CN215814710U - 杠杆平衡实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种杠杆平衡实验装置，包括：磁性面板、磁性底座、杠杆、滑轮、两个环套钩和两个牵引线；通过滑轮通过第一磁块磁性连接在磁性面板上，通过移动滑轮至磁性面板上的不同位置，且滑轮的侧壁与牵引线抵接，能够使得牵引线的牵引方向发生改变，杠杆在磁性底座上转动，倾斜至相应角度后达到新的平衡，然后通过在磁性面板上作图描绘各牵引线的力的作用线，此时支点到力的作用线的垂直距离就是力臂的长度，测量出力臂大小，即可验证杠杆在非水平位置的平衡条件，可以根据实际教学改变杠杆上的作用力的方向和大小演示杠杆倾斜平衡实验，引导学生理解杠杆上的长度不一定等于力臂值，加深学生对杠杆的平衡条件的理解。

Description

杠杆平衡实验装置

技术领域

本实用新型涉及实验教学仪器技术领域，特别涉及一种杠杆平衡实验装置。

背景技术

演示教学是教师在教学时，把实物或直观教具展示给学生看，或者作示范性的实验，通过实际观察获得感性知识以说明和印证所传授知识的方法，演示教学能使学生获得生动而直观的感性知识，加深对学习对象的印象，把书本上理论知识和实际事物联系起来，形成正确而深刻的概念；能提供一些形象的感性材料，引起学习的兴趣，集中学生的注意力，有助于对所学知识的深入理解、记忆和巩固；能使学生通过观察和思考，进行思维活动，发展观察力、想象力和思维能力。

在中学物理实验课程中，杠杆平衡实验是教学的一个重点和难点，使用教学教具来演示实验时，通常使用实验台，在实验台上设置支点，支点上安装杠杆，在杠杆上钩挂钩码，调整支点两侧力臂长度和钩码的重量，来使得杠杆平衡，但是该装置只能演示杠杆在水平状态下的平衡实验，无法在杠杆倾斜状态下进行平衡演示，得出杠杆的平衡条件。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种杠杆平衡实验装置。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种杠杆平衡实验装置，包括：磁性面板、磁性底座、杠杆、滑轮、两个环套钩和两个牵引线；

所述磁性底座磁性连接在所述磁性面板上；

所述杠杆转动设置在所述磁性底座上，两个所述环套钩分别滑动设置在所述杠杆的两端，每一所述牵引线的一端与一所述环套钩连接，每一所述牵引线的另一端用于连接钩码；

所述滑轮上设置有第一磁块，所述滑轮通过所述第一磁块磁性连接在所述磁性面板上，所述滑轮用于改变所述牵引线的牵引方向。

在一个实施例中，还包括：铰接轴，所述磁性底座朝向所述杠杆的一面的中心位置开设有螺孔，所述杠杆的中心位置开设有铰接孔，所述铰接轴的第一端的宽度大于所述铰接孔的宽度，所述铰接轴的第二端穿过所述铰接孔后与所述螺孔的侧壁螺接。

在一个实施例中，所述杠杆的两端分别设置有平衡螺杆，每一所述平衡螺杆上设置有调平螺母。

在一个实施例中，还包括：第一弹性球，所述磁性底座朝向所述磁性面板的一面的中心位置开设有第一容纳槽，所述第一弹性球固定在所述第一容纳槽内，且所述第一弹性球至少部分凸出于所述第一容纳槽的外侧。

在一个实施例中，还包括：定点杆，所述定点杆上设置有第二磁块，所述定点杆通过所述第二磁块与所述磁性面板磁性连接，所述定点杆上开设有卡槽，当所述第二磁块与所述磁性面板磁性连接，且所述牵引线的部分位于所述卡槽内时，所述第二磁块在所述磁性面板上的位置与所述牵引线位于所述卡槽内的部分在所述磁性面板上的投影位置重合。

在一个实施例中，还包括第二弹性球，所述第二磁块朝向所述磁性面板的一面的中心位置开设有第二容纳槽，所述第二弹性球固定在所述第二容纳槽内，且所述第二弹性球至少部分凸出于所述第二容纳槽的外侧。

