一种力的分解教学演示装置的制作方法

本实用新型涉及一种物理教学用具，具体地说是一种力的分解教学演示装置。

背景技术：

学生们在学习书本知识时，辅助于教学教具和实验装置，对加深所学知识的理解和掌握是有极大帮助的，尤其是对初次接触学习物理关于力的分解相关知识的学生来说，物理随堂实验装置是非常必须的。而在现有的物理教学中，就缺少这样的物理随堂实验装置，老师要么完全依靠书本知识进行教学，要么自己制作一些不规范的自制物理教具来帮助学生理解物理知识，无论是教具的可靠性以及实际的教学目的都达不到理想的效果。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题，是提供一种力的分解教学演示装置，能够解决现有技术中所存在的上述问题。

本实用新型为实现上述目的，通过以下技术方案来实现：

一种力的分解教学演示装置，包括底座和固定于所述底座上的背板，所述背板的一个平面从上至下依次固定有重块舱、角度传感器以及显示屏，所述重块舱内配置有X向受力传感器、Y向受力传感器以及重块，所述X向受力传感器设置于所述重块舱和所述背板相邻的一个侧壁与所述重块相对应的侧壁之间，所述Y向受力传感器设置于所述重块舱底壁与所述重块底部之间，所述重块舱下端固连有重块舱销轴，所述重块舱销轴贯穿于所述背板且与装配于所述背板另一个平面上的传动机构固连，所述传动机构与装配于所述背板上的驱动机构连接，所述背板或所述底座上还固定有线路控制板和电池组，所述线路控制板通过导线组与所述电池组、所述显示屏以及各个传感器连接。

根据本实用新型实施例的一种力的分解教学演示装置，通过设置底座、背板，在背板的一面集成重块舱、重块、显示屏、传感器，在背板的另一侧集成传动机构、驱动机构以及线路控制板、电池组、导线组等，充分利用了背板两侧的空间，其整体结构紧凑。在进行教学演示时，调整驱动机构通过传动机构带动重块舱转动，并通过传感器检测受力将结果经线路控制板处理后显示在显示屏上。其操作简单，并可直观体现实验过程。因此，本实用新型可达到理想的教学目的。

作为限定，所述重块舱销轴与所述重块舱之间固连有加强板，所述加强板为三条，三条所述加强板分别自所述重块舱销轴延伸至所述重块舱底面的两个端部以及中间位置。

作为另一种限定，所述背板上还设置有限位销，所述限位销在所述背板上的高度高于所述重块舱销轴低于所述重块舱的初始竖直位置的底面，且所述限位销靠近于连接在所述重块舱底面一个端部的加强板。

作为另一种限定，所述显示屏包括X向受力显示屏、Y向受力显示屏以及旋转角度显示屏，所述X向受力显示屏、Y向受力显示屏以及旋转角度显示屏并排安装于显示屏框架中，所述显示屏框架与所述背板粘贴固定。

作为另一种限定，所述传动机构包括与所述重块舱销轴固连的从动齿轮以及和所述从动齿轮啮合的主动齿轮。所述从动齿轮的外径大于所述主动齿轮的外径。

作为更进一步的限定，所述从动齿轮（711）与所述主动齿轮（712）的传动比在5与8之间。

作为限定，所述驱动机构包括操纵摇臂轴、摇臂连接板以及摇臂手柄，所述主动齿轮与所述操纵摇臂轴的中部固连，所述操纵摇臂轴的一个端部与所述背板通过轴承连接且另一个端部与所述摇臂连接板的一个端部固连，所述摇臂连接板的另一个端部与所述摇臂手柄固连。

作为另一种限定，所述导线组包括传感器导线和显示屏导线，所述线路控制板固定在所述背板的另一个平面上并通过所述传感器导线和所述显示屏导线分别与各个传感器以及所述显示屏连接。

