专利名称：力学实验盒的制作方法
技术领域：
这个力学实验盒是一种初中力学微型组合实验仪器装置，现有的陕西师大何瑞林付教授为主研究生产的“力学组合教具”每套价值千元左右，它是专用装箱里，装有各种大、小、长、短、厚、薄不同规格的元件上百种之多，加上外配件，重量数十公斤，不易推广普及到每一个学生，加之，现有力学演示实验装置。有些比较简单，却没有规范要求，易被忽视。
力学实验盒的目的，是提供一种满足规范要求又易于普及到每个学生，以培养学生动手能力的力学微型组合实验装置。
力学实验盒，主要由既是装箱又是实验插板的盒子图1，带有实心插器的活动立架杆图2，可拆、可装的多功能大轮图3，可拆可装的多功能小轮图4，杠杆力臂指示图5以及可以当做砝码的几个小元件组成。
图1是一个长18cm、宽14cm、厚6cm的盒子，等高的盒盖41、盒底42、其上制有等距插孔1－－40、46－－85，盒子结合处的一侧是两只合页43、44，对应另一侧是一付挂扣45，该盒子内装有图2、图3、图4、图5等器件，图2是带有实心插器的活动立架杆，(拆下实心插器反向放置可当做滑车、滑块和一个砝码)，图3是周边有槽，多功能可拆、装的大轮，该大轮中心有轴孔94，大轮中部可抽出直板条96，直板条96、正面上缘制有杠杆的刻度97－－104，下缘制有直尺的刻度，它可分别当作杠杆臂，直尺和天平梁使用。直板条96的背面，上、下缘在大轮中部可任意抽动，与大轮背面结合处组成计算尺的刻度108，大轮上半轮93，可当半园仪使用，下半轮107在直板条96作为天平梁、杠杆臂使用时，可当作调节平衡的游码水平移动，完整的大轮吊挂在图2的活动立架杆上，从穿线孔109穿好线可当滑轮使用，再在完整大轮的两个定轴95上固定一个图4的小轮，可当轮轴使用，完整的大轮也可以作为滚轮，测曲线的长度，也可当做待测直径的物体。
图4是周边有槽112中心有轴孔110，多功能的小轮，在三个穿线孔113里，任意一个中穿好线，可当滑轮使用，三个穿线孔113、穿好三根线，可作为吊盘。两个小轮和图3的大轮配合、可装成滑轮组。小轮中心轴孔110和图3中大轮中心轴孔94套合，小轮两轴孔111套在大轮上固定轴孔95上，组成轮轴。
图5是杠杆臂指示仪，作杠杆实验时，将轴孔114和大轮中的直板条96上的杠杆支点孔105、套在同轴上指针117和两臂115，在支点孔105固定，指针117和活动立架杆的立杆平行，其次盒内还装有小弹簧秤一个，永磁铁一个，三角板一个，小锥体一个，以上四个小件，连同图3中大轮的两个半轮，图2中带实心插器的活动立架杆的实心插器，立架杆和图4小轮等。每件都有一定的质量，也可作为砝码使用。实验时，先把盒子打开，取出所需要的元件，合上盒子，在盒盖上安装。本实验盒子不需要外加任何部件，即可分别做出初中物理课本力学部分的25套实验，例如长度的测量，园锥高的测量，园球直径的测量、金属丝直径的测量、曲线长度的测量，一张纸厚度的测量，正确使用刻度尺，园的周长和直径的测量，天平的简单构造，用天平测固体的质量，用天平测液体的质量，磁力，带电体吸收小物体，重垂线的应用，弹簧秤、弹簧秤测力、弹簧秤测浮力，二力平衡的条件。摩擦力的实验，杠杆的平衡条件，定、动滑轮及滑轮组的实验，轮轴的实验，半园仪的应用，直尺画园，计算尺的应用、斜面实验等。
力学实验盒和现有同类实验装置相比，有以下特点1.本实验盒使同类实验装置微型化、规范化。每盒装置可分别做25套力学简单实验，造价20元左右，易于普及推广到每个学生自己购买，自己操作。2 本实验盒不仅提供实验装置，同时，提供画角、画园、画直线的工具，以及计算的手段(计算尺)。3.本实验盒较巧妙的把滑轮是杠杆的变形，天平是等臂的杠杆，轮轴是不同滑轮的叠加，以及当杠杆非水平平衡时，杠杆的两个臂，两个力的作用线等知识难点、内含关系，同时直观作出解释。4 本实验盒仅有图1、2、3、4、5等种主要元件，却能多次重复使用完成25套实验。
图1 既是装箱又是实验插板的盒子外形。1－40是盒盖的插孔，46－－85是盒底的插孔，41和42是对称的盒盖和盒底，43和44是盒子后面结合处的两个合页，45是盒子结合处相对应一例的挂扣。
图2 力学实验盒里，带实心插器的活动立架杆取掉立架杆反向放插器可按平衡车或滑块使用，86、87是插器的两个园形插杆，88、89是插器由上向下的两个方形插孔，90、91是两根立架杆，92是立架杆上的横轴。
图3 是周边有槽多功能的大轮，93是具有半园仪刻度的半轮，94是大滑轮上的中心轴孔，95是大滑轮上固定小轮时的两个定轴，96是可抽动的直板条正面上缘杠杆刻度，下缘直尺刻度，97－－104均为不同位置的杠杆钩码挂孔或者是画园时的铅笔位孔，105杠杆支点孔或转动园心，106是大滑轮周边的线槽，107是大滑轮的另半轮，当直板条96按杠杆，天平的横梁使用时它可作为游码，108是可抽动的直板条背面计算尺刻度，109是大 轮周边穿线孔。