在一个实施例中，所述定点杆的数量为多个。

在一个实施例中，所述滑轮的数量为多个。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的一种杠杆平衡实验装置，通过在两个环套钩分别挂上等质量不同数量的钩码，并移动环套钩位于杠杆的两端的不同位置上，使得杠杆处于水平方向上平衡状态，此时，每一牵引线的牵引方向为竖直向下，由于滑轮通过第一磁块磁性连接在磁性面板上，通过移动滑轮至磁性面板上的不同位置，且滑轮的侧壁与牵引线抵接，能够使得牵引线的牵引方向发生改变，此时，杠杆在磁性底座上转动，倾斜至相应角度后达到新的平衡，然后通过在磁性面板上作图描绘各牵引线的牵引方向，并测量出力臂大小，验证杠杆的平衡条件，该杠杆平衡实验装置可以根据实际教学改变杠杆上的作用力的方向和大小演示杠杆平衡实验装置，引导学生理解杠杆上的长度不一定等于力臂值，加深学生对杠杆的平衡条件的理解，为当前杠杆原理教学演示实验提供了一种新的思路。

附图说明

图1为一个实施例的杠杆平衡实验装置的一演示结构示意图；

图2为一个实施例的杠杆平衡实验装置的另一演示结构示意图。

附图中，10、杠杆平衡实验装置；100、磁性面板；200、磁性底座；300、杠杆；310、环套钩；320、平衡螺杆；330、调平螺母；400、滑轮；500、牵引线；600、钩码。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。以下将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型的技术方案做进一步描述，本实用新型不仅限于以下具体实施方式。

需要理解的是，实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件。在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”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设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

在一个实施例中，如图1所示，一种杠杆平衡实验装置10，包括：磁性面板100、磁性底座200、杠杆300、滑轮400、两个环套钩310和两个牵引线500；所述磁性底座200磁性连接在所述磁性面板100上；所述杠杆300转动设置在所述磁性底座200上，两个所述环套钩310分别滑动设置在所述杠杆300的两端，每一所述牵引线500的一端与一所述环套钩310连接，每一所述牵引线500的另一端用于连接钩码600；所述滑轮400上设置有第一磁块，所述滑轮400通过所述第一磁块磁性连接在所述磁性面板100上，所述滑轮400用于改变所述牵引线500的牵引方向。本实施例中，滑轮400位于杠杆300的下方。

在本实施例中，如图2所示，进行杠杆平衡演示实验时，将磁性面板100竖直固定放置在水平面上，磁性底座200磁性连接在磁性面板100上，杠杆300的中心位置铰接在磁性底座200的中心位置上，此时，磁性底座200的中心在磁性面板100上的位置为支点在磁性面板100上的投影位置，杠杆300在沿着支点向两端的方向上对称设置有长度刻度，调节杠杆300在水平方向上保持平衡，通过在两个环套钩310分别挂上等质量不同数量的钩码600，移动环套钩310改变钩码600在杠杆300上的位置，让杠杆300水平位置平衡，此时，每一牵引线500的牵引方向为竖直向下，可以演示杠杆300在水平位置的平衡条件。

在本实施例中，如图1所示，由于滑轮400通过第一磁块磁性连接在磁性面板100上，通过移动滑轮400至磁性面板100上的不同位置，且滑轮400的侧壁与牵引线500抵接，能够使得牵引线500的牵引方向发生改变，此时，杠杆300在磁性底座200上转动，倾斜至相应角度后达到新的平衡，然后通过在磁性面板100上使用直角尺和笔作图描绘各牵引线500的牵引方向，即力的作用线，此时支点到力的作用线的垂直距离就是力臂的长度，测量出力臂大小，即可验证杠杆300在非水平位置的平衡条件，该杠杆平衡实验装置10可以根据实际教学改变杠杆300上的作用力的方向和大小演示杠杆倾斜平衡实验，引导学生理解杠杆300上的长度不一定等于力臂值，加深学生对杠杆300的平衡条件的理解，能够为当前杠杆原理教学演示实验提供了一种新的思路。

在一个实施例中，所述滑轮400的数量为多个。具体地，通过将滑轮400的数量设置为多个，可以同时改变杠杆300上两端的作用力的方向进行演示杠杆倾斜平衡实验，探究杠杆300在非水平位置的平衡条件。