作为更进一步的限定，所述电池组固定在所述背板另一个平面所对应的所述底座上，所述导线组还包括供电导线，所述线路控制板通过所述供电导线与所述电池组连接。

本实用新型由于采用了上述的结构，其与现有技术相比，所取得的技术进步在于：

（1）本实用新型能够演示力的分解教学内容，通过采集纵向受力传感器信号、横向受力传感器信号，及倾斜角度传感器信号，经线路控制板的ECU进行处理并最终显示在显示屏上，通过动态操纵摇臂轴，实现倾斜角度的改变，并动态显示受力及角度信息，生动形象的展示出力的分解过程，让学生更加深刻的理解教学内容和提升学习效果。

（2）本实用新型在背板的一面集成重块舱、重块、显示屏、传感器，在背板的另一面集成传动机构、驱动机构以及线路控制板、电池组、导线组等，充分利用了背板两侧的空间，其整体结构紧凑，很好的利用了背板的现有空间，集成度高，携带方便且易操作。

综上，本实用新型结构简单，能够满足物理教学需求，并能达到很好的教学效果。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。

图1为本实用新型实施例所述的整体结构一个方向的结构示意图；

图2为本实用新型实施例所述的整体结构又一个方向的结构示意图；

图3为本实用新型实施例所述的重块舱的结构示意图。

在附图中：1、背板；2、底座；3、重块舱；311、加强板；312、重块舱销轴；321、 X向受力传感器；322、Y向受力传感器；323、角度传感器；4、重块；5、限位销；6、显示屏； 611、X向受力显示屏；612、Y向受力显示屏；613、旋转角度显示屏；7、传动机构；711、从动齿轮；712、主动齿轮；8、驱动机构；811、操纵摇臂轴；812、摇臂连接板；813、摇臂手柄；9、线路控制板；10、电池组；11、导线组；111、传感器导线；112、显示屏导线；113、供电导线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本实用新型。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。

如图1、图2、图3所示，根据本实用新型实施例的力的分解教学演示装置，包括底座2和固定于所述底座2上的背板1，所述背板1的一个平面从上至下依次固定有重块舱3、角度传感器323以及显示屏6，所述重块舱3内配置有X向受力传感器321、Y向受力传感器322以及重块4，所述X向受力传感器321设置于所述重块舱3和所述背板1相邻的一个侧壁与所述重块4相对应的侧壁之间，所述Y向受力传感器322设置于所述重块舱3底壁与所述重块4底部之间，所述重块舱3下端固连有重块舱销轴312，所述重块舱销轴312贯穿于所述背板1且与装配于所述背板1另一个平面上的传动机构7固连，所述传动机构7与装配于所述背板1上的驱动机构8连接，所述背板1或所述底座2上还固定有线路控制板9和电池组10，所述线路控制板9通过导线组11与所述电池组10、所述显示屏6以及各个传感器连接。

在本实用新型中，通过底座2放置于演示桌面上，背板1固定于底座2上，显示屏6、重块舱3、传动机构7、驱动机构8、线路控制板9等部件固定于背板1上，并通过固定于底座2上的电池组10为系统供电。实验时，调节驱动机构8带动传动机构7实现重块舱3的角度变化，此时安装于重块舱3内的X向受力传感器321、Y向受力传感器322检测受力，通过安装于背板1上的旋转角度传感器323检测重块舱3旋转角度，并将结果通过线路控制板9的处理后显示在显示屏6上达到演示效果。

进一步地，如图1、图3所示，所述重块舱销轴312与所述重块舱3之间固连有加强板311，所述加强板311为三条，三条所述加强板311分别自所述重块舱销轴312延伸至所述重块舱3底面的两个端部以及中间位置。

在本实用新型的实施例中，重块舱3采用板材焊接方式成型，下部设置三处加强板311，通过加强板311与重块舱销轴312连接，重块舱销轴312穿过背板1与传动机构7连接，并随其转动，因此，三处加强板311的设计保证了重块舱整体结构强度及整套机构的工作可靠性。

