CN218825930U - 两用物理教具演示器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种两用物理教具演示器，包括支撑台座以及位于支撑台座上的演示盘，演示盘中心与支撑台座转动连接，演示盘可绕中心旋转；演示盘上设有力臂平衡组件以及重量平衡组件，其中，力臂平衡组件包括水平设置于演示盘中部的横向滑轨以及左右对称布置的竖向滑轨，左侧的横、竖滑轨交界处固接有固定钩码悬挂器，右侧滑轨上滑动连接有可移动钩码悬挂器，可移动钩码悬挂器可在右侧的横向滑轨和竖向滑轨上移动来改变其在演示盘上的位置。实现了同一个教具上演示两个物理公式，而且结构简单，方便操作，引导学生动手操作，加深对物理公式的理解，激发学生无线的想象力和创造力。

Description

两用物理教具演示器

技术领域

本实用新型涉及教学用具技术领域，更具体的说，涉及一种两用物理教具演示器。

背景技术

论文《浅谈初中物理自制教具的意义》中提出，兴趣是最好的老师，对于初中物理而言，如何培养学生对物理的浓厚兴趣是一个首选要解决的问题，物理因实验而有趣，但仅靠实验室里有限的器材已经远远不够了，而教师利用身边随手可得的物品所做的实验却令学生们惊叹；同样，学生也会由于自己制作的教具而体会到成功、感受到科学和社会、科学和日常生活的密切关系。

物理学科有很多的定律定理，在实际的教学中，这些定律定理对学生们来说，往往过于抽象，难以理解，传统的“填鸭式”教学，教师讲授，学生被动接受，学生缺乏兴趣，这会极大的降低学生的学习积极性。如在讲授杠杆平衡公式时，动力×动力臂＝阻力×阻力臂，支点到力的作用线的距离≠支点到力的作用点的距离，很多学生容易混淆，如何自制一个简单的教具辅助学生充分理解杠杆平衡条件同时加深对力臂的理解是必要的。

实用新型内容

实用新型要解决的技术问题：本实用新型的目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提供了一种两用物理教具演示器，采用本实用新型的技术方案，可对两种物理定律进行演示，且结构简单，能帮助学生快速理解物理知识。

技术方案：为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：两用物理教具演示器，包括支撑台座以及位于支撑台座上的演示盘，演示盘中心与支撑台座转动连接，演示盘可绕中心旋转；演示盘上设有力臂平衡组件以及重量平衡组件，其中，力臂平衡组件包括水平设置于演示盘中部的横向滑轨以及左右对称布置的竖向滑轨，左侧的横、竖滑轨交界处固接有固定钩码悬挂器，右侧滑轨上滑动连接有可移动钩码悬挂器，可移动钩码悬挂器可在右侧的横向滑轨和竖向滑轨上移动来改变其在演示盘上的位置。

作为本实用新型更进一步的改进，重量平衡组件包括内置于演示盘左右两侧且对称分布的左注液腔室和右注液腔室，该注液腔室上设有刻度标尺，左注液腔室仅作为演示盘的平衡器，右注液腔室内部通过注入液体来改变重量。

作为本实用新型更进一步的改进，可移动钩码悬挂器由位于滑轨内的T型螺杆滑块以及T型螺杆滑块端部的螺帽组成，可移动钩码悬挂器滑动至滑轨不同位置处后通过螺帽拧紧实现在滑轨上的固定。

作为本实用新型更进一步的改进，固定钩码悬挂器和可移动钩码悬挂器上根据试验条件可放置钩码或其他重物。

作为本实用新型更进一步的改进，支撑台座由支撑底座和竖直设置的伸缩螺杆组成，演示盘中心与伸缩螺杆端部转动连接。

作为本实用新型更进一步的改进，支撑底座设置多个且对称分布在伸缩螺杆两侧，伸缩螺杆与支撑底座的连接处设有移动滑块，伸缩螺杆贯穿移动滑块且可在相对移动滑块移动以改变伸缩螺杆的高度。

有益效果：采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

1.本实用新型提供的两用物理教具演示器，能够演示杠杆平衡公式，帮助学生快速理解杠杆平衡条件和力臂概念，取得了较好的效果。

2.本实用新型提供的两用物理教具演示器，能够演示重量公式，帮助学生快速理解重量公式以及公式中G，m的意义。

3.本实用新型提供的两用物理教具演示器，实现了同一个教具上演示两个物理公式，而且结构简单，方便操作，引导学生动手操作，加深对物理公式的理解，激发学生无线的想象力和创造力。

