一种杠杆平衡条件实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及教具设备领域，具体为一种杠杆平衡条件实验装置；包括力矩盘，绕力矩盘中心设有同心圆刻线，同心圆刻线上设有一个以上的第一挂点，力矩盘上设有与同心圆相切的竖向刻线，在该竖向刻线上设有一个以上的第二挂点；本实用新型专利技术的有益技术效果是：1、通过将力矩盘分割为多个组件并展开杠杆平衡实验，帮助学生理解到力矩盘的本质也是一个杠杆；2、操作简单，误差小，能够形象展示力臂是支点到力的作用线的距离这一概念，在多次演示中帮助学生逐步建立力臂的概念。逐步建立力臂的概念。逐步建立力臂的概念。

【技术实现步骤摘要】
一种杠杆平衡条件实验装置


[0001]本技术涉及教具设备领域，具体为一种杠杆平衡条件实验装置。

技术介绍

[0002]从学科的角度而言，杠杆是一种简单机械，从认知的角度而言，杠杆是一种模型，杠杆模型的五要素包括：支点、动力、阻力、动力臂和阻力臂，但对于刚接触物理的学生来说，杠杆这一概念还是比较抽象，尤其是如何帮助学生认清力臂的概念历来成为杠杆学习中的难点。
[0003]若老师仅仅通过书本和视频的讲解解释力臂概念，会使学生对杠杆原理的理解不深，学生无法体会到引入力臂概念的必要性，因此常会利用一些辅助教具进行杠杆平衡实验，通过观察、学习杠杆平衡条件实现掌握力臂概念的目的。其中，常见的辅助教具包括：1、水平杠杆尺和异形杠杆尺；2、力矩盘。
[0004]但上述方法均存在一些问题，不能很好的帮助学生建立力臂概念：
[0005]教具1，如图1，学生在使用水平杠杆尺调节杠杆水平平衡时，两边的钩码或弹簧秤作用力方向始终必须是竖直方向，杠杆上的作用力方向总是与杠杆垂直，杠杆上的长度示数即为力臂值，因此可以从杠杆尺上直接读出力臂，但这容易让学生误认为力臂是支点到力的作用点的距离，形成错误理解。使用异形杠杆尺时，则存在调节平衡难，操作不方便，多次实验结果误差大的缺陷。另外对于刚接触杠杆的初中生来说，很难理解影响杠杆平衡的重要因素为力臂，教师通过以往的教具只能直接给出力臂的概念，很难让学生从实验中体会到杠杆多次平衡的因素是力臂没有发生改变。
[0006]教具2，如图2，使用力矩盘时，可以使力的作用点始终位于圆环标线的切线上，通过在同一圆环标线上展示：将一个钩码通过挂绳挂在圆环标线上的一个点上，当拉力作用在圆环标线的另一个点上，且方向沿着圆环标线的切线，当钩码挂绳垂直与圆环标线，力矩盘静止时，拉力与钩码的重力相同，尽管拉力的方向沿着其它点的切线倾斜向上或向下变化，但是力的大小却没有变化，以引导学生找出普遍规律即力矩盘中心到钩码挂绳的垂直距离与力矩盘中心到拉力作用线的垂直距离是相同的，从而认识到力臂的概念。但对于圆环标线以外的点，支点到力的作用线的距离学生不能观察到，就不能很好展示力臂，从而不能形成清晰的表象。
[0007]因此，如何提供一种能够准确、形象展示力臂概念，提高教学效果的杠杆平衡实验演示教具成为了有待解决的技术问题。

