[实用新型]力的合成探究演示仪

说明书

本实用新型公开了一种力的合成探究演示仪。在背景板上固定三根竖直向上的滑轨，滑轨上均有可移动滑块，底板中间固定弹簧，与中间滑轨在同一直线上，在中间滑轨上，固定有力传感器，用于测量施加于弹簧上竖直向上的合力F的大小，中间滑轨上的量角器可沿滑轨上下移动，用于记录弹簧形变位置与测量两分力与竖直方向的夹角，两边滑轨上固定有可上下调节的滑轮，细线一端与圆环相连，另一端绕过滑轮，悬挂钩码，提供分力，力传感器、量角器、滑轮均与滑块固定，可沿滑轨上下移动，由梅花轮锁锁定。该装置能够更加形象直观的演示分力与合力的关系。

技术领域

本实用新型涉及一种高中物理教学的演示装置，用于定量探究分力与合力的关系，具体为力的合成探究演示仪。

背景技术

物理是一门以实验为基础的自然学科，物理教学注重实验探究环节，对定量实验的精确度要求更加严谨，本装置是在高中物理必修一第三章第四节“力的合成”课题内使用。依据教材，学生使用橡皮筋、弹簧测力计和铅笔探究分力与合力的关系，但由于实验精度的原因，实验易得不等边的四边形关系，带来理论与实践的偏差，易使学生产生实验困惑，降低学生对“力的合成”学习动力；同时该实验在水平桌面进行，不宜教师演示教学和学生观察。

发明内容

本实用新型装置用于探究物理教学中分力与合力的关系，提供一台力的合成探究演示仪。在两个大小方向可调节的力F₁和F₂共同作用下，将弹簧拉伸至一定位置，再换用一个力F使弹簧在相同方向发生相同形变，通过量角器，悬挂钩码，力传感器得到两分力与合力大小方向，在坐标纸上作图，得出平行四边形关系。该装置是从生活走向物理，根据生活经验改装的，能够更加形象直观的演示分力与合力的关系，培养学生的观察能力与实验设计意识。

为了实现上述目的，本装置采用如下技术方案：力的合成探究演示仪，在背景板上固定三根竖直向上的滑轨，滑轨上均有可移动滑块，底板中间固定弹簧，与中间滑轨在同一直线上，其外部套有直径稍大透明圆筒，在中间滑轨上，固定有力传感器，用于测量施加于弹簧上竖直向上的合力F的大小，中间滑轨上的量角器可沿滑轨上下移动，用于记录弹簧形变位置与测量两分力与竖直方向的夹角，两边滑轨上固定有可上下调节的滑轮，测量分力时：四根穿轻质漂细线一端与圆环相连，细线另一端绕过滑轮，悬挂钩码，提供分力，细线另一端与弹簧相连，细线另一端可与力传感器相连，测量合力F，力传感器、量角器、滑轮均与滑块固定，可沿滑轨上下移动，分别由由梅花轮锁锁定。

在上述技术方案中，所述滑轨均为长600mm、宽28mm和高14.5mm双轴心直线导轨。

在上述技术方案中，所述滑块均为长63mm、宽27.5mm和高8.5mm且安装梅花轮锁。

在上述技术方案中，所述滑轮规格均为U 4*25*16.5mm，634轴承。

在上述技术方案中，所述圆环规格为直径15mm无痕不锈钢。

在上述技术方案中，所述量角器直径为450mm，圆心直径为13mm，刻度为90°~0°~90°。

在上述技术方案中，所述细线为直径0.235mm 2号细线线，其上鱼漂规格为直径4mm、长18.5mm。

本实用新型装置的有益效果是：

其一，根据定滑轮的等臂性，在不改变两分力大小的前提下，轻松调节分力的方向；

其二，使用钩码提供分力大小，力传感器测量合力大小，精度高，实验误差小；

其三，使用轻质带漂细线，在减小滑轮与细线间摩擦力提高实验精度的同时，使分力方向易观察，实验效果显著；

其四，大量角器确定力的方向误差小，同时可以用于记录弹簧的形变位置；

其五，用弹簧替代橡皮筋，利用其弹性限度内不会发生形变的特点，提高精度减小实验误差；