附图说明

图1为本实用新型提供的两用物理教具演示器的主视图(演示杠杆平衡公式)；

图2为本实用新型提供的两用物理教具演示器的侧视图；

图3为本实用新型提供的两用物理教具演示器的主视图(演示重量公式)；

图4为支撑台座其中一种高度调节的示意图。

图中：1、支撑台座；11、支撑底座；12、伸缩螺杆；13、移动滑块；2、演示盘；21、横向滑轨；22、竖向滑轨；23、固定钩码悬挂器；24、可移动钩码悬挂器；25、左注液腔室；26、右注液腔室。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和具体实施方式对本实用新型作详细描述。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系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。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

初中物理教学中，我们知道，杠杆平衡条件是，作用在杠杆上的两个力(动力和阻力)的大小跟他们的力臂成反比，动力×动力臂＝阻力×阻力臂，用代数式表示为F1·L1＝F2·L2。式中，F1表示动力，L1表示动力臂，F2表示阻力，L2表示阻力臂，传统教学中，教师在讲授这个知识点时，多以理论结合举例进行讲授，学生学习存在知识盲点，不易理解，如：力臂是从支点到力的作用线的距离，支点到动力作用线的距离L1叫做动力臂，支点到阻力作用线的距离L2叫做反力臂；但是很多学生会认为力臂是支点到力的作用点的距离，对力臂的概念认识不清。

为此，发明人在教学实践的过程中，为了让学生清楚的理解杠杆平衡条件，弄清力臂的概念，研制了一款物理教具来解决这个问题，研制初衷是要求教具务必结构简单，操作简单，便于学生理解，不增加过多负担，实践证明，这个教具在使用的过程中，受到学生的好评，帮助学生快速理解杠杆平衡条件和力臂概念，取得了较好的效果。

在该教具使用的过程中发现，发明人发现对其做些改进，可以演示物理学中的另一个公式，即G＝mg，G代表重力，m代表质量，g＝9.8N/kg。公式G＝mg的物理意义是：物体受到的重力与其质量成正比，重力产生的原因是由于地球的吸引力，这个力是由于地球对物体向下的吸引，重力的方向总是竖直向下。实现了同一个教具上演示两个物理公式。

上述针对本实用新型提供的两用物理教具演示器的研制背景做了介绍，以下针对本实用新型提供的两用物理教具演示器的具体结构做详细描述。

如图1-2，两用物理教具演示器，包括支撑台座以及位于支撑台座上的演示盘，演示盘中心与支撑台座转动连接，演示盘可绕中心旋转；演示盘上设有力臂平衡组件以及重量平衡组件，其中，力臂平衡组件包括水平设置于演示盘中部的横向滑轨以及左右对称布置的竖向滑轨，左侧的横、竖滑轨交界处固接有固定钩码悬挂器，右侧滑轨上滑动连接有可移动钩码悬挂器，可移动钩码悬挂器可在右侧的横向滑轨和竖向滑轨上移动来改变其在演示盘上的位置。

本实施例中，演示盘为圆形，演示盘中心即为支点，演示盘能够绕支点旋转，演示盘上设有力臂平衡组件以及重量平衡组件，能够分别演示杠杆平衡公式以及重量公式；为方便演示，演示盘初始状态左右两侧受力应平衡，因此，竖向滑轨在横向滑轨两侧对称分布，固定钩码悬挂器和可移动钩码悬挂器在支点处两侧对称分布，保证初始状态演示器的平衡。

进行杠杆平衡演示时，在固定钩码悬挂器以及可移动钩码悬挂器上分别悬挂重量为5g的钩码，左右两侧钩码重量相同，记为F；左侧的固定钩码悬挂器在滑轨上的位置保持固定不动，仅移动右侧的可移动钩码悬挂器的位置进行演示，演示可分为几下几种情况进行(为方便叙述，在右侧滑轨上分别定义位置不同的B、C、D、E点，支点为O点，左侧固定钩码悬挂器中心为A点)：

1.初始状态，可移动钩码悬挂器位于与A点距离相等的B点，演示盘平衡，此时F·OA＝F·OB；

2.可移动钩码悬挂器移动至C点，演示盘向右旋转，不再平衡，是由于支点到右侧力的作用线的距离OC大于OA，此时F·OA＜F·OC；

3.可移动钩码悬挂器移动至D点，演示盘平衡，是由于支点到右侧力的作用线的距离OB＝OA，故即使力的作用点在D点，但是演示盘仍然平衡，得出杠杆平衡条件中力臂是支点到里的作用线OB的距离，而非支点到力的作用点OD的距离；

4.可移动钩码悬挂器移动至E点，演示盘平衡，是由于支点到右侧力的作用线的距离OB＝OA，故即使力的作用点在E点，但是演示盘仍然平衡，得出杠杆平衡条件中力臂是支点到里的作用线OB的距离，而非支点到力的作用点OE的距离。