技术实现思路

[0008]为解决现有技术中的杠杆平衡实验演示教具存在的操作难度大、误差大、不能形象展示力臂概念的缺陷，提出以下技术方案：
[0009]一种杠杆平衡条件实验装置，包括力矩盘，绕力矩盘中心设有同心圆刻线，同心圆刻线上设有一个以上的第一挂点，力矩盘上设有与同心圆相切的竖向刻线，在该竖向刻线
上设有一个以上的第二挂点。
[0010]较优的，力矩盘包括沿同心圆刻线弦方向平行分割的三个或三个以上的组件，组件与组件之间通过铰链转动连接，组件与组件之间还设有固定连接件。
[0011]较优的，在力矩盘的后侧设有限位支撑架，组件转动后通过固定连接件与限位支撑架连接。
[0012]较优的，还包括与力矩盘相配合并与力矩盘盘面平行的滑轮。
[0013]较优的，滑轮安装在支架上，支架通过转轴与力矩盘的中心转动连接。
[0014]较优的，力矩盘上设有通过力矩盘中心的水平刻线，力矩盘的后部设有平衡螺母。
[0015]较优的，力矩盘上设有沿同心圆刻线弦方向的横向刻线。
[0016]较优的，力矩盘的中心通过转轴转动安装在立柱上，支架转动设置在立柱上。
[0017]本技术的工作原理及使用原理在于：在使用时将力矩盘的中心悬挂在支架上，使力矩盘能够在竖直方向上绕中心旋转。
[0018]演示1：在实验中可以使两个同质量的钩码位于支点(力矩盘中心)的两侧。将一个钩码通过挂绳悬挂在竖向刻线与同心圆相切的切点所在直径的另一端(第一挂点)，并将该第一挂点作为参照点，观察平衡状态。将另一个同质量的钩码通过挂绳悬挂在竖向刻线上的任一第二挂点上，发现第一挂点最终仍在相同位置，与不同第二挂点上的同质量钩码均可以保持平衡；
[0019]演示2：将一个钩码通过挂绳悬挂在竖向刻线与同心圆相切的切点所在直径的另一端(第一挂点)，挂绳垂直向下，与同心圆在该第一挂点的切线方向重合；将挂绳的一端悬挂在另一个第一挂点上，另一端连接拉力计的挂钩并沿着同心圆的切线方向且与挂有钩码的挂绳受力方向相反方向牵引拉绳，观察拉力计的读数，发现读数与钩码的重力相同。
[0020]由此向学生展示杠杆中力臂并非一定是支点(力矩盘中心)到力的作用点的距离，而是支点到力的作用线的距离，通过多次演示帮助学生建立力臂的概念。
[0021]本技术的有益技术效果是：1、通过将力矩盘分割为多个组件并展开杠杆平衡实验，帮助学生理解到力矩盘的本质也是一个杠杆；
[0022]2、操作简单，误差小，能够形象展示力臂是支点到力的作用线的距离这一概念，在多次演示中帮助学生逐步建立力臂的概念。
附图说明
[0023]附图1为现有技术中水平杠杆尺和异形杠杆尺的演示示意图；
[0024]附图2为现有技术中力矩盘的演示示意图；
[0025]附图3为本技术杠杆平衡条件实验装置的一种结构示意图；
[0026]附图4为本技术杠杆平衡条件实验装置的另一种结构示意图；
[0027]附图5为本技术杠杆平衡条件实验装置的侧视结构示意图；
[0028]附图6为本技术中组件后翻折叠的结构示意图；
[0029]附图7为本技术中力矩盘的组装结构示意图；
[0030]附图8为本技术中力矩盘的另一种结构示意图。
[0031]图中：1、力矩盘；2、第一挂点；3、第二挂点；4、滑轮；5、支架；6、组件；7、铰链；8、固定连接件；9、限位支撑架；10、水平刻线；11、竖向刻线；12、横向刻线；13、平衡螺母；14、立
柱；15、挂绳；16、水平杠杆尺；17、异形杠杆尺；18、钩码；19、底座。
具体实施方式
[0032]下面结合附图和具体实施例对本技术一种杠杆平衡条件实验装置进一步说明。
[0033]如图3、图8所示，一种杠杆平衡条件实验装置，包括力矩盘1，绕力矩盘1中心设有同心圆刻线，同心圆刻线上设有一个以上的第一挂点2，力矩盘1上设有与同心圆相切的竖向刻线11，在该竖向切线上设有一个以上的第二挂点3。
[0034]如图3、图4、图5、图6所示，在使用时将力矩盘1的中心悬挂在支架5上，使力矩盘1能够在竖直方向上绕中心旋转。
[0035]演示1：在实验中可以使两个同质量的钩码18位于支点(力矩盘1中心)的两侧。将一个钩码18通过挂绳15悬挂在竖向刻线11与同心圆相切的切点所在直径的另一端(第一挂点2)，并将该第一挂点2作为参照点，观察平衡状态。将另一个同质量的钩码通过挂绳15悬挂在竖向刻线11上的任一第二挂点3上，发现第一挂点2最终仍在相同位置，与不同本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种杠杆平衡条件实验装置，其特征在于，包括力矩盘(1)，绕力矩盘(1)中心设有同心圆刻线，同心圆刻线上设有一个以上的第一挂点(2)，力矩盘(1)上设有与同心圆相切的竖向刻线(11)，在该竖向刻线(11)上设有一个以上的第二挂点(3)。2.如权利要求1所述的一种杠杆平衡条件实验装置，其特征在于，力矩盘(1)包括沿同心圆刻线弦方向平行分割的三个或三个以上的组件(6)，组件(6)与组件(6)之间通过铰链(7)转动连接，组件(6)与组件(6)之间还设有固定连接件(8)。3.如权利要求2所述的一种杠杆平衡条件实验装置，其特征在于，在力矩盘(1)的后侧设有限位支撑架(9)，组件(6)转动后通过固定连接件(8)与限位支撑架(9)连接。4.如权利要求1至3中任一权利要求所述的一种杠杆平衡条件实验装置，其特征在于，还包括与力矩盘(1)相配合并与力矩盘(1)盘面平行的滑轮(4)。5.如权利要求4所述的一种杠杆平衡条件实验装置，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄健梅，申立丽，陈超，黎鑫，
申请(专利权)人：黄健梅，
类型：新型
国别省市：