为了实现杠杆300转动设置在磁性底座200上，在一个实施例中，杠杆平衡实验装置10还包括：铰接轴，所述磁性底座200朝向所述杠杆300的一面的中心位置开设有螺孔，所述杠杆300的中心位置开设有铰接孔，所述铰接轴的第一端的宽度大于所述铰接孔的宽度，所述铰接轴的第二端穿过所述铰接孔后与所述螺孔的侧壁螺接。具体地，铰接轴的截面形状为T形，铰接轴的第一端的宽度大于铰接轴的第二端的宽度，铰接轴的第二端上设置有螺纹，通过铰接轴的第二端穿过铰接孔后与螺孔的侧壁螺接，能够将杠杆300转动设置在磁性底座200上。

进一步地，为了避免杠杆300与磁性面板100直接接触，所述铰接轴上套设有弹性圈，所述弹性圈的一面与杠杆300活动抵接，所述弹性圈的另一面与磁性面板100活动抵接，这样，能够使得杠杆300与磁性面板100之间形成间隙，杠杆300能够更好地进行转动。同时，进行实验演示时，能够避免牵引线500上的钩码600与磁性面板100接触，能够提高实验的准确性。

在一个实施例中，如图1所示，所述杠杆300的两端分别设置有平衡螺杆320，每一所述平衡螺杆320上设置有调平螺母330。具体地，将杠杆300安装在磁性底座200上后，需要先调节杠杆300在水平位置上保持平衡，两个平衡螺杆320与杠杆300位于同一水平面上，每一调平螺母330螺接在一平衡螺杆320上，通过调节调平螺母330在平衡螺杆320上的位置，使得杠杆300的两端受力均匀，从而能够让杠杆300的两端保持水平平衡，减小实验操作中的误差。

在一个实施例中，杠杆平衡实验装置10还包括：第一弹性球，所述磁性底座200朝向所述磁性面板100的一面的中心位置开设有第一容纳槽，所述第一弹性球固定在所述第一容纳槽内，且所述第一弹性球至少部分凸出于所述第一容纳槽的外侧。具体地，第一弹性球上设置有涂料层，将磁性底座200磁性连接在磁性面板100上时，第一弹性球上的涂料层能够在磁性面板100上留下标记，该标记即为杠杆300的支点在磁性面板100上的投影位置，然后通过在磁性面板100上作图描绘各牵引线500的牵引方向，即力的作用线，此时支点到力的作用线的垂直距离就是力臂的长度，能够直观地了解杠杆300在非水平位置平衡时，力臂不在杠杆300上的实验现象。

为了更好地在磁性面板100上描绘牵引线500的方向，在一个实施例中，杠杆平衡实验装置10还包括：定点杆，所述定点杆上设置有第二磁块，所述定点杆通过所述第二磁块与所述磁性面板100磁性连接，所述定点杆上开设有卡槽，当所述第二磁块与所述磁性面板100磁性连接，且所述牵引线500的部分位于所述卡槽内时，所述第二磁块在所述磁性面板100上的位置与所述牵引线500位于所述卡槽内的部分在所述磁性面板100上的投影位置重合。具体地，定点杆的形状可以为圆柱体状，第二磁块的形状相应可以为圆柱体状，定点杆的中心轴线与第二磁块的中心轴线连接形成一直线，卡槽的开设方向与定点杆的中心轴线相互垂直，卡槽的深度等于定点杆的宽度的一半，卡槽的底部的平面即为定点杆的中心轴线所在平面，这样，当牵引线500的部分位于卡槽内时，第二磁块的中心位置在磁性面板100上的位置与牵引线500位于卡槽内的部分在磁性面板100上的投影位置重合，当第二磁块的宽度较小时，第二磁块在磁性面板100上的位置即为牵引线500位于卡槽内的部分在磁性面板100上的投影位置。需要理解的是，对被滑轮400改变牵引方向后的牵引线500进行描点绘制力的作用线时，对环套钩310与滑轮400之间的牵引线500的部分进行定点描线，由于牵引线500与滑轮400之间的摩擦力较小，因此，改变杠杆300上的作用力的方向后，该作用力的大小可以近似等于该牵引线500上的钩码600的重力。

