CN2669296Y - 力的合成与分解演示仪 - Google Patents

Abstract

一种力的合成与分解演示仪，涉及底座、支撑杆、底盘、引力器、测力器、滑轮、汇力环、砝码、中心钉，支撑杆一端固定在底座上，另一端固定底盘使底盘与底座垂直，引力器和二个滑轮固定在底盘上并可绕底盘圆周调节位置，引力器通过绳索连接测力计并再连接到汇力环的一个拉钩上，砝码通过绳索也连接在汇力环的另外的拉钩上，并且连接砝码的绳索挂在滑轮上，还有一个带有中心点和圆周刻度的坐标盘可以移动并固定在底盘上。该演示仪在使用中不需要调节力的大小和方向，更强调了平行四边形定则的普遍性，避免了学生的误解，有利于学生的学习，使教学直奔主题，突出了教学重点，大大缩短了教学时间，兼容了原仪器的使用方法，使教学具有更大的灵活性。

Description

力的合成与分解演示仪

技术领域：

本实用新型涉及一种物理教学仪器，尤其是一种力的合成与分解演示仪，用于验证力的合成与分解的平行四边形定则。

背景技术：

在原有的力的合成演示仪中，底盘和坐标盘是一个整体，它们的圆心在同一点上，在圆心上固定有中心钉，三个力的共力点必须和中心钉相重合仪器才能使用。悬挂上砝码和测力计后，让悬线自由伸展，它们的共力点是不可能和中心钉相重合的。如果要使它们重合，必须经过调节，调节这三个力的大小和方向，使汇力环移动，汇力环的中心就是共力点，移动汇力环就是移动共力点。当把共力点移动到和中心钉相重合时，即完成了实验的调节。原仪器在使用中关键的一步是移动共力点。力的合成与分解的平行四边形定则是指：如果三个力的合力为零，那么这三个力中的任意一个都和其余两个力合力的大小相等方向相反。这两个力的合力就是以这两个力为邻边的平行四边形的对角线，它和第三个力大小相等。由于平行四边形定则是普遍的，所以开始给出的三个力应该是任意的，不应该对它们进行任何调节，只要它们合力为零就行。由于原仪器需要进行调节，这样就给学生一个错误信息：平行四边形定则并不是普遍真理，它只是经过调节而出现的一个特殊情况，容易产生错误概念，给教学带来负面影响，而且调节过程的本身分散了学生的注意力，干扰了重点知识的传授，占用了有限的教学时间，影响了教学进度。

发明内容：

本实用新型的目的是提供一种力的合成与分解演示仪，用于演示力的合成与分解的平行四边形定则时，不需要调节。

本实用新型的目的是以如下方式实现的：它涉及底座、支撑杆、底盘、引力器、测力器、滑轮、汇力环、砝码、中心钉，支撑杆一端固定在底座上，另一端固定底盘使底盘与底座垂直，引力器和二个滑轮固定在底盘上并可绕底盘圆周调节位置，引力器通过绳索连接测力计并再连接到汇力环的一个拉钩上，砝码通过绳索也连接在汇力环的另外的拉钩上，并且连接砝码的绳索挂在滑轮上，还有一个带有中心点和圆周刻度的坐标盘可以移动并固定在底盘上。使用时，先随便设定引力器和两个滑轮在底盘上的位置，根据实验需要选择砝码的重量，汇力环在两个砝码的重力和引力器的牵引下移动到平衡点位置后稳定下来，只需调整坐标盘的位置和角度，使坐标盘的中心与汇力环的中心点重合，坐标盘圆周的零刻度与引力器连接汇力环的绳索重合，根据砝码的牵引绳索在滑轮和汇力环之间那一段处于坐标盘上圆周的刻度和引力器绳索所在的零刻度，确定三个力的方向，根据两个砝码的重力及测力计显示的拉力可以知道三个力的大小，根据这三个力的大小与方向，按照一定比例将力的大小变换成线段的长度，可以画出力的矢量图。作其中任意两个力合成的平行四边形，画出它的对角线，这条对角线应该和第三个力所对应的线段大小相等方向相反，从而验证了平行四边形定则。

