CN214705122U - 一种快速探究弹簧弹力与伸长关系的实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及科教领域，具体是一种快速探究弹簧弹力与伸长关系的实验装置。由底座，框架，悬挂板，弹簧，钩码，升降杆，作图板及长直铁条组成；所述作图板由透明亚克力板制成，嵌于所述框架挖空的矩形内，并建有直角坐标系，所述悬挂板上有多个在同一水平线上等间距的螺丝。将所述弹簧悬挂于最左侧螺丝，调节所述升降杆使弹簧底端对齐坐标原点。然后依次将弹簧挂在悬挂板上的螺丝上，并相应地在弹簧下悬挂相应等质量的钩码，在作图板上标注弹簧底端的位置，它们将处于同一直线。本实用新型利用磁条将所述长直铁条粘贴于作图板背面表示这条直线，直观展示出弹簧的弹力与伸长量成正比，可以快速直观探究弹簧弹力F与伸长x关系。

Description

一种快速探究弹簧弹力与伸长关系的实验装置

技术领域

本实用新型涉及科教领域，具体是一种快速探究弹簧弹力与伸长关系的实验装置。

背景技术

胡克定律是基础物理教学中的重要内容，它描述了弹簧的弹力与其伸长(或缩短)量成正比的关系。该教学内容的实验方案是在一个悬挂的弹簧下端依次增加钩码的重量，从而依次增大弹簧的弹力。然后列一个表记下多个不同弹力时对应的弹簧长度。然后再通过减去弹簧的原长获得弹簧伸长量。将力的大小与伸长量的数据画在一个图中会发现各个数据点在同一条直线上，从而展示胡克定律所描述的正比关系。例如，人民教育出版社2019年出版的高中物理教科书《物理(必修1)》给出的就是上述实验方案。这样的实验过程包含了测量，列表，计算，描点，画图这样的五个步骤，耗时较多，为15分钟左右。但现有技术没有这样的教学实验演示器材，进行实验时只能运用直尺等工具手动测量，测量不准确而且费时费力，如果能有一个演示装置使得这个实验过程的时间大幅缩短却又不影响实验的科学性和演示的直观性，将会使师生受益。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提出了一种快速探究弹簧弹力与伸长关系的实验装置,可以跳过测量，列表，计算这三个在传统演示方式中耗时最多的步骤，而通过方便地记录弹簧底端的位置直接得到伸长量并在实验装置上直接画出弹力与伸长量的关系曲线来。

本实用新型提出的技术方案如下：一种快速探究弹簧弹力与伸长关系的实验装置，由底座，框架，悬挂板，弹簧，钩码，升降杆，作图板及长直铁条组成。

所述底座用于支撑整个装置，由硬质条状或板状材料制成，如铁，塑料，木材等。

所述框架立于竖直面内，为木板或塑料板制成，中间为空的矩形。

所述作图板嵌于所述框架挖空的矩形内，由透明亚克力板制成。

所述悬挂板由木板制成，上面有多个在同一水平线上等间距的木牙螺丝用于依次悬挂所述弹簧。

所述钩码用于悬挂在所述弹簧底部以给所述弹簧施加拉力。

所述升降杆位于悬挂板和框架之间，用于调节升降杆与作图板的竖直距离。

进一步地，以作图板的正面左上端为原点建立有直角坐标系，竖直向下方向标有伸长量x和长度刻度，以及刻度数字；水平向右标有弹力F和力的刻度，以及刻度数字。

进一步地，作图板上的水平向右的弹力F坐标轴上也可以不标示刻度数字，这样该实用新型可以用于探究不同弹簧，由弹簧的劲度系数来选择合适的钩码质量以及刻度数字。

进一步地，作图板背面的左右两侧贴有竖直方向的磁条，以用于将所述长直铁条粘贴在作图板上，展示伸长量x与弹力F的数据点落在一条直线上。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：本实用新型使得探究弹簧弹力与伸长关系的实验的时间大大缩短，或者演示者如教师或科普工作者演示胡克定律的时间大大缩短，比传统方案节省三分之二的时间，方便程度和准确性也大大增加。同时其直观性非常强，并且创新的实验方案也增添了课堂的乐趣。

