智力物理实验儿童积木玩具的使用方法与流程

1.本发明涉及一种物理实验积木玩具的使用方法，特别是一种智力物理实验儿童积木玩具的使用方法。


背景技术：

2.目前，物理实验主要在实验室进行，比较鼓噪无味，如果在安全的条件下，通过儿童在玩积木玩具的过程中做物理实验，不但能提高儿童做物理实验的兴趣，同时也能使儿童在玩的过程中学习到鼓噪的物理知识；一种能让儿童学习到物理知识的智力物理实验儿童积木玩具的使用方法，已成儿童玩以及学习物理知识的需要。


技术实现要素：

3.本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种全新的智力物理实验儿童积木玩具的使用方法，用于提高儿童做物理实验的兴趣，以及使儿童在玩积木玩具的过程中学习到鼓噪的物理知识。
4.本发明所采用的技术方案是：智力物理实验儿童积木玩具包括有天平物理实验积木以及杠杠物理实验积木，天平物理实验积木由直杆、支撑座、计量平衡调节座、称盘积木、物件积木以及砝码积木构成；杠杆物理实验积木由直杆、支撑座、物件积木以及砝码积木构成；直杆由多个杠杆积木构成，杠杆积木设有连接凹孔、插接柱、v形槽以及称盘连接孔，连接凹孔与插接柱的轴线相同，v形槽的槽底线为一直线，槽底线与杠杆积木的杠杆中心线垂直，称盘连接孔的轴线与杠杆中心线垂直，称盘连接孔的轴线与v形槽的槽底线垂直，称盘连接孔的轴线与v形槽的槽底线在同一垂直面上；使用时，利用杠杆积木的连接凹孔以及插接柱将多个杠杆积木插接在一起，构成直杆；支撑座包括有三角形柱积木以及方形积木；三角形柱积木设有指针孔，指针孔与三角形柱积木的底面平行，指针孔与三角形柱积木的顶角线平行，三角形柱积木的底面设有插孔，插孔的轴线与指针孔轴线垂直；方形积木的上表面设有插柱，插柱的中心线与方形积木的上表面垂直；使用时，利用方形积木的插柱与三角形柱积木的底面的插孔插接在一起，构成支撑座；计量平衡调节座由平行座积木、计量尺柱积木、调节码积木、平行柱积木、平行调节指针、左调节栓积木以及右左调节栓积木构成；平行调节指针由连接插棒与校对针构成，连接插棒与校对针互为90
°
角；平行座积木设有计量尺插孔、平行柱插孔、调节孔以及平行座插柱，平行座插柱位于计量尺插孔、平行柱插孔以及调节孔的下方，平行座插柱设于平行座积木的座底面，计量尺插孔位于槽底线垂直面的右边，平行柱插孔位于槽底线垂直面的左边；计量尺柱积木设有右连接柱，平行柱积木设有左连接柱，左调节栓积木设有左调节柱，右调节栓积木设有右调节柱；作为天平积木使用时，计量平衡调节座安装于直杆的中间的杠杆积木，该杠杆积木安装于支撑座的三角形柱积木的顶角线上；称盘积木设有盘凸柱，物件积木设有多种，砝码积木设有多个，砝码积木设有不同
的重量，砝码积木设有重量标示，砝码积木的重量根据需要设置，制造砝码积木时用标准的天平称过砝码积木后，并将重量标示在砝码积木上；直杆作为天平物理实验积木使用时，称盘积木设有两个，分别设于直杆的两端，直杆左端的称盘积木用于放物件积木，直杆右端的称盘积木用于放砝码积木。
5.杠杆积木、支撑座、计量平衡调节座、称盘积木、物件积木以及砝码积木构成由木质或者塑料制造，为了环保循环重复使用材料，木质材料设有边角料，或者，塑料采用无毒无害的循环使用材料。
6.为了通过积木玩具增加儿童学习物理知识的兴趣，通过积木构成天平以及杠杆，让儿童学习掌握天平的结构以及天平的工作原理、杠杆的结构以及工作原理，智力物理实验儿童积木玩具的使用方法包括有天平物理实验积木的使用方法以及杠杠物理实验积木的使用方法；智力物理实验儿童积木玩具作为天平物理实验积木使用时，其使用方法包括有天平物理实验积木搭制以及天平物理实验；天平物理实验积木搭制流程是：天平秤杆搭制
→
天平支撑座搭制
→
计量平衡调节座搭制
→
天平组装，其具体流程如下：天平秤杆搭制：先将一个杠杆积木的插接柱与另一个杠杆积木的连接凹孔插接，利用多个杠杆积木相互插接构成一条杠杠，利用该条杠杠构成天平秤杆，同时使每个杠杆积木的v形槽的朝向一致，利用该杠杠作为天平秤杆使用；为了达到使天平秤杆平衡的目的，构成天平秤杆的杠杆积木的数量为单数；然后将两个称盘积木的盘凸柱分别与杠杠两端的杠杆积木的称盘连接孔插接；天平支撑座搭制：将方形积木的插柱插入三角形柱积木的底面的插孔，然后将计量平衡调节座的平行调节指针的连接插棒插入三角形柱积木的指针孔，再将平行调节指针的校对针调节到与三角形柱积木的底面垂直；计量平衡调节座搭制：将计量尺柱积木的右连接柱插入平行座积木的计量尺插孔，然后将平行柱积木的左连