上述杠杆平衡公式演示的过程中，左右侧钩码悬挂器上悬挂同等重量的钩码，即两侧力相等，在力相等的情况下，研究支点到力的作用点距离不同，对杠杆平衡有什么影响，同时在这一演示过程中，加深了学生对力臂的认识，对支点到力的作用点以及力的作用线的区别有了非常直观的认识；当时，该教具同样可以演示两侧力不相等的情况，在此不再赘述。

在一个优选实施例中，可移动钩码悬挂器由位于滑轨内的T型螺杆滑块以及T型螺杆滑块端部的螺帽组成，可移动钩码悬挂器滑动至滑轨不同位置处后通过螺帽拧紧实现在滑轨上的固定。优选的，固定钩码悬挂器和可移动钩码悬挂器上根据试验条件可放置钩码或其他重物。

上述对采用本实用新型提供的两用物理教具演示器的结构以及使用该教具演示杠杆平衡公式的原理进行了说明，以下对该演示器的重量平衡组件以及演示重量公式的原理进行说明。

在一个优选实施例中，重量平衡组件包括内置于演示盘左右两侧且对称分布的左注液腔室和右注液腔室，该注液腔室上设有刻度标尺，左注液腔室仅作为演示盘的平衡器，右注液腔室内部通过注入液体来改变重量。

如图3，本实施例中，在演示盘左右两侧的对称位置处各内嵌一个相同的注液腔室，分别记为左注液腔室和右注液腔室，其中，左注液腔室仅是为了保持演示盘的平衡设置，进行重量公式G＝mg演示时，左侧悬挂一个重量为G的钩码，该钩码位于左注液腔室正下方的横向滑轨上，右侧不悬挂钩码，此时演示盘不平衡，向左旋转，通过向右注液腔室内注水，使演示盘再次达到平衡，右注液腔室内的注水体积通过刻度标尺读出，水的密度是已知量，从而水的质量m＝pV，g＝9.8N/kg，通过计算得出右侧水的重量为pVg，与左右钩码重量G对比，得到G＝pVg＝mg。

上述对本实用新型提出的两用物理教具演示器的结构以及演示两个物理公式的方法均进行了详细说明，以下对该显示器下部的支撑结构做出说明，具体如下：

如图4，在一个优选实施例中，支撑台座由支撑底座和竖直设置的伸缩螺杆组成，演示盘中心与伸缩螺杆端部转动连接。优选的，支撑底座设置多个且对称分布在伸缩螺杆两侧，伸缩螺杆与支撑底座的连接处设有移动滑块，伸缩螺杆贯穿移动滑块且可在相对移动滑块移动以改变伸缩螺杆的高度。

考虑到演示器用于课堂教学，需要照顾到后排的学生，演示器的高度要能条件，采用螺杆调节的方式不仅结构简单，而且操作方便。伸缩螺杆相对移动滑块上下调节，保证了其上部的演示盘随之上下调节，满足教学需要。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.两用物理教具演示器，其特征在于：包括支撑台座以及位于支撑台座上的演示盘，演示盘中心与支撑台座转动连接，演示盘可绕中心旋转；演示盘上设有力臂平衡组件以及重量平衡组件，其中，

力臂平衡组件包括水平设置于演示盘中部的横向滑轨以及左右对称布置的竖向滑轨，左侧的横、竖滑轨交界处固接有固定钩码悬挂器，右侧滑轨上滑动连接有可移动钩码悬挂器，可移动钩码悬挂器可在右侧的横向滑轨和竖向滑轨上移动来改变其在演示盘上的位置。

2.根据权利要求1所述的两用物理教具演示器，其特征在于：所述重量平衡组件包括内置于演示盘左右两侧且对称分布的左注液腔室和右注液腔室，该注液腔室上设有刻度标尺，左注液腔室仅作为演示盘的平衡器，右注液腔室内部通过注入液体来改变重量。

3.根据权利要求1所述的两用物理教具演示器，其特征在于：所述可移动钩码悬挂器由位于滑轨内的T型螺杆滑块以及T型螺杆滑块端部的螺帽组成，可移动钩码悬挂器滑动至滑轨不同位置处后通过螺帽拧紧实现在滑轨上的固定。

4.根据权利要求1所述的两用物理教具演示器，其特征在于：固定钩码悬挂器和可移动钩码悬挂器上根据试验条件可放置钩码或其他重物。

5.根据权利要求1所述的两用物理教具演示器，其特征在于：所述支撑台座由支撑底座和竖直设置的伸缩螺杆组成，演示盘中心与伸缩螺杆端部转动连接。

6.根据权利要求5所述的两用物理教具演示器，其特征在于：支撑底座设置多个且对称分布在伸缩螺杆两侧，伸缩螺杆与支撑底座的连接处设有移动滑块，伸缩螺杆贯穿移动滑块且可在相对移动滑块移动以改变伸缩螺杆的高度。

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