一种便携式物理力学实验装置的制作方法

本发明涉及物理实验装置领域，特别是一种便携式物理力学实验装置。

背景技术：

在高中物理课程学习当中，需要做许多实验来验证一些定理和猜想，比如验证力的平行四边形法则，探究弹簧和弹簧伸长的关系，研究匀变速直线运动，验证动能定理，验证机械能守恒定理等等，在这些实验当中，现有的一些装置都比较简陋，操作起来不十分方便，因此会产生较大的误差。

在验证力的平行四边形法则的实验当中，课本上给出的以及教师上课演示的实验步骤为：

1.在水平桌面上平放一块方木板，在木板上铺一张白纸，用图钉把白纸固定在方木板上，

2.用图钉把橡皮条的一端固定在板上的a点，在橡皮条的另一端栓上两条细绳，细绳的另一端各系上细绳套。

3.用两个弹簧测力计分别勾住细绳套，互相成角度地拉橡皮条，将结点拉到某一位置o

4.用铅笔描下o点的位置和两条细绳的方向，读出并记录两个弹簧测力计的示数。

5.用铅笔和刻度尺在白纸上从o点沿两条细绳的方向画直线，按一定标度作出两个力f1和f2的图示，并以f1和f2为邻边用刻度尺和三角板作平行四边形，过o点的平行四边形的对角线即为合力f。

6.只用一个弹簧测力计，通过细绳把橡皮条的结点拉到同样的位置o，读出并记录弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按同一刻度用刻度尺从o点作出这个力f^/的图示

比较f^/与用平形四边形定则求出的合力f的大小和方向，看他们在实验误差允许的范围内是否相等。

传统的实验结果存在的误差较大，由于采用橡皮条的拉长，两次同样大小力度的拉伸可能存在不同的拉伸距离，且需要采用人工用铅笔作图，存在误差，且操作较复杂，不够简单方便，步骤较多，为了解决这些问题，本发明设计了一套实验方法，并能进行实验操作的实验装置。

技术实现要素：

为了解决上述存在的问题，本发明提出了以下技术方案，一种便携式物理力学实验装置，本装置可以使得验证力的平行四边形法则的实验操作更加简便更加精确，本发明包括包括装置主体、砝码、砝码盒、单测力计以及双测力计；所述装置主体包括底筐、提手、实验板，所述实验板的一端与所述底筐的一侧活动连接，所述实验板的形状与所述底筐的形状相匹配，所述底筐的内壁上设置有限位块，所述底筐内部且在限位块以下的位置为储物室，所述砝码放置于砝码盒中，所述砝码盒、单测力计和双测力计均放置于储物室中，所述实验板上设置有挂件；

所述双测力计包括固定测力计、活动测力计、挂钩以及量角器，所述量角器包括角度盘以及第一量角臂和第二量角臂，所述第一量角臂为圆柱状，所述第一量角臂的一端和第二量角臂的一端相接，相接处设置有通孔，所述第一量角臂和第二量角臂的另一端分别与角度盘的两端相接，所述角度盘中间设置有滑道，所述滑道的形状与所述角度盘的形状一致，所述第二量角臂与所述滑道相通；

所述固定测力计包括第一挂绳、与所述第一挂绳相连的弹簧、设置在弹簧下端的指针、与弹簧上端相连的吊环以及带刻度盘的外壳，所述第一挂绳贯穿设置在第一量角臂内；

所述活动测力计包括第二挂绳、与所述第二挂绳相连的弹簧、设置在弹簧下端的指针、与弹簧上端相连的吊环以及带刻度盘的外壳，所述第二挂绳的一端穿过所述通孔，另一端穿过滑道，所述第二挂绳能够沿着滑道转动；

所述第一挂绳和第二挂绳的末端相连，且第一挂绳和第二挂绳的末端均连接在挂钩上。

优选的，所述角度盘为圆弧形结构，所述滑道为圆弧形结构。

进一步优选的，所述第一量角臂和第二量角臂之间的角度在120°至180°之间。

优选的，所述砝码上设置有用于与所述挂钩相接的挂环。

在本发明的较佳实施例中，所述砝码盒内设置有若干个用于放置砝码的砝码腔，所述砝码腔的底部均设置有支管，所述砝码盒的底部插接有连通管，所述连通管的一端贯穿砝码盒螺纹连接有气泵，所述支管的一端均与所述连通管连通，所述砝码盒还包括盒盖。

