CN215954601U - 一种杠杆力臂演示仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及杠杆力臂教学技术领域，具体为一种杠杆力臂演示仪，包括空心螺丝管转动安装件，所述转动安装件的前端安装有铰链，所述铰链的对应铰接端处分别粘接45厘米长的铝合金板作为杠杆左端与杠杆右端，所述杠杆左端与杠杆右端的后表面均开设有背面卡槽，所述背面卡槽的内部滑动安装有后游码，所述杠杆左端与杠杆右端的前表面对应后游码的位置处均安装有前游码。本实用新型在保持杠杆左端水平位置不变的情况下，折叠连续改变支点到动力作用点的距离，但支点到动力作用线的距离不变，铰链的一边可以绕支点与另一边在90度—195度夹角间3档逆时针调节，当杠杆右端旋转后可以方便的调节游码，使空载时杠杆左端保持水平。

Description

一种杠杆力臂演示仪

技术领域

本实用新型涉及杠杆力臂教学技术领域，具体是一种杠杆力臂演示仪。

背景技术

杠杆力臂演示仪，能便于初中学生经历力臂概念建立的探究过程，发现把支点到力的作用线的距离定义为力臂的科学性，进而理解杠杆的平衡条件；同时教具又能提高学生的学习兴趣，丰富感性认识，发展学生的观察能力和思维能力。

但是，现有的多种力臂演示仪器大多把杠杆的一端设计成圆盘形状，用绕在圆盘上线的拉力做动力，把与切线垂直的半径做动力臂，这些设计的弊端是学生在第一次接触杠杆概念时不认可一端是圆盘的形状是杠杆，更需要有切线与半径垂直的数学知识做前置，还有的改进是用可绕支点转动的丁字尺显示支点到力的作用线的距离，再有就是依靠定滑轮或测力计改变力方向的同时，用垂直的杆子或线显示出力臂，这些改进更多的是在塞给学生力臂概念后对力臂的找寻和确认，学生很难理解这样定义力臂的原因和必要性。因此，本领域技术人员提供了一种杠杆力臂演示仪，以解决上述背景技术中提出的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种杠杆力臂演示仪，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种杠杆力臂演示仪，包括空心螺丝管转动安装件，所述转动安装件的前端安装有铰链，所述铰链的对应铰接端处分别粘接45厘米长的铝合金板作为杠杆左端与杠杆右端，所述杠杆左端与杠杆右端的后表面均开设有背面卡槽，所述背面卡槽的内部滑动安装有后游码，所述杠杆左端与杠杆右端的前表面对应后游码的位置处均安装有前游码，所述前游码的前表面吸附安装有辅助游码，所述杠杆左端的前表面一端设置有阻力作用点，所述杠杆右端的前表面一端设置动力作用点之三、动力作用点之二、动力作用点之一，所述动力作用点之三、动力作用点之二、动力作用点之一与阻力作用点上均可悬挂50克钩码。

作为本实用新型再进一步的方案：所述铰链的后表面设置有杠杆转轴，所述转动安装件的一端设置有空心螺丝管，所述空心螺丝管的外表面前端焊接支撑座，所述空心螺丝管的前表面开设有管孔。

作为本实用新型再进一步的方案：所述杠杆左端与杠杆右端通过铰链相铰接。

作为本实用新型再进一步的方案：所述杠杆左端与杠杆右端通过铰链转动安装于转动安装件的前表面位置处。

作为本实用新型再进一步的方案：所述后游码与前游码均为磁吸材质，所述后游码与前游码的对应面磁极相反，所述辅助游码的后表面同为磁吸材质，且辅助游码的后表面与前游码的前表面磁吸相反，所述后游码通过前游码滑动安装于背面卡槽的内部位置处。

作为本实用新型再进一步的方案：所述杠杆转轴的外径与管孔的内径相适配，所述杠杆转轴插入安装于管孔的内部位置处，所述铰链通过杠杆转轴与管孔转动安装于转动安装件的前表面位置处。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型杠杆力臂演示仪在保持动力右端两个钩码的拉力、阻力、阻力臂、杠杆左端水平位置不变的情况下，用可折叠的铰链连续改变支点到动力的作用点的距离，但支点到动力作用线的距离却保持不变，这既能让学生感受为啥要把支点到力的作用线的距离定义为力臂，也了解了影响杠杆平衡的因素是力的大小和力臂，铰链的一边可以绕支点与另一边在90度-195度夹角间逆时针调节，特殊的内部结构保证只有两边达到最大转角195度后才能顺时针旋转复位回到90度角，用内嵌在铝合金条背面卡槽内的强力圆形磁铁吸附铝合金条正面的磁铁或者钩码做游码，当杠杆右端旋转后可以方便的调节游码，使空载时杠杆左端保持水平。

