[实用新型]力的合成与分解演示器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种中学物理教具，尤其涉及到一种力的合成与分解演示器。

背景技术

力学是高中物理入门课程和重要内容之一，是否学好力学不仅为以后的学习运动学打下良好的基础，还能够学习到有别于初中物理的分析问题、解决问题的方法，在力学中力的分解与合成涉及到向量、三角函数等一直是学习的重点，而以往的教学内容往往是通过教师在黑板上通过作图进行讲解，这种方式是一种灌输性的学习，无法让学生快速、准确地理解力的分解和合成的原理。

发明内容

本实用新型的目的就是为了克服上述问题，提供了一种力的合成与分解演示器。

本实用新型的力的合成与分解演示器，是由壳体、处理器、电子拉力计Ⅰ、电子拉力计Ⅱ和电子拉力计Ⅲ构成，其特征在于壳体内安装有处理器、壳体外固定有圆形的刻度盘，该刻度盘的环周设有与其同心的弧形的滑槽、滑槽内于刻度盘两侧各嵌有滑轮Ⅰ和滑轮Ⅱ；电子拉力计Ⅰ、电子拉力计Ⅱ分别通过销轴铰接于滑槽外两侧，电子拉力计Ⅲ固定于刻度盘圆心与地面垂线的路径上；与电子拉力计Ⅰ连接的弹性纤维和与电子拉力计Ⅱ连接的弹性纤维分别绕过滑轮Ⅰ和滑轮Ⅱ再与电子拉力计Ⅲ连接的弹性纤维相铰接于刻度盘圆心处；处理器分别与电子拉力计Ⅰ、电子拉力计Ⅱ和电子拉力计Ⅲ电路联接。

作为本实用新型的进一步改进，壳体内设有电子量角器，该电子量角器的两条旋臂分别与滑轮Ⅰ和滑轮Ⅱ铰接，两条旋臂的交点位于刻度盘圆心处，且每条旋臂均通过传动机构与步进电机传动配合，电子量角器、步进电机均与处理器电路联接。

作为本实用新型的进一步改进，壳体外设有液晶显示器、该液晶显示器与处理器电路联接。

作为本实用新型的进一步改进，壳体外设有调节旋钮、该调节旋钮与处理器电路联接。

作为本实用新型的进一步改进，刻度盘圆心处设有导轮。

本实用新型的力的合成与分解演示器，其结构简单、操作过程自动化程度高，便于教师演示和学生观察，学生能够通过该力的合成与分解演示器快速、准确地理解力的合成与分解的原理并掌握其应用。

附图说明

图1为本实用新型的力的合成与分解演示器的结构图；

图2为本实用新型的力的合成与分解演示器的模块图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的力的合成与分解演示器，作进一步说明：

本实用新型的力的合成与分解演示器，是由壳体1、处理器2、电子拉力计Ⅰ3、电子拉力计Ⅱ4和电子拉力计Ⅲ5构成。

如图1所示，其中壳体1外固定有圆形的刻度盘6，该刻度盘6的环周设有与其同心的弧形滑槽7，该滑槽7的弧度大于180°，设于刻度盘6的上方，并于刻度盘6的90°延长线处设有挡块；在滑槽7内于刻度盘6两侧各嵌有滑轮Ⅰ8和滑轮Ⅱ9，滑轮为一大一小两个滑轮同轴构成的双层滑轮，大滑轮适配于滑槽7，能够嵌入滑槽7中自由滑动；电子拉力计Ⅰ3、电子拉力计Ⅱ4分别通过销轴铰接于滑槽7外两侧，其具体安装位置为刻度盘6的0°和180°的延长线上，而电子拉力计Ⅲ5固定于刻度盘6圆心与地面垂线的路径上，即刻度盘6的270°延长线上；与电子拉力计Ⅰ3连接的弹性纤维和与电子拉力计Ⅱ4连接的弹性纤维分别绕过滑轮Ⅰ8和滑轮Ⅱ9再与电子拉力计Ⅲ5连接的弹性纤维相铰接于刻度盘圆心处；，为了保证交点位于圆心处，则刻度盘6圆心处设有导轮15，用于限制铰接交点移动范围。

在壳体1内设有与电子量角器10，该电子量角器10通过两条旋臂的旋转来测得两条旋臂之间的相对角度，两条旋臂11分别与滑轮Ⅰ8和滑轮Ⅱ9铰接，两条旋臂11的交点位于刻度盘6圆心处，且每条旋臂11均通过传动机构与步进电机12传动配合，由于弹性纤维是与滑轮相切的，则测量得的F₁、F₂之间的角度要小于电子量角器10所测得的值，可以通过事先多次调试求得误差值，并存入运行程序中。

壳体1外设有液晶显示器13和调节旋钮14，液晶显示器13用于显示力的值、角度；调节旋钮14用于调节步进电机12带动电子量角器10，进而调节F₁、F₂之间的角度。

壳体1内安装有处理器2，处理器2分别与电子拉力计Ⅰ3、电子拉力计Ⅱ4、电子拉力计Ⅲ5、步进电机12、液晶显示器13、调节旋钮14电路联接。

本实用新型的力的合成与分解演示器，其具体使用方法如下：

开启该装置，装置初始化完毕后，调节调节旋钮14，通过处理器2控制电子量角器10的旋臂11旋转，旋臂11带动滑轮Ⅰ8、滑轮Ⅱ9沿滑槽7滑动，改变F1、F2之间的夹角，最后平衡后得到电子拉力计Ⅰ3、电子拉力计Ⅱ4的测量值，即F₁、F₂的值以及夹角的具体角度，根据余弦定理得到F₃的值，在此过程中，F₁、F₂、F₃和夹角的值均显示在液晶显示器13上，可以通过不断调节调节旋钮14改变F₁、F₂之间的夹角依照力的合成分解原理来多次验证力的合成和分解。