优选的，所述盒盖上设置有密封圈。

本发明的较佳实施例中，所述挂件为挂杆，所述挂杆的数量为两条，所述挂杆上均匀设置有固定块。

在本发明的较佳实施例中，所述挂件为吸盘，吸盘的数量为若干个，所述吸盘上设置有勾环。

优选的，所述实验板的形状为长方形，所述实验板的下表面设置有支撑杆，所述支撑杆的数量为两根，所述支撑杆的一端与实验板的上端相连。

进一步优选的，所述装置本体的下端设置有防滑垫。

本发明的有益效果：

1.本发明通过设置有实验板，挂件以及砝码的配合使用，使得验证力的平行四边形法则定理的实验的操作更加方便；将实验板立起，利用砝码的重力充当合力的效果，使得实验效果更加精确。

2.本发明通过设置有双测力计，且双测力计由活动测力计和固定测力计以及量角器组成，可以非常快速简单准确地读取出角度，从而提高了实验的效率，操作实验更加简洁方便。

3.本发明通过设置有装置主体，该装置主体内巧妙地设置有实验板，实验板的下方形成了一个储物室，所述储物室可以放置实验所需要的其他物品，提手使得本装置携带移动更加方便。

4.本发明操作的验证力的平行四边形法则定理，精确性高，避免了橡皮筋的弹力不同以及作图的误差。

5.本发明具有结构简单，实验操作方便精确，便提易携带等优点。

附图说明

图1是本发明未做实验左视图；

图2是本发明未做实验右视图；

图3是本发明实验过程中的主视图；

图4是本发明的双测力计中的量角器的放大图；

图5是本发明的量角器的滑道的结构示意图；

附图标记：

底筐-1，提手-2，实验板-3，限位块-4，砝码-5，砝码盒-6，砝码腔-601，连通管-602，气泵-603，盒盖-604，支管-605，单测力计-7，双测力计-8，固定测力计-801，第一挂绳-8011，活动测力计-802，第二挂绳-8021，挂钩-803，量角器-804，角度盘-8041，第一量角臂-8042，第二量角臂-8043，滑道-8045，挂件-9，防滑垫-10。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。

实施例1

如图1-5所示，一种便携式物理力学实验装置，包括装置主体、砝码5、砝码盒6、单测力计7以及双测力计8；所述装置主体包括底筐1、提手2、实验板3，所述实验板3的一端与所述底筐1的一侧活动连接，所述实验板3的形状与所述底筐1的形状相匹配，所述底筐1的内壁上设置有限位块4，所述底筐1内部且在限位块4以下的位置为储物室，所述砝码5放置于砝码盒6中，所述砝码盒6、单测力计7和双测力计8均放置于储物室中，所述实验板3上设置有挂件9；所述挂件9为挂杆，所述挂杆的数量为两条，所述挂杆上每条均匀设置有固定块八个。

所述双测力计8包括固定测力计801、活动测力计802、挂钩803以及量角器804，所述量角器804包括角度盘8041以及第一量角臂8042和第二量角臂8043，所述第一量角臂8042为圆柱状，所述第一量角臂8042的一端和第二量角臂8043的一端相接，相接处设置有通孔，所述第一量角臂8042和第二量角臂8043的另一端分别与角度盘8041的两端相接，所述角度盘8041中间设置有滑道8045，所述滑道8045的形状与所述角度盘8041的形状一致，所述第二量角臂8043与所述滑道8045相通；

所述固定测力计801包括第一挂绳8011、与所述第一挂绳8011相连的弹簧、设置在弹簧下端的指针、与弹簧上端相连的吊环以及带刻度盘的外壳，所述第一挂绳8011贯穿设置在第一量角臂8042内；

所述活动测力计802包括第二挂绳8021、与所述第二挂绳8021相连的弹簧、设置在弹簧下端的指针、与弹簧上端相连的吊环以及带刻度盘的外壳，所述第二挂绳8021的一端穿过所述通孔，另一端穿过滑道8045，所述第二挂绳8021可以沿着滑道8045转动；所述角度盘8041为圆弧形结构，所述滑道8045为圆弧形结构。

所述第一挂绳8011和第二挂绳8021的末端相连，且第一挂绳8011和第二挂绳8021的末端均连接在挂钩803上，所述第一量角臂8042和第二量角臂8043之间的角度为120°；

所述砝码5上设置有用于与所述挂钩803相接的挂环。

实施例2

一种便携式物理力学实验装置，包括装置主体、砝码5、砝码盒6、单测力计7以及双测力计8；所述装置主体包括底筐1、提手2、实验板3，所述实验板3的一端与所述底筐1的一侧活动连接，所述实验板3的形状与所述底筐1的形状相匹配，所述底筐1的内壁上设置有限位块4，所述底筐1内部且在限位块4以下的位置为储物室，所述砝码5放置于砝码盒6中，所述砝码盒6、单测力计7和双测力计8均放置于储物室中，所述实验板3上设置有挂件9个；所述实验板3的形状为长方形，所述实验板3的下方一面设置有支撑杆301，所述支撑杆301的数量为两根，所述支撑杆的一端与实验板3的上端相连。

