專利名稱：力的合成演示儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種力的合成演示儀，是一種中學(xué)物理教學(xué)儀器。
在中學(xué)物理課上關(guān)于力的合成，最直觀的就是用力合成實(shí)驗(yàn)儀演示。現(xiàn)有的力的合成演示儀較常見的有兩種一是現(xiàn)有的中學(xué)教科書上所用的實(shí)驗(yàn)儀，只能演示兩個(gè)分力為90度時(shí)的狀況；另一種較新的實(shí)驗(yàn)儀須先拉出合力，然后用箭頭標(biāo)出，再用兩個(gè)力共同作用后也用箭頭標(biāo)出，不能動態(tài)的顯示出合力和分力之間的關(guān)系，要分步完成，因此比較費(fèi)力。
本實(shí)用新型的目的是針對上述缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種可直觀的、動態(tài)的演示各種角度、任意大小的兩個(gè)力與它們的合力所要遵從的力的平行四邊形法則的演示儀。
本實(shí)用新型的方案如下演示儀主體選用一個(gè)倔強(qiáng)系數(shù)和所備用的兩個(gè)彈簧秤的倔強(qiáng)系數(shù)相同彈簧，該彈簧一端固定在彈簧架上。彈簧架和演示儀的鐵架臺支架連接，鐵架支臺用于豎起演示儀，便于學(xué)生觀看。彈簧的另一端和穿過其內(nèi)的一個(gè)導(dǎo)桿的中央固定，固定處并連有一個(gè)力的等效環(huán)。導(dǎo)桿的兩端各裝有一滑輪之間繞有繞線。導(dǎo)桿的一邊——即彈簧外邊有一騎在導(dǎo)桿上的游標(biāo)，游標(biāo)通過一邊線繞在滑輪上，繞線的另一邊用調(diào)零螺絲固定在彈簧架上。當(dāng)用一個(gè)力作用在等效環(huán)上，彈簧伸長導(dǎo)桿隨著移動，游標(biāo)在導(dǎo)桿上移動，彈簧伸長多少，導(dǎo)桿移動多少游標(biāo)就移動多少，游標(biāo)所示，表示了力的圖示。當(dāng)用備用的兩個(gè)用以表示力的圖示彈簧秤以兩個(gè)任意角度去拉力的等效環(huán)時(shí)，兩個(gè)彈簧秤所表示的刻度即兩個(gè)分力的圖示，主體導(dǎo)桿上的游標(biāo)表示了與它們共同作用效果相同的一個(gè)力的圖示，即合力的圖示。
本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，但力的合成演示效果十分明顯。當(dāng)一個(gè)力作用時(shí)，游標(biāo)就是這個(gè)力的圖示，當(dāng)用兩個(gè)互成角度的力去共同作用時(shí)，游標(biāo)就是和它們等效的合力。當(dāng)改變分力大小方向時(shí)，合力的大小、方向也改變，但總是一個(gè)平行四邊形，能動態(tài)地隨力的大小、方向的改變，隨時(shí)能動態(tài)地演示合力、分力的大小、方向。直觀、明確，學(xué)生能很容易地總結(jié)出力的平行四邊形法則，操作方便。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型予以說明


圖1、圖2為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖，
圖1為演示儀主體結(jié)構(gòu)圖，圖2為用兩個(gè)彈簧秤去作用演示力的合力與分力時(shí)的狀況圖。
在本實(shí)用新型的主體上，彈簧(4)的倔強(qiáng)系數(shù)和所用的兩個(gè)彈簧秤(圖2的7)的倔強(qiáng)系數(shù)相同。彈簧(4)的一端和彈簧架(2)固定，并可通過彈簧架(2)固定在鐵架臺支架上。導(dǎo)桿(1)穿過彈簧(4)，彈簧(4)的另一端固定在導(dǎo)桿(1)的中央，固定點(diǎn)處連有一個(gè)力的等效環(huán)(6)，保證受力作用時(shí)通過環(huán)心。導(dǎo)桿(1)的兩端各固定有一滑輪(8)、(9)。導(dǎo)桿(1)在彈簧外處——力的等效環(huán)(6)至端頭處騎有一游標(biāo)(5)。繞線(10)繞過滑輪(8)、(9)，一邊的繞線(10)和上述游標(biāo)(5)固定，另一邊的繞線用調(diào)零螺絲(3)固定在彈簧架(2)上。
當(dāng)用一個(gè)力作用在等效環(huán)(6)時(shí)，彈簧(4)伸長。導(dǎo)桿(1)隨之移動，導(dǎo)桿(1)上的游標(biāo)(5)的位移就表示出這個(gè)力的圖示。
如圖2所示的兩個(gè)備用彈簧秤(7)去拉力的等效環(huán)(6)時(shí)，兩個(gè)備用彈簧秤(7)的刻度指示即表示兩個(gè)分力F1、F2的圖示，而游標(biāo)(5)上的刻度即表示了與它們共同作用效果相同的合力的圖示。改變分力F1、F2，合力也隨著改變，但是總能組成一個(gè)平行四邊形。
本實(shí)用新型演示方便，將矢量末端用明顯的線連接起來，可以看出是一個(gè)平行四邊形的鄰邊和對角線，分力改變，合力也改變，使學(xué)生能很容易地總結(jié)出力的平等四邊形法則。
權(quán)利要求1.力的合成演示儀，包括兩個(gè)備用的彈簧秤(7)，其特征在于上述演示儀的主體有一倔強(qiáng)系數(shù)和上述兩個(gè)備用彈簧稱的倔強(qiáng)系數(shù)相同的彈簧(4)，有一導(dǎo)桿(1)從彈簧(4)上穿過，上述彈簧(4)的一端和彈簧支架(2)固定，彈簧(4)的另一端和導(dǎo)桿(1)的中央固定連接，固定點(diǎn)處接有一力的等效環(huán)(6)，導(dǎo)桿(1)的兩端各裝有一滑輪(8)、(9)之間繞有繞線(10)，游標(biāo)(5)騎在導(dǎo)桿(1)的位于彈簧(4)之外至導(dǎo)桿端頭處并和繞于兩滑輪(8)、(9)之間的繞線(10)的一邊，繞線(10)的另一邊通過調(diào)零螺釘(3)固定在彈簧架(2)上。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種力的合成演示儀，由彈簧(4)和穿過它的導(dǎo)桿(1)、彈簧架(2)、和導(dǎo)桿固定的力的等效環(huán)(6)、游標(biāo)(5)、導(dǎo)桿(1)下的兩個(gè)滑輪(8)、(9)組成。游標(biāo)(5)和繞于兩滑輪之間的繞線(10)的一邊連接，繞線(10)另一邊和彈簧架上的調(diào)零螺釘(3)固定，彈簧架和彈簧的一端固定。當(dāng)用兩個(gè)表示力的圖示的彈簧秤(7)去拉力的等效環(huán)時(shí)，彈簧秤上表示了兩個(gè)分力的圖示，游標(biāo)(5)上表示了合力的圖示。改變分力合力也隨著變，可明顯地看出是一個(gè)平行四邊形。結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，能動態(tài)地演示力的合成。
文檔編號G09B23/08GK2248364SQ9522442
公開日1997年2月26日 申請日期1995年10月13日 優(yōu)先權(quán)日1995年10月13日
發(fā)明者張學(xué)成 申請人:張學(xué)成