接柱插入平行座积木的平行柱插孔，再将左调节栓积木的左调节柱插入平行座积木调节孔的左端，以及将右调节栓积木的右调节柱插入平行座积木调节孔的右端；天平组装：天平秤杆搭制、支撑座搭制以及计量平衡调节座搭制完成后，将支撑座放置于水平的桌面，使支撑座的三角形柱积木在方形积木的上面，并使三角形柱积木上的校对针垂直于桌面；然后将计量平衡调节座的平行座积木的平行座插柱与直杆中间的杠杆积木的称盘连接孔插接，将计量平衡调节座与天平秤杆连接在一起；计量平衡调节座与天平秤杆连接在一起后，将天平秤杆中间位置的杠杆积木的v形槽放置于支撑座的三角形柱积木的顶角线上，使三角形柱积木的顶角线与杠杆积木的v形槽的槽底线接触，天平组装完毕；天平平衡调节：天平组装完毕后，通过调节左调节栓积木以及右调节栓积木于平行座积木的调节孔的位置，使安装于三角形柱积木的平行调节指针的校对针对准平行座积木上的平衡校对标记，使天平秤杆处于水平状态，天平平衡调节完毕；为了帮助儿童通过实验理解天平的原理，天平物理实验包括有天平重心移动实验、天平秤杆视同无重量的杆实验以及天平秤物实验，具体实验如下：天平重心移动实验：天平平衡调节完毕后，将左端的称盘积木与左端第一个的杠
杆积木分离，然后将该称盘积木的盘凸柱与平衡杠杆左端起第三个的杠杆积木的称盘连接孔插接；在天平积木支点右边称盘积木的重心位置不变的条件下，使在天平积木左边的称盘积木的重心向右移动，左边的称盘积木向支撑座的支点移动后，天平秤杆的右端向下倾斜，天平秤杆的左端向上倾斜，直到天平秤杆的右端与桌面接触为止；通过天平重心移动实验，让儿童明白，经过调平衡后的平衡杠杆，一端将重心向支点移动后，未移动重心的另一端的将下倾；天平杠杆摆动与天平杠杆两端的力矩有关，力矩与力的大小以及力与支点的距离有关；天平杠杆平衡时，平衡杠杆左端的称盘积木到支点的距离与平衡杠杆右端的称盘积木到支点的距离相等，以及左端的称盘积木与右端的称盘积木的重力也是相等的，所以平衡杠杆左端与右端的力矩是大小相等方向相反的，所以平衡杠杆是平衡的；当平衡杠杆左端的称盘积木向支点移动后，平衡杠杆左端的称盘积木到支点的距离减少了，在左端的称盘积木与右端的称盘积木重力不变的条件下，平衡杠杆左端的力矩就小于右端的力矩，因此平衡杠杆的右端向下倾斜；天平秤杆视同无重量的杆实验：在天平重心移动实验的平衡杠杆的右端向下倾斜后，将右端的称盘积木与右端第一个的杠杆积木分离，然后将该称盘积木的盘凸柱与平衡杠杆右端起第三个的杠杆积木的称盘连接孔插接；将右端称盘积木移动到右端起第三个的杠杆积木上后，平衡杠杆重新恢复到平衡状态；通过天平秤杆视同无重量的杆实验，让儿童明白，实验证明：在平衡杠杆平衡的条件下，当支点不变时，天平衡杠杆支点两端的力矩与天平衡杠杆本身无关，而与天平衡杠杆两端受到的重力以及重力与支点的距离有关；因此，在平衡杠杆平衡的状态下，平衡杠杆可视同为无重量的杆；天平秤物实验：进行天平物理实验时，天平平衡调节完毕后，将物件积木放置于天平秤杆左边的称盘积木上，然后将砝码积木放置于天平秤杆右边的称盘积木上，并通过移动调节码积木使平行调节指针的校对针对准平行座积木上的平衡校对标记，利用天平积木称出物件积木的重量；通过儿童玩积木天平玩具，利用积木天平的砝码积木秤出物件积木重量的实验，从而让儿童通过实验理解“在无重量的杆的两端离支点相等的距离处放上相等的重量，它们将平衡”的公理；智力物理实验儿童积木玩具作为杠杆物理实验积木使用时，其使用方法包括有杠杠物理实验积木搭制以及杠杆物理实验；杠杠物理实验积木搭制流程是：杠杆搭制
→
杠杆支撑座搭制，其具体流程如下：杠杆搭制：先将一个杠杆积木的插接柱与另一个杠杆积木的连接凹孔插接，利用多个杠杆积木相互插接构成一条杠杠，利用杠杠构成杠杆，同时使每个杠杆积木的v形槽的朝向一致；杠杆支撑座搭制：将方形积木的插柱插入三角形柱积木的底面的插孔；为了帮助儿童通过实验理解杠杆的原理，通过杠杆利用小重量的砝码积木撬起大重量的物件积木，让儿童明白撬起重物与力矩有关，力矩与力的大小以及力臂的长度有关；杠杆物理实验包括有杠杆省力实验以及杠杆费力实验，具体实验如下：杠杆省力实验：实验第一步，将物理实验积木的杠杆支撑座放于桌面，并使杠杆支撑座的三角形柱积木的的顶角线朝上，然后将由十三个杠杆积木构成的杠杆左边数起第三个杠杆积木的v形槽放到三角形柱积木的顶角线上，再于杠杆左端的杠杆积木放上多个物件积木，杠杆多个物件积木重力的作用下，绕三角形柱积木的顶角线的按逆时针方向摆动，