所述双测力计8包括固定测力计801、活动测力计802、挂钩803以及量角器804，所述量角器804包括角度盘8041以及第一量角臂8042和第二量角臂8043，所述第一量角臂8042为圆柱状，所述第一量角臂8042的一端和第二量角臂8043的一端相接，相接处设置有通孔8044，所述第一量角臂8042和第二量角臂8043的另一端分别与角度盘8041的两端相接，所述角度盘8041中间设置有滑道8045，所述滑道8045的形状与所述角度盘8041的形状一致，所述第二量角臂8043与所述滑道8045相通；

所述固定测力计801包括第一挂绳8011、与所述第一挂绳8011相连的弹簧、设置在弹簧下端的指针、与弹簧上端相连的吊环以及带刻度盘的外壳，所述第一挂绳8011贯穿设置在第一量角臂8042内；

所述活动测力计802包括第二挂绳8021、与所述第二挂绳8021相连的弹簧、设置在弹簧下端的指针、与弹簧上端相连的吊环以及带刻度盘的外壳，所述第二挂绳8021的一端穿过所述通孔，另一端穿过滑道8045，所述第二挂绳8021可以沿着滑道8045转动；所述角度盘8041为圆弧形结构，所述滑道8045为圆弧形结构。

所述第一挂绳8011和第二挂绳8021的末端相连，且第一挂绳8011和第二挂绳8021的末端均连接在挂钩803上，所述第一量角臂8042和第二量角臂8043之间的角度为120°；

所述砝码5上设置有用于与所述挂钩803相接的挂环。

本实施例与实施例1不同的是，所述挂件9为吸盘，吸盘的数量为9个，所述吸盘与所述实验板3可吸附可脱开，所述吸盘上设置有勾环。

实施例3

一种便携式物理力学实验装置，包括装置主体、砝码5、砝码盒6、单测力计7以及双测力计8；所述装置主体包括底筐1、提手2、实验板3，所述实验板3的一端与所述底筐1的一侧活动连接，所述实验板3的形状与所述底筐1的形状相匹配，所述底筐1的内壁上设置有限位块4，所述底筐1内部且在限位块4以下的位置为储物室，所述砝码5放置于砝码盒6中，所述砝码盒6、单测力计7和双测力计8均放置于储物室中，所述实验板3上设置有挂件9；所述挂件9为挂杆，所述挂杆的数量为两条，所述挂杆上每条均匀设置有固定块八个。

所述双测力计8包括固定测力计801、活动测力计802、挂钩803以及量角器804，所述量角器804包括角度盘8041以及第一量角臂8042和第二量角臂8043，所述第一量角臂8042为圆柱状，所述第一量角臂8042的一端和第二量角臂8043的一端相接，相接处设置有通孔，所述第一量角臂8042和第二量角臂8043的另一端分别与角度盘8041的两端相接，所述角度盘8041中间设置有滑道8045，所述滑道8045的形状与所述角度盘8041的形状一致，所述第二量角臂8043与所述滑道8045相通；

所述固定测力计801包括第一挂绳8011、与所述第一挂绳8011相连的弹簧、设置在弹簧下端的指针、与弹簧上端相连的吊环以及带刻度盘的外壳，所述第一挂绳8011贯穿设置在第一量角臂8042内；

所述活动测力计802包括第二挂绳8021、与所述第二挂绳8021相连的弹簧、设置在弹簧下端的指针、与弹簧上端相连的吊环以及带刻度盘的外壳，所述第二挂绳8021的一端穿过所述通孔，另一端穿过滑道8045，所述第二挂绳8021可以沿着滑道8045转动；所述角度盘8041为圆弧形结构，所述滑道8045为圆弧形结构。

所述第一挂绳8011和第二挂绳8021的末端相连，且第一挂绳8011和第二挂绳8021的末端均连接在挂钩803上；所述砝码5上设置有用于与所述挂钩803相接的挂环。

本实施例与实施例1不同的是，所述第一量角臂8042和第二量角臂8043之间的角度为180°。

实施例4

一种便携式物理力学实验装置，包括装置主体、砝码5、砝码盒6、单测力计7以及双测力计8；所述装置主体包括底筐1、提手2、实验板3，所述实验板3的一端与所述底筐1的一侧活动连接，所述实验板3的形状与所述底筐1的形状相匹配，所述底筐1的内壁上设置有限位块4，所述底筐1内部且在限位块4以下的位置为储物室，所述砝码5放置于砝码盒6中，所述砝码盒6、单测力计7和双测力计8均放置于储物室中，所述实验板3上设置有挂件9；所述挂件9为挂杆，所述挂杆的数量为两条，所述挂杆上每条均匀设置有固定块8个。