附图说明

图1为本实用新型具体实施方案的正视结构图。

图2为本实用新型具体实施方案的左视结构图。

图3为本实用新型具体实施方案完成一个实验后的正视图。

图中，1、底座；2、框架；3、悬挂板；4、弹簧；5、钩码； 6、升降杆；7、作图板；8、长直铁条；9、固定螺丝；10、悬挂螺丝；11、磁条。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本技术的技术方案，下面结合附图对本技术进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本技术的保护范围有任何的限制作用。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

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，或者是该技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，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技术的限制。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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技术中的具体含义。

如图1-3所示，本实用新型提供一种快速探究弹簧弹力与伸长关系的实验装置，包括底座1，框架2，悬挂板3，弹簧4，钩码5，升降杆6，作图板7及长直铁条8。

底座1由硬质条状或板状材料制成，用于支撑整个装置。

框架2立于竖直面内，为木板或塑料板制成，中间为挖空的矩形。作图板7嵌于框架2挖空的矩形内，由透明亚克力板制成，作图板7的正面左上端为原点O，建立有直角坐标系，竖直向下方向标有x和长度刻度，水平向右标有F和力的刻度。

悬挂板3由木板制成，上面装有多个在同一水平线上等间距的悬挂螺丝10，伸出悬挂板3约3cm，用于悬挂弹簧，第一个悬挂螺丝与作图板上7的坐标原点O在竖直方向对齐。悬挂螺丝10可以用木牙螺丝实现。

升降杆6位于悬挂板3和框架2之间，左右两侧各一根，用于调节悬挂板3与框架2之间的竖直距离。升降杆6上装有用于固定升降杆位置的固定螺丝9。固定螺丝9可以采用蝶形螺丝以方便徒手拧动。

将弹簧4悬挂于悬挂板3上最左侧悬挂螺丝10上后，调节升降杆6使得弹簧4底端位于坐标原点O。然后将弹簧4挂在第二个悬挂螺丝10上，底端挂1个钩码5，在作图板7的背面用马克笔画“O”或粘贴贴纸标注弹簧4底端的位置。由于作图板7是透明的，观众能清楚地看到这个标记。

依次将弹簧4挂在第3,4,5,6个悬挂螺丝10上，并相应地在弹簧4下悬挂2,3,4,5个等质量的钩码5，画“O”或粘贴贴纸标注弹簧4底端的位置。各O将处于同一直线。作图板7背面的左右两侧贴有竖直方向的磁条11。利用磁条11将长直铁条8粘贴于作图板 7背面，表示这一直线，展示出弹簧的弹力与伸长量成正比的关系。

进一步地，通过作图板7上的刻度，可以快速算得直线的斜率，从而得到弹簧的劲度系数的值。

以上仅是本技术的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将技术的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本技术的保护范围。

Claims (6)

1.一种快速探究弹簧弹力与伸长关系的实验装置，其特征在于:包括底座和位于所述底座上的框架，在所述框架上设有悬挂板，设有升降杆连接所述框架和所述悬挂板，所述框架内嵌设有作图板、弹簧、钩码及长直铁条，所述作图板为透明材料制成。

2.根据权利要求1所述的快速探究弹簧弹力与伸长关系的实验装置，其特征在于：所述作图板背面两侧设有竖直磁条。

3.根据权利要求1所述的快速探究弹簧弹力与伸长关系的实验装置，其特征在于：所述作图板上建立了直角坐标系。

4.根据权利要求1所述的快速探究弹簧弹力与伸长关系的实验装置，其特征在于：所述作图板上下都有长度刻度。

5.根据权利要求1所述的快速探究弹簧弹力与伸长关系的实验装置，其特征在于：所述作图板左右都有力刻度。

6.根据权利要求1所述的快速探究弹簧弹力与伸长关系的实验装置，其特征在于：包含了升降杆。

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