在杠杆教学中使用该仪器能增加学生对力臂的感性认识，体会力臂概念建立的必要性和科学性，克服了传统教学中先塞给学生力臂的定义，然后画图找寻或者确认力臂的弊端，极大的减小了杠杆教学的难度。

附图说明

图1为一种杠杆力臂演示仪的结构示意图；

图2为一种杠杆力臂演示仪中的拆分结构示意图；

图3为一种杠杆力臂演示仪中转动安装件的结构示意图。

图中：1、转动安装件；2、杠杆左端；3、杠杆右端；4、铰链；5、背面卡槽；6、后游码；7、前游码；8、辅助游码；9、阻力作用点；10、钩码；11、杠杆转轴；12、空心螺丝管；13、支撑座；14、管孔；15、动力作用点之三；16、动力作用点之二；17、动力作用点之一。

具体实施方式

请参阅图1～3，本实用新型实施例中，一种杠杆力臂演示仪，包括空心螺丝管转动安装件1，转动安装件1的前端安装有铰链4，铰链4的对应铰接端处分别粘接45厘米长的铝合金板作为杠杆左端2与杠杆右端3，杠杆左端2与杠杆右端3的后表面均开设有背面卡槽5，背面卡槽5的内部滑动安装有后游码6，杠杆左端2与杠杆右端3的前表面对应后游码6的位置处均安装有前游码7，前游码7的前表面吸附安装有辅助游码8，杠杆左端2的前表面一端设置有阻力作用点9，杠杆右端3的前表面一端设置动力作用点之三15、动力作用点之二16、动力作用点之一17，动力作用点之三15、动力作用点之二16、动力作用点之一17与阻力作用点9上均可悬挂50克钩码10，杠杆左端2与杠杆右端3通过铰链4相铰接，杠杆左端2与杠杆右端3通过铰链4转动安装于转动安装件1的前表面位置处，后游码6与前游码7均为磁吸材质，后游码6与前游码7的对应面磁极相反，辅助游码8的后表面同为磁吸材质，且辅助游码8的后表面与前游码7的前表面磁吸相反，后游码6通过前游码7滑动安装于背面卡槽5的内部位置处，首先，把转动安装件1固定到长90厘米，宽60厘米的小黑板上，且转动安装件1位于小黑板竖直中线距上边缘20厘米的位置上，通过铰链4转动调节杠杆左端2与杠杆右端3夹角为120度，移动前游码7和辅助游码8使杠杆左端2在水平位置静止，在阻力作用点悬挂一个50克钩码10作阻力，在动力作用点之一17悬挂2个50克钩码10作动力，结果杠杆左端2保持水平，沿悬线位置画出动力作用线和阻力作用线，通过铰链4转动调节杠杆左端2与杠杆右端3夹角为135度，移动前游码7和辅助游码8使杠杆左端2在水平位置静止，在阻力作用点9悬挂一个50克钩码10作阻力，在动力作用点之二16悬挂2个50克钩码10作动力，结果杠杆左端2保持水平，沿悬线位置画出动力作用线和阻力作用线，通过铰链4转动调节杠杆左端2与杠杆右端3夹角为180度，取下辅助游码8，移动前游码7使杠杆左端2在水平位置静止，在阻力作用点9悬挂一个50克钩码10作阻力，在动力作用点之三15悬挂2个50克钩码10作动力，结果杠杆左端2保持水平，沿悬线位置画出动力作用线和阻力作用线；从转动安装件1上取下铰链杠杆，分析黑板上留下的力的作用线与支点的关系，会直观显示支点到力的作用点的距离一直改变，但支点到力的作用线的距离保持不变，所以决定杠杆平衡的因素是力的大小和支点到力的作用线的距离，物理学把支点到力的作用线的距离定义为力臂，杠杆力臂演示仪，能直观的显示出铰链杠杆平衡时，支点到三个动力作用点的距离不同，但支点到动力作用线的距离不变，这个距离就是力臂。

在图2、3中：铰链4的后表面设置有杠杆转轴11，转动安装件1的一端设置有空心螺丝管12，空心螺丝管12的外表面前端焊接有支撑座13，空心螺丝管12的前表面开设有管孔14，杠杆转轴11的外径与管孔14的内径相适配，杠杆转轴11插入安装于管孔14的内部位置处，铰链4通过杠杆转轴11与管孔14转动安装于转动安装件1的前表面位置处，把转动安装件1通过空心螺丝管12与支撑座13固定到长90厘米，宽60厘米的小黑板上，且转动安装件1位于小黑板竖直中线距上边缘20厘米的位置上，把杠杆左端2与杠杆右端3通过铰链4后表面的杠杆转轴11插入空心螺丝管12前表面管孔14的内部，把杠杆左端2与杠杆右端3安装到转动安装件1的外表面，实验后，可抽出管孔14内部的杠杆转轴11取下杠杆左端2与杠杆右端3进行力的讲解。