所述双测力计8包括固定测力计801、活动测力计802、挂钩803以及量角器804，所述量角器804包括角度盘8041以及第一量角臂8042和第二量角臂8043，所述第一量角臂8042为圆柱状，所述第一量角臂8042的一端和第二量角臂8043的一端相接，相接处设置有通孔8044，所述第一量角臂8042和第二量角臂8043的另一端分别与角度盘8041的两端相接，所述角度盘8041中间设置有滑道8045，所述滑道8045的形状与所述角度盘8041的形状一致，所述第二量角臂8043与所述滑道8045相通；

所述固定测力计801包括第一挂绳8011、与所述第一挂绳8011相连的弹簧、设置在弹簧下端的指针、与弹簧上端相连的吊环以及带刻度盘的外壳，所述第一挂绳8011贯穿设置在第一量角臂8042内；

所述活动测力计802包括第二挂绳8021、与所述第二挂绳8021相连的弹簧、设置在弹簧下端的指针、与弹簧上端相连的吊环以及带刻度盘的外壳，所述第二挂绳8021的一端穿过通孔，另一端穿过滑道8045，所述第二挂绳8021可以沿着滑道8045转动；所述角度盘8041为圆弧形结构，所述滑道8045为圆弧形结构。

所述第一挂绳8011和第二挂绳8021的末端相连，且第一挂绳8011和第二挂绳8021的末端均连接在挂钩803上，所述第一量角臂8042和第二量角臂8043之间的角度为120°；

所述砝码5上设置有用于与所述挂钩803相接的挂环。

本实施例是在实施例1的基础上做了进一步改进，所述装置本体的下端设置有防滑垫10,防滑垫10采用橡胶制成。

实施例5

如图1所示，本实施例是在实施例4的基础上做了进一步优化，具体是对砝码盒6的改进，所述砝码盒6内设置有若干个砝码腔601，所述砝码腔601的形状和所述砝码5的形状相匹配，所述砝码腔601的底部均设置有支管605，所述砝码盒6的底部插接有连通管602，所述连通管602的一端贯穿砝码盒6螺纹连接有气泵603，所述支管605的一端均与所述连通管602连通，所述砝码盒6还包括盒盖604，所述盒盖604上设置有密封圈，所述装置主体还设置有盖子，盖子和所述底筐1相匹配。

使用时，首先，打开盖子，拉起挂件将实验板3拉起，保证实验板3呈竖直状态，然后将支撑杆301打开抵在底筐1内壁上的限位块4上，这样支撑杆301就可以保证实验板3的位置的固定和稳定。

然后，拿出砝码盒6，打开气泵603，气泵603向砝码盒6内通入空气后，打开砝码盒6的盒盖604，拿出一个砝码5。

再然后，拿出单测力计7，单测力计7采用精确的弹簧测力计即可，采用单测力计7测出一个砝码5的重量，记住这个重力的大小f，然后拿出双测力计8，将固定测力计801的上端的吊环挂在挂杆的一处，且保证吊环卡箍在挂杆的一个固定块上，保证固定测力计801的稳定，然后把上一个量好重量的砝码5挂在挂钩803上，再将活动测力计802滑动到一定的角度θ，具体是通过将第二挂绳8021在量角器804的滑道8045内滑动，可以通过量角器804直接确定第一挂绳8011和第二挂绳8021之间的夹角，这个夹角即是固定测力计801和活动测力计802的夹角，然后保证这个夹角不变，将活动测力计802上端的吊环挂在挂杆的合适的位置上，并且吊环卡箍在挂杆的一个固定块上，然后分别读出固定测力计801和活动测力计802的读数f1和f2。

接着，可以将双测力计8收回，将单测力计7和双测力计8放回到底筐1的储物室中，将砝码5放入砝码盒6的砝码腔601内，然后盖上盒盖604，保证密封住，然后开启气泵603，气泵603将砝码腔601内的空气通过支管605和连通管602排出，这样可以防止砝码5与空气接触氧化，再将砝码盒6放回至砝码腔601内。

最后，在误差范围内，主要是弹簧测力计的误差，验证力的平行四边形法则的正确性，具体是通过计算并验证公式f²＝f1²+f2²+2f1f2cosθ的正确性。

上述实施例仅描述现有设备最优使用方式，而运用类似的常用机械手段代替本实施例中的元素，或者上述技术方案的组合均落入保护范围。