[实用新型]力的合成和力的分解教学演示仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种教学演示器，确切地说，涉及高中物理课程中力的合成与力的分解教学演示模板。

背景技术

目前，一般高中均采购了不同种类的“力的合成与分解试验仪”，以图1所示仪器为最多，但在教学中发现此种仪器存在以下不足：

①、该仪器只能演示合力和两个分力的大小和方向，无法画出直观的图形。所以，实验者在试验时只能将分力、合力的大小、方向转移到黑板上或其它介质上，然后再画出两者之间的关系。这样的操作方法不能保持实验的连贯性，造成实验结果误差较大，不能正确验证合力与分力之间的平行四边形关系，学生对力的平行四边形定则印象淡化，严重降低了实验效果；

②、该仪器由于挂线造成的角度视差、汇力环的偏心和滑轮的静摩擦大等因素，造成实验结果误差较大。同时在调整分力的方向时操作困难，需要反复调整才能确定分力夹角；

③、由于该仪器支撑部分不够牢固，当两分力数值相差较大时，仪器容易侧翻。

除上述之外，在课堂上经常使用的还有力的合成与力的分解演示装置如图2所示，其由木板、绘图纸、弹簧测力计、橡皮筋、细绳和图钉等组成。

该装置的操作方法为：小木板水平放置，其上的橡皮筋、细绳与弹簧测力计形成分力夹角，测力计度数即为分力大小，进而来验证合力和分力之间存在的平行四边形关系。经使用，该装置在实际实验教学过程中也存在以下不足：

①、该装置只能水平放置，大部分学生无法宏观地看到分力与合力之间的平行四边形关系验证过程，实验效果不佳；

②、操作者不能单独完成实验，须多人配合方可进行；

③、力的大小完全由操作者控制，缺乏稳定性，数据偏差大，力的平行四边形定则验证精度低。

发明内容

鉴于上述现有实验仪器在实际教学演示中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种力的合成和力的分解教学演示仪。通过应用本演示仪，可以验证出不在同一直线上的两个力的合力满足平行四边形定则，即采用形象的方式来解决抽象的力学问题，进而提高实验教学的效果。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种力的合成和力的分解教学演示仪，是由示教板、滑轮调节器、中滑轮支架、钩码、量角器、汇力环、橡皮筋、细绳、连接环和汇力环调节柱构成。示教板上置有绘图纸，预埋磁片，磁铁吸附将量角器和绘图纸均固定在示教板上，滑轮调节器分上、下两组，分别由滑轮、滚动轴承、固定架、滑动架、滑轮支架、紧固螺栓和滑动槽组成。固定架的两端分别用紧固螺栓将滑动架、滑轮支架固定在位置调整孔内，滑轮支架另一端连有滑轮，滑轮上坠有钩码，滑轮上装有滚动轴承，并用固定螺钉紧固；滑动架另一端置于滑轮支架的滑动槽内，由调整螺钉紧固；汇力环调节柱设在示教板的最左端，两段细绳分别与橡皮筋、连接环和汇力环连接起来，并将其一段细绳拴在汇力环调节柱上，另一段细绳挂钩码由汇力环绕过上、下两组的滑轮；在示教板的最右端，设有中心滑轮支架，示教板底部置有支座。

本实用新型与现有技术相比，具有的优点和产生的有益效果是：

i、宏观展示，操作方便，直接在绘图纸上作图：

本装置采用磁铁将绘图纸直接固定在示教板上，不仅可以演示合力、分力的大小和方向，而且操作者还可以直接在绘图纸上验证分力与合力之间的平行四边形关系，保持了实验的连贯性，提高了实验效率。

ii、设置滑轮调节器，扩大了分力夹角的实验范围：

上、下两个滑轮调节器可根据实验的要求，在示教板上、下三个螺孔处调整位置，可得到分力之间不同的夹角，经验证，最大夹角为180°，最小夹角为40°。上、下两个滑轮调节器的自旋转角度均为270°；示教板右端设置一个360°旋转可调式中心滑轮支架，中心滑轮随着中心滑轮支架自旋转角度同为360°；细绳挂钩码和汇力环调节柱连接。调整汇力环调节柱和中滑轮支架时，可使汇力环、中心滑轮、上、下滑轮保持在同一平面上。并且三个滑轮之间可以组合使用，可使分力之间夹角的实验范围得到扩大(可做15°～180°)。

滑动架和滑轮支架的组合，在转动270°过程中，灵活自如，易操作，十分方便。滑轮支架中间的滑动槽，不仅使滑动架与滑轮支架保持配合，而且在拧紧调整螺钉后，起固定滑轮支架的作用。由于固定效果良好，所以在钩码的重力作用下，滑轮调节器不会移动和下垂，保持了实验中分力之间的夹角角度不变。