杠杆的左端与桌面接触时停止；实验第二步，于杠杆右端放上一个砝码积木，在该砝码积木的重力作用下，杠杆右端向下倾斜，杠杆绕三角形柱积木的的顶角线的支点按顺时针方向摆动，杠杆摆动到其的右端与桌面接触时停止；利用长的动力臂能将短的阻力臂的大重物撬起，加长动力臂的长度就可能起到省力的效果；通过实验让儿童明白，砝码积木的重量虽然比多个物件积木的重量小，但重量小于多个物件积木的一个砝码积木也能将多个物件积木撬起，其原因在于杠杆的动力臂大于其阻力臂，阻力臂长度为2.5个杠杆积木的长度，动力臂长度为10.5个杠杆积木的长度，当动力臂的长度大于阻力臂的长度时，就能用小于多个物件积木重量的一个砝码积木将多个物件积木撬起，也就是杠杆省力的原理；杠杆费力实验：实验第一步，将物理实验积木的杠杆支撑座放于桌面，并使杠杆支撑座的三角形柱积木的的顶角线朝上，然后将杠杆左边数起第六个杠杆积木的v形槽放到三角形柱积木的顶角线上，再于杠杆左端的杠杆积木放上与杠杆省力实验数量相同的物件积木，杠杆上述物件积木重力的作用下，绕三角形柱积木的顶角线的按逆时针方向摆动，直到杠杆的左端与桌面接触为止；实验第二步，于杠杆右端放上一个与杠杆省力实验数量相同的砝码积木，杠杆维持在不摆动的状态；通过第二步实验让儿童明白，与杠杆省力实验比较，杠杆的左端放上与杠杆省力实验相同的物件积木，支点向左移动三个杠杆积木后，于杠杆放上与杠杆省力实验相同的砝码积木时，一个砝码积木并不能将多个物件积木撬起；通过实验第二步让儿童明白，当支点向左移动时，相当于动力臂长度变短以及阻力臂延长，即左边的动力矩减少以及阻力矩增加，所以，支点向左移动后，一个砝码积木不能将多个物件积木撬起；实验第三步，继续向杠杆右端放上砝码积木，当杠杆右端由一个加到四个重量相同的砝码积木后，在该四个砝码积木的重力作用下，杠杆右端向下倾斜，杠杆绕三角形柱积木的的顶角线的支点按顺时针方向摆动，直到杠杆的右端被桌面挡住停止为止；通过第三步实验让儿童明白，力矩的大小与力的大小以及力与支点的距离有关，杠杆的摆动与力矩的方向有关；当杠杆左端与支点的距离增加时，杠杆的阻力矩增加；当杠杆右端的砝码积木增加时，杠杆的动力矩增加；砝码积木的重力作为动力时，动力臂摆动力矩的方向为顺时针方向，物件积木的重力作为阻力时，阻力臂摆动力矩的方向为逆时针针方向；当动力矩大于阻力矩时，杠杆按顺时针方向摆动，当阻力矩大于动力矩时，杠杆按逆时针方向摆动。
7.本发明的有益效果是：智力物理实验儿童积木玩具包括有天平物理实验积木以及杠杠物理实验积木，天平物理实验积木包括有直杆、支撑座、计量平衡调节座、称盘积木、物件积木以及砝码积木，杠杆物理实验积木包括有直杆、支撑座、物件积木以及砝码积木；儿童通过积木的搭制以及物理实验，不但学习了天平以及杠杆的结构知识，同时也让儿童在玩积木的过程中提高了做物理实验的兴趣，让儿童在玩积木的过程中学习到鼓噪的物理知识；以及积木玩具利用木质边角料或者废旧无毒无害塑料制造，有利于环境保护。
附图说明
8.图1是智力物理实验儿童积木玩具的结构示意图；图2是图1的俯视图；图3是图1的左视图；图4是杠杆积木结构示意图；
图5是图4的俯视图；图6是三角形柱积木结构示意图；图7是图6的俯视图；图8是计量平衡调节座结构示意图；图9是天平重心移动实验示意图；图10是天平秤杆视同无重量的杆实验示意图；图11是杠杆省力实验示意图；图12是杠杆费力实验示意图；图13是天平右端放重物实验示意图；图14是天平左端放重物实验示意图；图15是天平支点向右移动实验示意图；图16是天平支点向左移动实验示意图。
具体实施方式
9.下面结合附图与具体实施例对本发明进行进一步的说明：如图1所示的智力物理实验儿童积木玩具的结构示意图、图2所示图1的俯视图、图3所示图1的左视图、图4所示的杠杆积木结构示意图、图5所示图4的俯视图、图6的所示的三角形柱积木结构示意图、图7所示的图6的俯视图以及图8所示的计量平衡调节座结构示意图；智力物理实验儿童积木玩具包括有天平物理实验积木1以及杠杠物理实验积木2，天平物理实验积木1由直杆3、支撑座4、计量平衡调节座5、称盘积木6、物件积木7以及砝码积木8构成；杠杆物理实验积木2由直杆3、支撑座4、物件积木7以及砝码积木8构成；直杆3由多个杠杆积木9构成，每个杠杆积木9的结构相同，每个杠杆积木9的材质以及比重相同，杠杆积木9设有连接凹孔10、插接柱11、v形槽12以及称盘连接孔13，连接凹孔10与插接柱11的轴线相同，v形槽12的槽底线15为一直线，槽底线15与杠杆积木9的杠杆中心线14垂直，称盘连接孔13的轴线与杠杆中心线14垂直，称盘连接孔13的轴线与v形槽12的槽