图4 周边有槽多功能的小轮，110是小轮中心轴孔，111是小轮固定在大滑轮时的两个固定孔。该孔内壁含弹簧片，112是小轮周边的线槽，113是小轮周边的穿线孔。
图5 是杠杆力臂指示仪，114是力臂指示仪上的中心轴孔，115是力臂指示仪上的两个力臂，116是力臂指示仪两个力的作用线，117是指针。
实施例1 杠杆的平衡条件实验，实验时，先把实验盒打开，取出所需器件，合上盒子，显示盒盖上的插孔1┄40，把图2里实心插器的园形插杆86、87，插入插孔1┄40的任意两个孔中固定，把两根立架杆90、91，由上向下分别插入实心插器上的方形槽孔88、89，把图3里大 轮中部，直板条96抽出，使图2里的立架横轴92，穿入直板条96上的轴孔105，同时，穿入图5里杠杆力臂指示仪中心轴孔114，使直板条96上的杠杆刻度既向上又向读者，而后，将立架横轴92架固在两根立架杆90、91上端，再把大 轮上的另半轮107，由直板条96的下缘抽合口插入，以调节杠杆平衡，用图4里的小轮做为砝码和直板条96上的挂孔97、98、99、100、101、102、103、104进行实验，特别注意的是，当杠杆在非水平位置平衡时，杠杆力臂指示仪即直观的指出杠杆的两个力臂115，两个力的作用线116。
实施例2 轮轴实验，实验时，先把实验盒打开，取出所需的器件，合上盒子，显示盒盖插孔1－－40，把图2里的实心插器的园形插杆86、87，插入插孔1－－40的任意两个孔中固定，把两根立架杆90、91由上向下分别插入实心插器上的方形槽孔88、89，把图4小轮上的两个固定孔111，套固在图3里大滑轮的两个固定轴95上，接着分别在大 轮的穿线孔109和小轮相对应的穿线孔113，各穿卡一根线卡住线段打节一端、大、小轮将线段自由端反向缠绕，给自由端各挂上按要求比例的砝码，使图2里的支架横轴92，同时穿入大 轮中心轴孔94和小轮中心轴孔110，而后，将支架横轴92，架固在两根立架杆90、91上端，即组成轮轴实验装置，以进行轮轴实验，要注意的是，本实验装置，巧妙的显示滑轮是杠杆的变形，轮轴是滑轮的叠加，这一知识难点。
实施例3 用天平测物体质量的实验，实验时，先把实验盒打开，取出所需器件，合上盒子，显示盒盖上的插孔1－－40，把图2里的实心插器的园形插杆86、87插入，插孔1－－40的任意两个孔中固定，把两根立架杆90、91由上向下分别插入实心插器上的方形槽孔88、89，把图3里大 轮中部直板条96抽出，使图2里的支架横轴92，穿入直板条96上的轴孔105，同时穿入图5里天平平衡指示仪的中心轴孔114，使直板条96上杠杆刻度既向上又向读者，而后将支架横轴92，架固在两根立架杆90、91上端，再把大 轮另半轮107，由直板条96的下缘抽合口插入，用图4里的小轮穿好三根线，组成吊盘两个，分别挂吊在直板条96两端等距位置处，这时，左右抽动大轮另半轮107以调整天平平衡。接着把具有一定质量的物体当作砝码，进行测物体质量的实验，要注意的是本实验不仅学习使用天平的知识，同时直观的突破，天平就是一种等臂的杠杆装置这一知识难点。
权利要求1.一种多具组合和一具多用的力学实验盒，其特征在于一个等高的盒盖和盒底，在盒盖和盒底上的相对应位置制有等距插孔，盒内装有一个周边有槽、中心有轴孔、轴孔两侧等距处各有一个固定轴的大轮，二个周边有槽，沿槽边同侧有三个等距卡口线孔的小轮，一个杠杆指示仪。
2.如权利要求1所述的力学实验盒，其特征在于大轮的中部有一个中心有轴孔、可任意抽动的直板条，它与大轮背面结合处组成计算尺刻度、它与大轮正面结合处的上缘制有直尺刻度、刻度内侧有一排等距插铅笔孔或叫砝码的挂孔。下缘制有杠杆刻度，在制有直尺刻度的大轮正面半轮周边还制有半园仪刻度，背面周边制有卡口线孔。
3.如权利要求1所述的力学实验盒，其特征在于小轮中心轴孔与大轮中心轴孔同心，小轮中心轴孔两侧的两个轴孔与大轮中心轴孔两侧的两个固定轴套合。
4.如权利要求1所述的力学实验盒，其特征在于盒子和盒内所装器件是木制，金属制、塑料制、玻璃制，以上材料混合制。
专利摘要力学实验盒是一种微型力学组合实验装置，它是一个既是装箱，又是实验插板的盒子，盒内装有周边有槽多功能的大轮，小轮、活动立架杆和实心插器等，实验时，可多次重复拆装组成25套力学实验，巧妙地把滑轮是杠杆的变形，天平是等臂的杠杆，轮轴是直径成比例的滑轮的叠加，以及杠杆非水平平衡时，杠杆的两个臂，两个力的作用线等知识难点、内含关系、直观的作出解释，它不仅提供实验装置，还提供画角、画圆、画直线的工具和计算手段。
文档编号G09B23/08GK2090561SQ9020903
公开日1991年12月11日 申请日期1990年6月19日 优先权日1990年6月19日
发明者陈养辉 申请人:陈养辉