横杆垂直于竖直方向，保证立柱两侧的横杆重量相同。由上可知，即便桌面不是水平面也保证了实验结果的准确性。

具体使用过程如下：

1、先将底座放置于桌面上，调整调位螺栓，使得立柱的侧边与铅垂线A相平行，以保证立柱垂直于水平面，横杆上不设置挂钩，调整平衡螺母，使定位片正对铅垂线A的方向，以保持横杆水平，然后进行后续的演示实验。

2、本实用新型可在1的基础上进行两种类型的演示实验，如下：

(1)横杆需要水平，横杆上的读数为力臂。

在立柱两侧的滑轨上均放置一个挂钩，将挂钩下方分别挂上不同重量的砝码，参考铅垂线A和定位片的位置关系，调整立柱两侧挂钩的位置，直至横杆再次水平。读取横杆上两侧砝码所在处刻度线A的示数，分别记录为力臂L1和力臂L2，结合砝码的重力F1和F2，即可验证杠杆平衡原理F1*L1＝F2*L2。因为横杆水平，刻度线A的读数就是力臂，所以对学生来说能够直观、形象地理解杠杆平衡原理。

(2)横杆不需要水平，使用横尺、滚轮和铅垂线B来确定两侧力臂。

横杆上不设置挂钩，立柱两侧的横尺上分别放置一个滚轮，选择两侧砝码的重量，并将砝码分别挂于横杆两侧适当的悬挂孔内，待横杆稳定时，轻轻拨动滚轮，使得铅垂线B分别经过两侧悬挂孔处，读取铅垂线B所在处刻度线B的示数，分别记录为力臂L1和力臂L2，结合砝码的重力F1和F2，即可验证杠杆平衡原理F1*L1＝F2*L2。使用滚轮在横尺上滚动，与现有技术相比，更加降低了铅垂线B移动过程中对整个装置的晃动作用，也尽可能小的影响本已处于稳定状态的横杆，方便尽快读取数值，节省实验时间。

第(2)个实验方式操作更加简单，能避免学生的思维定式，但是却不如第一种实验更加直观形象，所以(1)和(2)结合起来，能够让学生更好的理解杠杆原理，而且不需要两套实验装置，节省实验器材和实验空间。

所述横杆上方的立柱上水平设置有两个限位柱。

限位柱可以防止发生横杆过度倾斜破坏实验器材。

所述底座的前侧设置有抽屉，所述抽屉内放置有砝码。

因为本装置的挂钩、滚轮分别有不使用的情况，设置抽屉可方便不使用时器具的存储，同时存储砝码。

本实用新型具有以下有益效果：(1)本实用新型同时融合了两种类型的杠杆平衡原理演示实验，结合了两者的共同优点，使得学生在直观、形象的理解杠杆原理的同时又不会产生思维定式，节省了器具数量和实验空间；(2)通过立杆上设置铅垂线、底座下设置调位螺栓，使整个实验在桌面不水平的情况下，立柱也可以位于水平状态，进而保证横杆和横尺的水平准确性，实验结果准确；(3)利用横尺测量力臂时，横尺上采用滚轮带动铅垂线的方式，对整个装置的震动影响极小，本已稳定的横杆不会产生较大晃动，读取示数快，节省实验时间。

附图说明

图1是本实用新型第一类实验的立体结构示意图；

图2是本实用新型第二类实验的立体结构示意图；

图3是图2中滚轮和铅垂线B的右视放大示意图；

图4是图1挂钩和横杆的右视放大示意图；

图中：1、底座 11、调位螺栓 12、抽屉 2、立柱 21、铅垂线A 22、限位柱 3、横杆31、定位片 32、刻度线A 33、平衡螺母 34、滑轨 35、悬挂孔 36、挂钩 4、横尺 41、刻度线B42、滚轮 421、U型外罩 422、轮子 423、凸起 43、铅垂线B。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步描述。

实施例一：

如图1～图4所示，本实用新型所述的一种杠杆原理演示装置，包括方形底座1，所述底座1的底部左右两侧设置有调位螺栓11，其顶部垂直固定有立柱2，所述立柱2的中端前侧设置有凸起块和转轴，所述凸起块位于转轴的正下方，其上悬挂有铅垂线A21，所述转轴上转动连接有横杆3，所述横杆3上对应铅垂线A21设置有定位片31，所述横杆3的前侧下端设置有刻度线A32，其左右两端设置有平衡螺母33，其底部设置有滑轨34，所述横杆3上对应刻度线A32的上方开设有悬挂孔35，所述滑轨34上滑动设置有挂钩36，所述立柱2上于横杆3的上方水平固定有横尺4，所述横尺4的前侧设置有刻度线B41，其顶部滑动设置有滚轮42，所述滚轮42的前侧悬挂有铅垂线B43。

所述滚轮42包括U型外罩421、轮子422和凸起块423，所述U型外罩421开口向下，其两臂内部之间滚动连接有轮子422，其前侧中央设置有凸起423，所述凸起423与铅垂线B43的顶端固定连接。

