一种力的合成分解仪的制作方法

本实用新型涉及一种物理教学工具，尤其涉及一种力的合成分解仪。

背景技术：

力的合成与力的分解是我们解决力学问题的重要基础。普通高中物理课程标准要求学生通过实验，理解力的合成与分解，知道共点力的平衡条件，区分矢量与标量，用力的合成与分解分析日常生活中的问题。教材中在力的合成一节所提供的实验器材包括：弹簧测力计、橡皮条、细绳、白纸、木板等，虽然能够得出结论并验证平行四边形定则，但实验误差比较大，并且演示和操作繁琐。

技术实现要素：

本实用新型为了解决上述技术问题，提供了一种力的合成分解仪，该力的合成分解仪便于学生操作、教师演示，能够全面探究“力的合成与分解”，并可验证三力动态平衡解决了本节课教学中存在的问题，减小了实验误差。

本实用新型是通过以下技术方案来实现：

一种力的合成分解仪，包括中间中空设置的力的合成分解板；所述的力的合成分解板上对称开设有两道弧道，力的合成分解板中心位置处可移动设置有可沿其竖直方向上下移动的水平横梁，水平横梁上设置有可在其上水平移动的量角器，力的合成分解板上设置有供水平横梁移动时观看移动距离的刻度表，力的合成分解板上设置有铅锤仪器。

所述的力的合成分解板上设置有两个移动槽，水平横梁通过螺钉可移动的设置在两个移动槽中，两个移动槽旁均设置有刻度表。

所述的水平横梁上开设有移动槽，量角器安装在水平横梁的移动槽中。

所述的铅锤仪器包括铅垂线和铅锤针；力的合成分解板上开设有铅垂线挂孔，铅垂线挂孔上通过铅垂线连接有铅锤针。

所述的力的合成分解板上设置有底座。

所述的弧道上还设置有力的测量仪器。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

1.量角器可以在水平方向上移动，在竖直方向上进行微调。当事先设计的结点位置有较小变化时，不需要调节细绳的长度，可以通过调节量角器的位置达到准确测量夹角的目的；

2.本仪器中采用了圆形镂空设计，可以防止手提秤、钩码等与力的合成分解板的竖直面板摩擦，提高了实验的精确性；

3.本实验充分利用了圆的高度对称性，通过改变螺丝钉在弧形槽中的位置进而改变两分力的夹角，使得两分力的夹角方向可以在0°～180°范围内任意变化；

4.该仪器可以为广大教师提供新的实验教学思路，促进实验教学，改善实验教学的效果。随着时间的推移、科学技术的发展，教学仪器将会不断更新，教学设备在也将逐渐完善，将为物理教学奠定坚实的基础。

附图说明

图1为本实用新型提供的力的合成分解仪结构示意图一；

图2为本实用新型提供的力的合成分解仪结构示意图二；

图3为本实用新型提供的力的合成分解仪结构示意图三。

其中，1为力的合成分解板；2为水平横梁；3为量角器；4为刻度表；5为移动槽；6为弧道；7为铅垂线挂孔；8为底座；9为铅垂线；10为铅锤针。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。

参见图1至图3，一种力的合成分解仪，包括中间中空设置的力的合成分解板1；所述的力的合成分解板1上对称开设有两道弧道6，力的合成分解板1中心位置处可移动设置有可沿其竖直方向上下移动的水平横梁2，水平横梁2上设置有可在其上水平移动的量角器3，力的合成分解板1上设置有供水平横梁移动时观看移动距离的刻度表4，力的合成分解板1上设置有铅锤仪器，所述的力的合成分解板1上设置有底座8。

具体的，所述的力的合成分解板1上设置有两个移动槽5，水平横梁2通过螺钉可移动的设置在两个移动槽5中，两个移动槽旁均设置有刻度表4；所述的水平横梁2上开设有移动槽，量角器3安装在水平横梁2的移动槽中。所述的铅锤仪器包括铅垂线9和铅锤针10；力的合成分解板1上开设有铅垂线挂孔7，铅垂线挂孔7上通过铅垂线9连接有铅锤针10。

此外，所述的弧道6上可配置各种测力仪器。

其中，所述的力的合成分解板1采用亚克力板制成，优选的采用8mm的亚克力板制成，固定水平横梁的螺钉选用4mm的螺钉。

需要说明的是，力的合成分解仪，自带螺丝钉及蝶形螺母若干，此外若需要做力的合成分解实验，还可以配备挂钩2个，固定销两个，配传感器使用，测量仪器电子手提秤2个或者为弹簧秤，数字传感器均可，细绳(红色化学纤维线)和小挂钩1组，钩码1个。其中，蝶形螺母为4mm蝶形螺母。

进一步地，该仪器可以使用密度小、强度大的材料制作直径更小的小挂钩。将电子手提秤换成比较精确的测力计。

本实用新型的操作步骤：

将力的合成分解仪放置在实验台上，将量角器置于水平横梁上，调整量角器的圆心与铅锤线重合；

用测量仪器测量钩码的重力或质量，测量之前应先调零。则合力，方向竖直向上；

根据需要调整两个挂钩位置(对称或不对称)，数字传感器使用固定销，同样调整其位置，分别悬挂两个手提电子秤(或固定传感器)，悬挂细绳和小挂钩并调零；

悬挂钩码，轻轻调节两细绳的结点至量角器的圆心，示数稳定后读出两个电子秤的示数，分别记为m₁(F₁)、m₂(F₂)；

读出左右两条细绳和竖直方向的夹角，与m₁、m₂对应，分别记为θ₁、θ₂.

多次改变挂钩的位置，重复步骤(3)、(4)、(5)；

实验结束，取下钩码，关闭手提电子秤，整理实验仪器。

本实验运用几何画板软件，根据平行四边形定则处理实验数据，误差较小。

本实用新型具有的有益效果为：

(1)实验中各个力的大小以及力与力之间的夹角可以方便调节，该力的合成分解仪能达到多种教学目的，丰富了现有的教学方法。

(2)该仪器结构简单，学生易操作，读数便捷。在有限的教学时间内，学生可以进行多组实验并记录数据，便于分析、总结实验规律。

(3)实验成功率高，相对误差非常小，适合教师在课堂中演示，能更好的满足教学需求。

(4)不同于教材中探究实验所使用的弹簧测力计，在这套仪器中使用了电子手提秤，提高了测量的准确性，得出的结论更可信。

(5)量角器可以在水平方向上移动，在竖直方向上进行微调。当事先设计的结点位置有较小变化时，不需要调节细绳的长度，可以通过调节量角器的位置达到准确测量夹角的目的。

(6)本仪器中采用了圆形镂空设计，可以防止手提秤、钩码等与力的合成分解板的竖直面板摩擦，提高了实验的精确性。

(7)本实验充分利用了圆的高度对称性，通过改变螺丝钉在弧形槽中的位置进而改变两分力的夹角，使得两分力的夹角方向可以在0°～180°范围内任意变化。

(8)该仪器可以为广大教师提供新的实验教学思路，促进实验教学，改善实验教学的效果。随着时间的推移、科学技术的发展，教学仪器将会不断更新，教学设备在也将逐渐完善，将为物理教学奠定坚实的基础。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。