底线15垂直，称盘连接孔13的轴线与v形槽12的槽底线15在同一垂直面上；使用时，利用杠杆积木9的连接凹孔10以及插接柱11将多个杠杆积木9插接在一起，构成直杆3；支撑座4包括有三角形柱积木16以及方形积木17；三角形柱积木16设有指针孔18，指针孔18与三角形柱积木16的底面19平行，指针孔18与三角形柱积木16的顶角线20平行，三角形柱积木16的底面19设有插孔21，插孔21的轴线与指针孔18轴线垂直；方形积木17的上表面22设有插柱23，插柱23的中心线与方形积木17的上表面22垂直；使用时，利用方形积木17的插柱23与三角形柱积木16的底面19的插孔21插接在一起，构成支撑座4；计量平衡调节座5由平行座积木24、计量尺柱积木25、调节码积木26、平行柱积木27、平行调节指针28、左调节栓积木29以及右左调节栓积木30构成；平行调节指针28由连接插棒42与校对针43构成，连接插棒42与校对针43互为90
°
角；平行座积木24设有计量尺插孔31、平行柱插孔32、调节孔33以及平行座插柱34，平行座插柱34位于计量尺插孔31、平行柱插孔32以及调节孔33的下方，平行座插柱34设于平行座积木24的座底面35，计量尺插孔31位于槽底线垂直面的右边，平行柱插孔32位于槽底线垂直面的左边；计量尺柱积木25设有右连接柱36，平行柱积木27设有左连接柱37，左调节
栓积木29设有左调节柱38，右调节栓积木30设有右调节柱39；使用时，计量平衡调节座5安装于直杆3的中间的杠杆积木9，该杠杆积木9安装于支撑座4的三角形柱积木16的顶角线20上；称盘积木6设有盘凸柱41，物件积木7设有多种，砝码积木8设有多个，砝码积木8设有不同的重量，砝码积木8设有重量标示；直杆3作为天平物理实验积木1使用时，称盘积木6设有两个，分别设于直杆3的两端，直杆3左端的称盘积木6用于放物件积木7，直杆3右端的称盘积木6用于放砝码积木8。
10.为了通过积木玩具增加儿童学习物理知识的兴趣，通过积木构成天平以及杠杆，让儿童学习掌握天平的结构以及天平的工作原理、杠杆的结构以及工作原理；智力物理实验儿童积木玩具的使用方法包括有天平物理实验积木1的使用方法以及杠杠物理实验积木2的使用方法；智力物理实验儿童积木玩具作为天平物理实验积木使用时，其使用方法包括有天平物理实验积木搭制以及天平物理实验；天平物理实验积木搭制流程是：天平秤杆45搭制
→
天平支撑座4搭制
→
计量平衡调节座5搭制
→
天平组装，其具体流程如下：天平秤杆45搭制：先将一个杠杆积木9的插接柱11与另一个杠杆积木9的连接凹孔10插接，利用多个杠杆积木9相互插接构成一条杠杠3，利用该条杠杠3构成天平秤杆45，同时使每个杠杆积木9的v形槽12的朝向一致，利用该杠杠3作为天平秤杆使用；为了达到使天平秤杆平衡的目的，构成天平秤杆的杠杆积木9的数量为单数；然后将两个称盘积木6的盘凸柱41分别与杠杠3两端的杠杆积木9的称盘连接孔13插接；天平支撑座4搭制：将方形积木17的插柱23插入三角形柱积木16的底面19的插孔21，然后将计量平衡调节座5的平行调节指针28的连接插棒42插入三角形柱积木16的指针孔18，再将平行调节指针28的校对针43调节到与三角形柱积木16的底面19垂直；计量平衡调节座5搭制：将计量尺柱积木25的右连接柱36插入平行座积木24的计量尺插孔31，然后将平行柱积木27的左连接柱37插入平行座积木24的平行柱插孔32，再将左调节栓积木29的左调节柱38插入平行座积木24调节孔33的左端，以及将右调节栓积木30的右调节柱39插入平行座积木24调节孔33的右端；天平组装：天平秤杆搭制、支撑座4搭制以及计量平衡调节座5搭制完成后，将支撑座4放置于水平的桌面44，使支撑座4的三角形柱积木16在方形积木17的上面，并使三角形柱积木16上的校对针43垂直于桌面44；然后将计量平衡调节座5的平行座积木24的平行座插柱34与直杆3中间的杠杆积木9的称盘连接孔13插接，将计量平衡调节座5与天平秤杆45连接在一起；计量平衡调节座5与天平秤杆45连接在一起后，将天平秤杆45中间位置的杠杆积木9的v形槽12放置于支撑座4的三角形柱积木16的顶角线20上，使三角形柱积木16的顶角线20与杠杆积木9的v形槽12的槽底线15接触，天平组装完毕；天平平衡调节：天平组装完毕后，通过调节左调节栓积木29以及右调节栓积木30于平行座积木24的调节孔33的位置，使安装于三角形柱积木16的平行调节指针28的校对针43对准平行座积木24上的平衡校对标记46，使天平秤杆45处于水平状态，天平平衡调节完毕；为了帮助儿童通过实验理解天平的原理，天平物理实验包括有天平重心移动实