U型外罩421的两臂跨置于横尺4的前后两侧，轮子422的底部与横尺4的顶部相接触，因为轮子422在横尺4上滚动，所以摩擦力很小。

所述挂钩36的数量为两个，所述滚轮42的数量为两个。

两个所述挂钩36分别位于立柱2左右两侧的横杆3上，可从滑轨34的两端取下或放上。两个所述滚轮42位于立柱2左右两侧的横尺4上，也可以自由取下或装上，而且滚轮42在横尺4上左右滚动时，摩擦力非常小，整个装置基本不会受到震动。

本装置可保证实验结果准确，不受桌面是否水平的影响：立柱2上设置有铅垂线A21，立柱2侧边与方形底座1的顶部垂直，通过调节调位螺栓11使立柱2的侧边与铅垂线A21平行，这样能保证立柱2垂直于水平面，横尺4位于水平方向，所以用横尺4读取力臂时十分准确。调节平衡螺母33，使定位片31的底部与铅垂线A21位于同样竖直方向，可确保横杆3垂直于竖直方向，保证立柱2两侧的横杆3重量相同。由上可知，即便桌面不是水平面也保证了实验结果的准确性。

具体使用过程如下：

1、先将底座1放置于桌面上，调整调位螺栓11，使得立柱2的侧边与铅垂线A22相平行，以保证立柱2垂直于水平面，横杆3上不设置挂钩36，调整平衡螺母33，使定位片31正对铅垂线A21的方向，以保持横杆3水平，然后进行后续的演示实验。

2、本实用新型可在1的基础上进行两种类型的演示实验，如下：

(1)横杆3需要水平，横杆3上的读数为力臂。

在立柱2两侧的滑轨34上均放置一个挂钩36，将挂钩36下方分别挂上不同重量的砝码，参考铅垂线A21和定位片31的位置关系，调整立柱2两侧挂钩36的位置，直至横杆3再次水平，读取横杆3上两侧砝码所在处刻度线A32的示数，分别记录为力臂L1和力臂L2，结合砝码的重力F1和F2，即可验证杠杆平衡原理F1*L1＝F2*L2。因为横杆3水平，刻度线A32的读数就是力臂，所以对学生来说能够直观、形象地理解杠杆平衡原理。

(2)横杆3不需要水平，使用横尺4、滚轮42和铅垂线B43来确定两侧力臂。

横杆3上不设置挂钩36，立柱2两侧的横尺4上分别放置一个滚轮42，选择两侧砝码的重量，并将砝码分别挂于横杆3两侧适当的悬挂孔35内，待横杆3稳定时，轻轻拨动滚轮42，使得铅垂线B43分别经过两侧悬挂孔35处，读取铅垂线B43所在处刻度线B41的示数，分别记录为力臂L1和力臂L2，结合砝码的重力F1和F2，即可验证杠杆平衡原理F1*L1＝F2*L2。使用滚轮42在横尺4上滚动，与现有技术相比，更加降低了铅垂线B43移动过程中对整个装置的晃动作用，也尽可能小的影响本已处于稳定状态的横杆3，方便尽快读取数值，节省实验时间。

第(2)种实验方式操作更加简单，能避免学生的思维定式，将(1)和(2)结合起来，能够让学生更好的理解杠杆原理，而且不需要两套实验装置，节省实验器材和实验空间。

所述横杆3上方的立柱2上水平设置有两个限位柱22。

限位柱22可以防止发生横杆3过度倾斜破坏实验器材。

所述底座1的前侧设置有抽屉12，所述抽屉12内放置有砝码。

因为本装置的挂钩36、滚轮42分别有不使用的情况，设置抽屉12可方便不使用时器具的存储，同时存储砝码。

以上所述为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用实用新型说明书以及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种杠杆原理演示装置，其特征在于：包括方形底座，所述底座的底部左右两侧设置有调位螺栓，其顶部垂直固定有立柱，所述立柱的中端前侧设置有凸起块和转轴，所述凸起块位于转轴的正下方，其上悬挂有铅垂线A，所述转轴上转动连接有横杆，所述横杆上对应铅垂线A设置有定位片，所述横杆的前侧下端设置有刻度线A，其左右两端设置有平衡螺母，其底部设置有滑轨，所述横杆上对应刻度线A的上方开设有悬挂孔，所述滑轨上滑动设置有挂钩，所述立柱上于横杆的上方水平固定有横尺，所述横尺的前侧设置有刻度线B，其顶部滑动设置有滚轮，所述滚轮的前侧悬挂有铅垂线B，所述滚轮包括U型外罩、轮子和凸起，所述U型外罩开口向下，其两臂内部之间滚动连接有轮子，其前侧中央设置有凸起，所述凸起与铅垂线B的顶端固定连接，所述挂钩的数量为两个，所述滚轮的数量为两个。

2.根据权利要求1所述的一种杠杆原理演示装置，其特征在于：所述横杆上方的立柱上水平设置有两个限位柱。

3.根据权利要求1所述的一种杠杆原理演示装置，其特征在于：所述底座的前侧设置有抽屉，所述抽屉内放置有砝码。