进一步地，所述定点杆的数量可以为多个，能够确定牵引线500不同部分在磁性面板100上的投影位置，各第二磁块的中心位置在磁性面板100上的位置的连线即为该牵引线500在磁性面板100上的力的作用线。

在一个实施例中，杠杆平衡实验装置10还包括第二弹性球，所述第二磁块朝向所述磁性面板100的一面的中心位置开设有第二容纳槽，所述第二弹性球固定在所述第二容纳槽内，且所述第二弹性球至少部分凸出于所述第二容纳槽的外侧。具体地，第二弹性球上设置有涂料层，当牵引线500的部分位于定点杆的卡槽内，并将第二磁块磁性连接在磁性面板100上时，第二弹性球上的涂料层能够在磁性面板100上留下标记，该标记即为牵引线500的某一位置在磁性面板100上的投影位置，多次描绘牵引线500的某一部分在磁性面板100上的投影位置，即可确定该牵引线500的力的作用线，此时磁性面板100上的支点到力的作用线的垂直距离就是力臂的长度，能够直观地了解杠杆300在非水平位置平衡时，力臂不在杠杆300上的实验现象。

为了更好地调节磁性面板100处于竖直状态，在一个实施例中，所述磁性面板100上设置有水平仪，所述水平仪竖直固定在磁性面板100上，当所述水平仪内的气泡位于水平仪上的刻度中线时，即磁性面板100处于竖直状态，从而能够通过水平仪观察磁性面板100的放置状态，使得磁性面板100在演示实验时保持竖直状态。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种杠杆平衡实验装置，其特征在于，包括：磁性面板、磁性底座、杠杆、滑轮、两个环套钩和两个牵引线；

所述磁性底座磁性连接在所述磁性面板上；

所述杠杆转动设置在所述磁性底座上，两个所述环套钩分别滑动设置在所述杠杆的两端，每一所述牵引线的一端与一所述环套钩连接，每一所述牵引线的另一端用于连接钩码；

所述滑轮上设置有第一磁块，所述滑轮通过所述第一磁块磁性连接在所述磁性面板上，所述滑轮用于改变所述牵引线的牵引方向。

2.根据权利要求1所述的杠杆平衡实验装置，其特征在于，还包括：铰接轴，所述磁性底座朝向所述杠杆的一面的中心位置开设有螺孔，所述杠杆的中心位置开设有铰接孔，所述铰接轴的第一端的宽度大于所述铰接孔的宽度，所述铰接轴的第二端穿过所述铰接孔后与所述螺孔的侧壁螺接。

3.根据权利要求1所述的杠杆平衡实验装置，其特征在于，所述杠杆的两端分别设置有平衡螺杆，每一所述平衡螺杆上设置有调平螺母。

4.根据权利要求1所述的杠杆平衡实验装置，其特征在于，还包括：第一弹性球，所述磁性底座朝向所述磁性面板的一面的中心位置开设有第一容纳槽，所述第一弹性球固定在所述第一容纳槽内，且所述第一弹性球至少部分凸出于所述第一容纳槽的外侧。

5.根据权利要求4所述的杠杆平衡实验装置，其特征在于，还包括：定点杆，所述定点杆上设置有第二磁块，所述定点杆通过所述第二磁块与所述磁性面板磁性连接，所述定点杆上开设有卡槽，当所述第二磁块与所述磁性面板磁性连接，且所述牵引线的部分位于所述卡槽内时，所述第二磁块在所述磁性面板上的位置与所述牵引线位于所述卡槽内的部分在所述磁性面板上的投影位置重合。

6.根据权利要求5所述的杠杆平衡实验装置，其特征在于，还包括第二弹性球，所述第二磁块朝向所述磁性面板的一面的中心位置开设有第二容纳槽，所述第二弹性球固定在所述第二容纳槽内，且所述第二弹性球至少部分凸出于所述第二容纳槽的外侧。

7.根据权利要求5或6所述的杠杆平衡实验装置，其特征在于，所述定点杆的数量为多个。

8.根据权利要求1所述的杠杆平衡实验装置，其特征在于，所述滑轮的数量为多个。

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