验、天平秤杆视同无重量的杆实验以及天平秤物实验，具体实验如下：天平重心移动实验：如图9所示的天平重心移动实验示意图，天平平衡调节完毕后，将左端的称盘积木6与左端第一个的杠杆积木9分离，然后将该称盘积木6的盘凸柱41与平衡杠杆45左端起第三个的杠杆积木9的称盘连接孔13插接；在天平积木支点右边称盘积木6的重心位置不变的条件下，使在天平积木左边的称盘积木6的重心向右移动，左边的称盘积木6向支撑座4的支点移动后，天平秤杆45的右端向下倾斜，天平秤杆45的左端向上倾斜，直到天平秤杆45的右端与桌面44接触为止；通过天平重心移动实验，让儿童明白，经过调平衡后的平衡杠杆45，一端将重心向支点移动后，未移动重心的另一端的将下倾；天平杠杆45摆动与天平杠杆45两端的力矩有关，力矩与力的大小以及力与支点的距离有关；天平杠杆45平衡时，平衡杠杆45左端的称盘积木6到支点的距离与平衡杠杆45右端的称盘积木6到支点的距离相等，以及左端的称盘积木6与右端的称盘积木6的重力也是相等的，所以平衡杠杆45左端与右端的力矩是大小相等方向相反的，所以平衡杠杆45是平衡的；当平衡杠杆45左端的称盘积木6向支点移动后，平衡杠杆45左端的称盘积木6到支点的距离减少了，在左端的称盘积木6与右端的称盘积木6重力不变的条件下，平衡杠杆45左端的力矩就小于右端的力矩，因此平衡杠杆45的右端向下倾斜；天平秤杆视同无重量的杆实验：如图10所示的天平秤杆视同无重量的杆实验示意图，在天平重心移动实验的平衡杠杆45的右端向下倾斜后，将右端的称盘积木6与右端第一个的杠杆积木9分离，然后将该称盘积木6的盘凸柱41与平衡杠杆45右端起第三个的杠杆积木9的称盘连接孔13插接；将右端称盘积木6移动到右端起第三个的杠杆积木9上后，平衡杠杆45重新恢复到平衡状态；通过天平秤杆视同无重量的杆实验，让儿童明白，实验证明：在平衡杠杆45平衡的条件下，当支点不变时，平衡杠杆45支点两端的力矩与平衡杠杆45本身无关，而与平衡杠杆45两端受到的重力以及重力与支点的距离有关；因此，在平衡杠杆45平衡的状态下，平衡杠杆45可视同为无重量的杆；天平秤物实验：如图1所示的智力物理实验儿童积木玩具的结构示意图，进行天平物理实验时，天平平衡调节完毕后，将物件积木7放置于天平秤杆45左边的称盘积木6上，然后将砝码积木8放置于天平秤杆45右边的称盘积木6上，并通过移动调节码积木26使平行调节指针28的校对针43对准平行座积木24上的平衡校对标记46，利用天平积木称出物件积木7的重量；通过儿童玩积木天平玩具，利用积木天平的砝码积木8秤出物件积木7重量的实验，从而让儿童通过实验理解“在无重量的杆的两端离支点相等的距离处放上相等的重量，它们将平衡”的公理；智力物理实验儿童积木玩具作为杠杆物理实验积木使用时，其使用方法包括有杠杠物理实验积木2搭制以及杠杆物理实验；杠杠物理实验积木搭制流程是：杠杆47搭制
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杠杆支撑座4搭制，其具体流程如下：杠杆47搭制：先将一个杠杆积木9的插接柱11与另一个杠杆积木9的连接凹孔10插接，利用多个杠杆积木9相互插接构成一条杠杠3，利用杠杠3构成杠杆47，同时使每个杠杆积木9的v形槽12的朝向一致；杠杆支撑座4搭制：将方形积木17的插柱23插入三角形柱积木16的底面19的插孔21；为了帮助儿童通过实验理解杠杆的原理，通过杠杆利用小重量的砝码积木8撬起大重量
的物件积木7，让儿童明白撬起重物与力矩有关，力矩与力的大小以及力臂的长度有关；杠杆物理实验包括有杠杆省力实验以及杠杆费力实验，具体实验如下：杠杆省力实验：如图11所示的杠杆省力实验示意图，利用长的动力臂能将短的阻力臂的大重物撬起，加长动力臂的长度就可能起到省力的效果；实验第一步，将物理实验积木2的杠杆支撑座4放于桌面44，并使杠杆支撑座4的三角形柱积木16的的顶角线20朝上，然后将由十三个杠杆积木9构成的杠杆47左边数起第三个杠杆积木9的v形槽12放到三角形柱积木16的顶角线20上，再于杠杆47左端的杠杆积木9放上多个物件积木7，杠杆47多个物件积木7重力的作用下，绕三角形柱积木16的顶角线20的按逆时针方向摆动，杠杆47的左端与桌面44接触时停止；实验第二步，于杠杆47右端放上一个砝码积木8，在该砝码积木8的重力作用下，杠杆47右端向下倾斜，杠杆47绕三角形柱积木16的的顶角线20的支点按顺时针方向摆动，