进一步地，如图1所示，所述背板1上还设置有限位销5，所述限位销5在所述背板1上的高度高于所述重块舱销轴312低于所述重块舱3的初始竖直位置的底面，且所述限位销靠近于连接在所述重块舱3底面一个端部的加强板311

本实用新型的实施例中，限位销5固定于背板1上，且限位销5在背板上的水平高度高于重块舱销轴312且低于重块舱3初始竖直位置的底面，同时为了达到可靠的限位功能，限位销5应靠近于连接在重块舱3底面一个端部的加强板311，这样在重块舱3旋转角度过大时，可通过加强板311与限位销5接触，以防止重块舱舱体倾斜过大，导致重块4跌落，导致实验失败。

进一步地，如图1所示，所述显示屏包括X向受力显示屏611、Y向受力显示屏612以及旋转角度显示屏613，所述X向受力显示屏611、Y向受力显示屏612以及旋转角度显示屏613并排安装于显示屏框架中，所述显示屏框架与所述背板1粘贴固定。

这样，显示屏6由X向受力显示屏611、Y向受力显示屏612、旋转角度显示屏613组成，三块显示屏通过显示屏框架粘接于背板1上，同时通过显示屏导线112穿过背板1与线路控制板9连接，分别显示X向受力分解数值、Y向受力分解数值和重物舱旋转角度数值，如此，三个数值分别显示在三块显示屏上，实验效果更加直观。

进一步地，如图2所示，所述传动机构7包括与所述重块舱销轴312固连的从动齿轮711以及和所述从动齿轮711啮合的主动齿轮712。所述从动齿轮711的外径大于所述主动齿轮712的外径。

优选地，所述从动齿轮711与所述主动齿轮712的传动比在5与8之间。

在本实用新型的实施例中，从动齿轮711固定于重块舱销轴312且与主动齿轮712啮合，主动齿轮712与驱动机构8连接，当驱动机构8带动主动齿轮712转动时，与主动齿轮712啮合的从动齿轮711随之转动，进而通过重块舱销轴312控制重块舱3进行旋转，为了实现更好的操纵和便捷的控制，本实用新型将从动齿轮711与主动齿轮712的传动比设置在5与8之间，这样，在主动齿轮712转动时，从动齿轮711转动速度较小，如此可方便对重块舱3的旋转角度进行控制，便于学生进行观察。

优选地，如图2所示，所述驱动机构8包括操纵摇臂轴811、摇臂连接板812以及摇臂手柄813，所述主动齿轮712与所述操纵摇臂轴811的中部固连，所述操纵摇臂轴811的一个端部与所述背板1通过轴承连接且另一个端部与所述摇臂连接板812的一个端部固连，所述摇臂连接板812的另一个端部与所述摇臂手柄813固连。

这样，驱动机构由操纵摇臂轴811、摇臂连接板812以及摇臂手柄813组成，实验时，手动操纵摇臂手柄813即可通过摇臂连接板812、操纵摇臂轴811带动齿轮组动作，进而实现控制重块舱3的旋转角度。

优选地，如图2所示，所述导线组包括传感器导线111和显示屏导线112，所述线路控制板9固定在所述背板1的另一个平面上并通过所述传感器导线111和所述显示屏导线112分别与各个传感器以及所述显示屏6连接。

进一步地，如图2所示，所述电池组10固定在所述背板1另一个平面所对应的所述底座2上，所述导线组11还包括供电导线113，所述线路控制板9通过所述供电导线113与所述电池组10连接。

这样，线路控制板9固定在所述背板1的另一个侧面上，电池组10固定在背板1另一个平面所对应的底座2上，线路控制板9通过导线组11与显示屏6、电池组10以及各传感器相连接，如此，导线组的布置更加简单方便，线路走向更加清晰，在实验时线路控制板9、电池组10、导线组11均不在学生视野范围内，更进一步保证了实验效果。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所做出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。