由于坐标盘相对底盘可以移动，那么将它们设计为一个为铁质材料，另一个含有磁性材料，坐标盘靠磁力吸引贴紧在底盘上。这样一是坐标盘吸附在底盘上，二是可以相对底盘移动它。

坐标盘贴紧在底盘上并可相对底盘移动，还可以采取的措施是：底盘为铁质材料，坐标盘为非磁性吸引材料，如铝质材料、塑料等，坐标盘贴紧在底盘上，在坐标盘的上面放有磁铁，通过磁铁与底盘的吸引力使磁铁将坐标盘压在底盘上。

如需要特殊角或特殊情况下的力的合成，可按原仪器的演示方法进行，这时要把中心钉固定在底盘的圆心上，再安装上坐标盘，使坐标盘的圆心也在中心钉上，这样就可以按原来的方法进行演示了。

综上所述，可以看出本实用新型的最大特点就是可以移动坐标盘，而不去改变力。由于所给的力是任意的，因而说明平行四边形定则是普遍的。原仪器是移动共力点，必须改变力，必须把力改变到具有特殊的大小和方向后才能共心，所以它的说服力就弱一些。由于新型仪器完全符合教材要求，符合学生的认知规律，所以能产生良好的教学效果。具体效果如下：(1)在使用中不需要调节，更强调了平行四边形定则的普遍性，避免了学生的误解，有利于学生的学习；(2)省略了不必要的调节环节，使教学直奔主题，突出了教学重点；(3)能更迅速地作出力的合成的平行四边形，缩短了教学时间；(4)兼容了原仪器的使用方法，使教学具有更大的灵活性。

附图说明：

附图是本实用新型力的合成与分解演示仪的结构示意图。

具体实施方式：

参照附图，支撑杆9一端固定在底座10上，支撑杆9另一端固定底盘3使底盘3与底座10垂直，底盘3为铁质材料，引力器1和二个滑轮7固定在底盘3上并可绕底盘3圆周调节位置，引力器1通过绳索连接测力计2并再连接到汇力环6的一个拉钩上，砝码8通过绳索也连接在汇力环6的另外的拉钩上，并且连接砝码8的绳索挂在滑轮7上，还有一个带有中心点和圆周刻度的坐标盘4，该坐标盘4为非磁性吸引材料，坐标盘4贴紧在底盘3上，在坐标盘4的上面放有两块磁铁5，两磁铁5在坐标盘4上离开一定距离。另外还有一个中心钉11可以放置在底座10上，需要特殊角或特殊情况下演示力的合成时，这时要把中心钉11固定在底盘3的圆心上，再安装上坐标盘4，使坐标盘4的圆心也在中心钉11上，这样就可以按原来仪器的方法进行演示了。

Claims (3)

1、一种力的合成与分解演示仪，涉及底座、支撑杆、底盘、引力器、测力器、滑轮、汇力环、砝码、中心钉，支撑杆一端固定在底座上，另一端固定底盘使底盘与底座垂直，引力器和二个滑轮固定在底盘上并可绕底盘圆周调节位置，引力器通过绳索连接测力计并再连接到汇力环的一个拉钩上，砝码通过绳索也连接在汇力环的另外的拉钩上，并且连接砝码的绳索挂在滑轮上，其特征在于：还有一个带有中心点和圆周刻度的坐标盘(4)可以移动并固定在底盘(3)上。

2、根据权利要求1所述的力的合成与分解演示仪，其特征在于：底盘(3)和坐标盘(4)一个为铁质材料，另一个含有磁性材料，坐标盘(4)靠磁力吸引贴紧在底盘(3)上。

3、根据权利要求1所述的力的合成与分解演示仪，其特征在于：底盘(3)为铁质材料，坐标盘(4)为非磁性吸引材料，坐标盘(4)贴紧在底盘(3)上，在坐标盘(4)的上面放有磁铁(5)。

Images