本实用新型的工作原理是：

1．首先，把转动安装件1通过空心螺丝管12与支撑座13固定到长90厘米，宽60厘米的小黑板上，且转动安装件1位于小黑板竖直中线距上边缘20厘米的位置上，把铰链杠杆的杠杆转轴11插入空心螺丝管12内，通过铰链4转动调节杠杆左端2与杠杆右端3夹角为120度，移动前游码7和辅助游码8使杠杆左端2在水平位置静止，在阻力作用点悬挂一个50克钩码10作阻力，在动力作用点之一17悬挂2个50克钩码10作动力，结果杠杆左端2保持水平，沿悬线位置画出动力作用线和阻力作用线；

2．通过铰链4转动调节杠杆左端2与杠杆右端3夹角为135度，移动前游码7和辅助游码8使杠杆左端2在水平位置静止，在阻力作用点9悬挂一个50克钩码10作阻力，在动力作用点之二16悬挂2个50克钩码10作动力，结果杠杆左端2保持水平，沿悬线位置画出动力作用线和阻力作用线；

3．通过铰链4转动调节杠杆左端2与杠杆右端3夹角为180度，取下辅助游码8，移动前游码7使杠杆左端2在水平位置静止，在阻力作用点9悬挂一个50克钩码10作阻力，在动力作用点之三15悬挂2个50克钩码10作动力，结果杠杆左端2保持水平，沿悬线位置画出动力作用线和阻力作用线，从转动安装件1上取下铰链杠杆，分析黑板上留下的力的作用线与支点的关系，会直观显示支点到力的作用点的距离一直改变，但支点到力的作用线的距离保持不变，所以决定杠杆平衡的因素是力的大小和支点到力的作用线的距离，物理学把支点到力的作用线的距离定义为力臂。

以上所述的，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种杠杆力臂演示仪，包括空心螺丝管转动安装件（1），其特征在于，所述转动安装件（1）的前端安装有铰链（4），所述铰链（4）的对应铰接端处分别粘接45厘米长的铝合金板作为杠杆左端（2）与杠杆右端（3），所述杠杆左端（2）与杠杆右端（3）的后表面均开设有背面卡槽（5），所述背面卡槽（5）的内部滑动安装有后游码（6），所述杠杆左端（2）与杠杆右端（3）的前表面对应后游码（6）的位置处均安装有前游码（7），所述前游码（7）的前表面吸附安装有辅助游码（8），所述杠杆左端（2）的前表面一端设置有阻力作用点（9），所述杠杆右端（3）的前表面一端设置动力作用点之三（15）、动力作用点之二（16）、动力作用点之一（17），所述动力作用点之三（15）、动力作用点之二（16）、动力作用点之一（17）与阻力作用点（9）上均可悬挂50克钩码（10）。

2.根据权利要求1所述的一种杠杆力臂演示仪，其特征在于，所述铰链（4）的后表面设置有杠杆转轴（11），所述转动安装件（1）的一端设置有空心螺丝管（12），所述空心螺丝管（12）的外表面前端焊接有支撑座（13），所述空心螺丝管（12）的前表面开设有管孔（14）。

3.根据权利要求1所述的一种杠杆力臂演示仪，其特征在于，所述杠杆左端（2）与杠杆右端（3）通过铰链（4）相铰接。

4.根据权利要求1所述的一种杠杆力臂演示仪，其特征在于，所述杠杆左端（2）与杠杆右端（3）通过铰链（4）转动安装于转动安装件（1）的前表面位置处。

5.根据权利要求1所述的一种杠杆力臂演示仪，其特征在于，所述后游码（6）与前游码（7）均为磁吸材质，所述后游码（6）与前游码（7）的对应面磁极相反，所述辅助游码（8）的后表面同为磁吸材质，且辅助游码（8）的后表面与前游码（7）的前表面磁吸相反，所述后游码（6）通过前游码（7）滑动安装于背面卡槽（5）的内部位置处。

6.根据权利要求2所述的一种杠杆力臂演示仪，其特征在于，所述杠杆转轴（11）的外径与管孔（14）的内径相适配，所述杠杆转轴（11）插入安装于管孔（14）的内部位置处，所述铰链（4）通过杠杆转轴（11）与管孔（14）转动安装于转动安装件（1）的前表面位置处。

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