杠杆47摆动到其的右端与桌面44接触时停止；通过实验让儿童明白，砝码积木8的重量虽然比多个物件积木7的重量小，但重量小于多个物件积木7的一个砝码积木8也能将多个物件积木7撬起，其原因在于杠杆47的动力臂大于其阻力臂，阻力臂长度为2.5个杠杆积木9的长度，动力臂长度为10.5个杠杆积木9的长度，当动力臂的长度大于阻力臂的长度时，就能用小于多个物件积木7重量的一个砝码积木8将多个物件积木7撬起，也就是杠杆省力的原理；杠杆费力实验：如图12所示的杠杆费力实验示意图，实验第一步，将物理实验积木2的杠杆支撑座4放于桌面44，并使杠杆支撑座4的三角形柱积木16的的顶角线20朝上，然后将杠杆47左边数起第六个杠杆积木9的v形槽12放到三角形柱积木16的顶角线20上，再于杠杆47左端的杠杆积木9放上与杠杆省力实验数量相同的物件积木7，杠杆47上述物件积木7重力的作用下，绕三角形柱积木16的顶角线20的按逆时针方向摆动，直到杠杆47的左端与桌面44接触为止；实验第二步，于杠杆47右端放上一个与杠杆省力实验数量相同的砝码积木8，杠杆47维持在不摆动的状态；通过第二步实验让儿童明白，与杠杆省力实验比较，杠杆47的左端放上与杠杆省力实验相同的物件积木7，支点向左移动三个杠杆积木9后，于杠杆47放上与杠杆省力实验相同的砝码积木8时，一个砝码积木8并不能将多个物件积木7撬起；通过实验第二步让儿童明白，当支点向左移动时，相当于动力臂长度变短以及阻力臂延长，即左边的动力矩减少以及阻力矩增加，所以，支点向左移动后，一个砝码积木8不能将多个物件积木7撬起；实验第三步，继续向杠杆47右端放上砝码积木8，当杠杆47右端由一个加到四个重量相同的砝码积木8后，在该四个砝码积木8的重力作用下，杠杆47右端向下倾斜，杠杆47绕三角形柱积木16的的顶角线20的支点按顺时针方向摆动，直到杠杆47的右端被桌面44挡住停止为止；通过第三步实验让儿童明白，力矩的大小与力的大小以及力与支点的距离有关，杠杆47的摆动与力矩的方向有关；当杠杆47左端与支点的距离增加时，杠杆47的阻力矩增加；当杠杆47右端的砝码积木8增加时，杠杆47的动力矩增加；砝码积木8的重力作为动力时，动力臂摆动力矩的方向为顺时针方向，物件积木7的重力作为阻力时，阻力臂摆动力矩的方向为逆时针针方向；当动力矩大于阻力矩时，杠杆47按顺时针方向摆动，当阻力矩大于动力矩时，杠杆47按逆时针方向摆动。
11.为了帮助儿童通过实验进一步理解天平的原理，天平物理实验包括有天平放不同重物实验以及天平支点调节实验，具体实验如下：
天平放不同重物实验：如图13所示的天平右端放重物实验示意图，天平平衡调节完毕后，于天平左端上的称盘积木6放上一个砝码积木8，于天平右端上的称盘积木6放上两个与左端相同的砝码积木8，天平秤杆45放两个砝码积木8的右端向下倾斜，即天平秤杆45以三角形柱积木16的顶角线20作为支点按顺时针方向摆动，直到天平秤杆45的右端与桌面44接触为止：如图14所示的天平左端放重物实验示意图，天平平衡调节完毕后，于天平右端上的称盘积木6放上一个砝码积木8，于天平左端上的称盘积木6放上两个与左端相同的砝码积木8，天平秤杆45放两个砝码积木8的左端向下倾斜，即天平秤杆45以三角形柱积木16的顶角线20作为支点按逆时针方向摆动，直到天平秤杆45的左端与桌面44接触为止：通过在平衡杠杆的两端离支点相等的距离处放上不相等的重量，重的一端将下倾的实验，从而让儿童通过实验理解“在无重量的杆的两端离支点相等的距离处放上不相等的重量，重的一端将下倾”的公理；天平支点调节实验：如图15所示的天平支点向右移动实验示意图，天平平衡调节完毕后，将支撑座4向右移动，使支撑座4的三角形柱积木16的顶角线20由平衡支点位置移动到相邻右边的杠杆积木9的v形槽12的槽底线15位置，即天平支点向右移动，相当于增加了天平支点到杠杆左端的距离；天平支点向右移动后，天平秤杆45左端向下倾斜，即天平秤杆45以三角形柱积木16的顶角线20作为支点按逆时针方向摆动，直到天平秤杆45的左端与桌面44接触为止：如图16所示的天平支点向左移动实验示意图，天平平衡调节完毕后，将支撑座4向左移动，使支撑座4的三角形柱积木16的顶角线20由平衡支点位置移动到相邻左边的杠杆积木9的v形槽12的槽底线15位置，即天平支点向左移动，相当于增加了天平支点到杠杆右端的距离；天平支点向左移动后，天平秤杆45右端向下倾斜，即天平秤杆45以三角形柱积木16的顶角线20作为支点按顺时针方向摆动，直到天平秤杆45的右端与桌面44接触为止：通过在平衡杠杆的两端离支点不相等距离处挂上相等重量，距离远的一端将下倾的实验，从而让儿童通过实验理解“在无重量的杆的两端离支点不相等距离处挂上相等重量，距离远的一端将下倾”的公理。
12.为了方便左调节栓积木29以及右调节栓积木30的移动，实施天平平衡的调节，平行座积木24的调节孔33为螺纹孔，左调节栓积木29以及右调节栓积木30设有外螺纹，左调节栓积木29以及右调节栓积木30的外螺纹与调节孔33的内螺纹动配合连接。
13.如图1所示的智力物理实验儿童积木玩具的结构示意图，天平物理实验的天平组装时，支撑座4以三角形柱积木16的顶角线20为支点，该支点为一直线，天平秤杆45摆动时，天平秤杆45以该直线为轴线摆动，天平秤杆45摆动的轨迹面与该轴线垂直；当天平平衡调节，其天平秤杆45的右端向下倾斜时，旋转右调节栓积木30向左移动，减少天平秤杆45右端的重量，或者旋转左调节栓积木29向左移动，增加天平秤杆45右端的重量，使天平秤杆45处于水平状态；当天平平衡调节，其天平秤杆45的左端向下倾斜时，旋转右调节栓积木30向右移动，增加天平秤杆45右端的重量，或者旋转左调节栓积木29向右移动，减少加天平秤杆45左端的重量，使天平秤杆45处于水平状态。
14.为了实施杠杆积木9与相邻杠杆积木9的紧配合连接，以及方便相邻杠杆积木9的插接，利用杠杆积木9连接成为天平秤杆45或者杠杆47；杠杆积木9的插接柱11的形状与连接凹孔10形状相同，插接柱11的尺寸比连接凹孔10的尺寸小0.5
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0.8毫米，杠杆积木9的插接柱11的轴线与连接凹孔10的轴线相同；杠杆积木9的插接柱11设有环形凹槽48，插接柱11
的环形凹槽48上设有弹性连接环49，弹性连接环49的外径比杠杆积木9的连接凹孔10的内径大0.5
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0.8毫米，弹性连接环49的轴线与插接柱11的轴线相同；以方便实施相邻杠杆积木9的活动插接，同时也保证相邻杠杆积木9的插接不会松动。
15.为了实施杠杆积木9与相邻杠杆积木9的稳定连接，避免杠杆积木9的插接柱11与相邻杠杆积木9的连接凹孔10插接后能转动；杠杆积木9设有两个连接凹孔10以及两个插接柱11，杠杆积木9的两个连接凹孔10的轴线相互平行，杠杆积木9两个插接柱11的轴线相互平行，杠杆积木9的两个插接柱11的轴线的距离与两个连接凹孔10的轴线的距离相等。
16.杠杆积木9与相邻的杠杆积木9插接时，一只手握住第一个杠杆积木9，另一只手握住第二个杠杆积木9，将第一个杠杆积木9的两个插接柱11插入第二个杠杆积木9的连接凹孔10；第一个杠杆积木9的两个插接柱11插入第二个杠杆积木9相应的连接凹孔10时，手推第一个杠杆积木9，使第一个杠杆积木9的两个插接柱11克服插接柱11的弹性连接环49的材料张力，使第一个杠杆积木9的两个插接柱11的弹性连接环49外径变小，然后插入第二个杠杆积木9相应的连接凹孔10内，使第一个杠杆积木9的两个插接柱11与第二个相邻的杠杆积木9相应的连接凹孔10紧配合连接在一起；然后将第二个杠杆积木9的两个插接柱11插入第三个杠杆积木9相应的连接凹孔10内；如此不断循环将多个杠杆积木9连接成为天平秤杆45或者杠杆47。
17.为了方便将称盘积木6安装于天平秤杆45的两端，以及方便将砝码积木8定位于称盘积木6，减少砝码积木8重心位置的变化；称盘积木6设有盘凹孔40，盘凹孔40位于盘凸柱41的上方，盘凹孔40与盘凸柱41的形状相同，盘凹孔40的中心线与盘凸柱41的中心线相同；称盘积木6的盘凹孔40的形状以及尺寸与杠杆积木9的称盘连接孔13的形状以及尺寸相同，盘凸柱41的尺寸比盘凹孔40的尺寸小0.5至0.8 毫米；砝码积木8设有砝码连接凹孔50以及砝码连接柱51，砝码连接凹孔50中心线与砝码连接柱51的中心线相同，砝码连接凹孔50与砝码连接柱51的形状相同，砝码连接柱51的尺寸比砝码连接凹孔50的尺寸小0.5至0.8毫米；砝码连接柱51的形状与杠杆积木9的称盘连接孔13形状以及尺寸相同。
18.如图1所示的智力物理实验儿童积木玩具的结构示意图，天平物理实验示意的天平秤物实验时，将物件积木7放置于天平秤杆45左边的称盘积木6上后，天平秤杆45左端在物件积木7重力的作用下以三角形柱积木16的顶角线20为轴线向下转动，同时天平秤杆45右端以三角形柱积木16的顶角线20为轴线向上转动，天平秤杆45左端被桌面44挡住停止转动后，于天平秤杆45右边的称盘积木6放入砝码积木8，并将第一个砝码积木8的砝码连接柱51插入称盘积木6的盘凹孔40内；当第一个砝码积木8重量还小于物件积木7重量时，继续向右边的称盘积木6放入第二个砝码积木8，并将第二个砝码积木8的砝码连接柱51插入第一个砝码积木8的砝码连接凹孔50内；当第一个砝码积木8加上第二个砝码积木8的重量还小于物件积木7重量时，继续向右边的称盘积木6放入第三个砝码积木8，直到天平秤杆45平行为止，使平行调节指针28的校对针43对准平行座积木24上的平衡校对标记46，所有砝码积木8合计的重量就是物件积木7的重量。
19.如图1所示的智力物理实验儿童积木玩具的结构示意图，天平秤物实验时，右边的称盘积木6放入砝码积木8后，左边的放称盘积木6还向下倾斜时，用手推调节码积木26沿计量尺柱积木25向右移动，直到平行调节指针28的校对针43对准平行座积木24上的平衡校对标记46为止，砝码积木8的重量加上调节码积木26所对应的计量尺柱积木25的标尺所标示
的重量就是物件积木7的重量。
20.为了调节三角形柱积木16的顶角线20与水平面平行，支撑座4包括有平衡调节座52，平衡调节座52设有调节螺孔55以及定位柱56，调节螺孔55设有多个，调节螺孔55设于平衡调节座52的四个角，每个调节螺孔55设有调节螺栓57；三角形柱积木16设有第一水准管53以及第二水准管54，第一水准管53以及第二水准管54与三角形柱积木16的顶角线20水平，第一水准管53与第二水准管54相互垂直，第一水准管53以及第二水准管54与三角形柱积木16的底面19平行。
21.天平支撑座4搭制时，将方形积木17的插柱23插入三角形柱积木16的底面19的插孔21后，将放置于桌面44的平衡调节座52的定位柱56与方形积木17的下表面58的沉孔59插接；然后旋转平衡调节座52的各个调节螺栓57，使三角形柱积木16的第一水准管53以及第二水准管54的气包60处于其中间的位置，使三角形柱积木16的顶角线20与水平面平行。
22.为了实施利用计量平衡调节座5以及平行调节指针28对天平秤杆45的平衡调节，提高天平积木的精度，三角形柱积木16的指针孔18与三角形柱积木16的顶角线20在同一垂直面上，三角形柱积木16的插孔21的轴线与指针孔18轴线以及三角形柱积木16的顶角线20在同一垂直面上；平行座积木24的平行座插柱34的中心线与座底面35垂直，计量尺插孔31的轴线与平行柱插孔32的轴线相同，调节孔33的轴线与计量尺插孔31的轴线以及平行柱插孔32的轴线平行，平行座插柱34的中心线与计量尺插孔31的轴线、平行柱插孔32的轴线、调节孔33的轴线垂直；调节孔33的轴线、计量尺插孔31的轴线以及平行柱插孔32的轴线在同一垂直面上；计量尺柱积木25、调节码积木26、平行柱积木27、左调节栓积木29以及右左调节栓积木30的轴线与天平秤杆45的中心线在同一垂直面上。
23.天平平衡调节时，左调节栓积木29于天平秤杆45的中心线的垂直面向左或者向右移动；或者，右调节栓积木30于天平秤杆45的中心线的垂直面向左或者向右移动；天平秤物实验时，调节码积木26于天平秤杆45的中心线的垂直面向左或者向右移动。
24.为了实施天平秤杆45平衡，插接于天平秤杆45中间杠杆积木9上的计量平衡调节座5，该杠杆积木9通过其v形槽12与三角形柱积木16的顶角线20线接触，相对于三角形柱积木16的顶角线20的垂直面，计量平衡调节座5左端的力矩与右端的力矩相等。
25.为了实施杠杠实验,物件积木7包括有石头积木61，石头积木61设有安装柱62以及安装孔63，安装柱62的形状与安装孔63的形状相同，安装孔63的尺寸比安装柱62的尺寸大0.5毫米至0.8毫米，以方便将多个石头积木61插接在一起。
26.为了实施杠杆实验，物件积木7包括有石头积木61，杠杆省力实验以及杠杆费力实验时，利用石头积木61的安装柱62以及安装孔63将多个石头积木61插接在一起，然后通过石头积木61的安装柱62将连接在一起的多个石头积木61插到称盘积木6的盘凹孔40上。
27.为了实施计量尺柱积木25以及10平行柱积木27与平行座积木（24）的可靠连接，计量尺柱积木25的右连接柱36设有左弹性连接套64，平行柱积木27的左连接柱37设有右弹性连接套65；使用时，右连接柱36克服左弹性连接套64的材料弹力插入平行座积木24的平行柱插孔32，避免计量尺柱积木25松动；左连接柱37克服右弹性连接套65的材料弹力插入平行座积木24的计量尺插孔31，避免平行柱积木27松动。