本发明针对目前水力学教学中力的合成与分解定理和动量定理讲解较为抽象，教学效果不理想而设计的一种教学实验装置，通过本发明装置可直观、形象、丰富地展现合力与分力的关系以及动量的变化规律。它属于水力学技术领域。
背景技术：
目前，水力学教学中力的分解，按三角形法则，合力化为等效的两个分力，组合形式无数，同一个力分解两个分力，分力的方向不同，分力的大小亦不同；动量定理中水流的射流方向、速度和分流方向所产生的反作用力，速度一样，角度不同，反力亦不同，这些问题讲解起来都较为抽象，学生不能快速准确地理解，因而现有教学方法需要进一步丰富。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而发明的一种力的合成与分解、动量实验仪器装置，此装置通过流速大小、分流方向、锥角大小和测力机构的变化，形象展示力的合成与分解、动量变化规律。
本发明的技术解决方案：
一种力的合成、分解与动量实验装置，包括水箱、u型射流管、受力机构和测力机构，在所述的水箱内设置水泵以及总管；所述的u型射流管包括左射流管、左流量计、左阀、右射流管、右流量计以及右阀；所述受力机构包括小角度锥体、左垂直杆、左旋帽、杠杆、支点轴旋帽、平衡盘、指针、大角度锥体、右垂直杆以及右旋帽；所述的测力机构包括固定板、竖杆、横杆、滑槽以及弹簧压力计，所述的横杆垂直固结于竖杆顶部，竖杆顶端与滑槽滑动相接，所述的弹簧压力计与竖杆弹性相接；所述的总管下端与水泵相接，总管上端与u型射流管水平段中部相接；所述的左射流管上设置左流量计和左阀，所述的右射流管上设置右流量计和右阀；所述的左垂直杆下端与小角度锥体水平圆面中心相接，左垂直杆上端通过杠杆左侧杆孔与左旋帽相接；所述的右垂直杆下端与大角度锥体水平圆面中心相接，右垂直杆上端通过杠杆右侧杆孔与右旋帽相接；所述的支点轴旋帽与支点轴相接，所述的指针固结于杠杆中点；
在所述小角度锥体和大角度锥体上分别设置有两个所述测力机构；在所述左垂直杆以及右垂直杆上分别设置有一个所述测力机构；位于小角度锥体上的两个测力机构对称分别，测力机构的竖杆沿小角度锥体锥面方向设置且底端位于锥底边缘；位于大角度锥体上的两个测力机构对称分别，测力机构的竖杆沿大角度锥体锥面方向设置且底端位于锥底边缘；位于左垂直杆上的测力机构的竖杆底端与左垂直杆顶端中心垂直固定；位于右垂直杆上的测力机构的竖杆底端与右垂直杆顶端中心垂直固定。
与现有技术相比，本发明的优点：形象逼真，内容丰富，物理概念清晰易懂、趣味性强，利用旋帽调节、流量调解和测力机构组合等方式，展现合力与分力分解定理及应用、动量定理及应用，其结构简洁、成本较低、工作维修简单，适宜在工科类高校实验室以及科普类科学宫推广。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是采用本发明装置进行动量比较示意图。
图3是采用本发明装置进行力分解示意图。
图4是采用本发明装置进行合力示意图。
图5是本发明测力机构示意图。
其中：1、水箱，2、左流量计，3、左射流管，4、小角度锥体，5、左垂直杆，6、左旋帽，7、杠杆，8、总管，9、左阀，10、支点轴旋帽，11、平衡盘，12、指针，13、右流量计，14、水泵，15、右旋帽，16、右垂直杆，17、大角度锥体，18、右射流管，19、右阀，20、竖杆，21、弹簧压力计，22、横杆，23、滑道，24、固定板。
具体实施方式
对照附图1、图2、图3、图4、图5，本发明一种力的合成与分解、动量实验仪器装置，其结构由四部分组成：水箱1、u型射流管机构、受力机构以及测力机构。
u型射流管包括左射流管3、左流量计2、左阀9、右射流管18、右流量计13以及右阀19；受力机构包括小角度锥体4、左垂直杆5、左旋帽6、杠杆7、支点轴旋帽10、平衡盘11、指针12、大角度锥体17、右垂直杆16以及右旋帽15；测力机构包括固定板24、竖杆20、横杆22、滑槽23以及弹簧压力计21，横杆22垂直固结于竖杆20顶部，竖杆20顶端与滑槽23滑动相接，所述的弹簧压力计21与竖杆20弹性相接。
水泵14置于水箱1内，水泵14的出口与总管8的下端相接，左流量计2、左阀9与左射流管3相连，右流量计13、右阀19与右射流管18相连，左垂直杆5下端与小角度锥体4相连，左垂直杆5上端与杠杆7左侧杆孔和左旋帽6相连，右垂直杆16下端与大角度锥体17相连，右垂直杆16上端与杠杆7右侧杆孔和右旋帽15相连，支点轴旋帽10与支点轴相连，指针12固结于杠杆7中点，横杆22与竖杆20上端固结，竖杆20上部与滑槽23滑动相连，弹簧压力计21与竖杆20弹性相连，两个竖杆20底端与小角度锥体4锥面边缘平行相接、另两个竖杆20底端与大角度锥体17锥面边缘平行相接，其他两个竖杆20底端分别与左垂直杆5、右垂直杆16顶端中心直线相接。
在受力测力机构部分，通过变换测力机构位置和调节左旋帽、右旋帽和支点轴旋帽旋帽的松紧，组合成图2、图3、图4的形式，实现力的合成与分解、动量实验测量；图2的工作机理：旋紧左旋帽、右旋帽，放松支点轴旋帽，使杠杆处于初始平衡；调节左阀、右阀，使左射流管、右射流管射流速度相同，左射流管和右射流管的射流经过小角度锥体和大角度锥体后分流，杠杆失去初始平衡，其原因由动量定理决定；图3的工作机理：旋紧支点轴旋帽，使杠杆不动；放松左旋帽、右旋帽旋帽，使左垂直杆、右垂直杆在左杆孔和右杆孔内上下移动；调节左射流管和右射流管的射流速度，使小角度锥体、大角度锥体所受冲击力相同；通过小角度锥体、大角度锥体边缘上的弹簧压力计，可测出在等同的冲击力作用下，因锥体的锥角不同，引起的不同分力值。
工作过程：
进行动量比较试验时：
旋紧左旋帽6和右旋帽15，放松支点轴旋帽10，使杠杆7处于初始平衡状态；启动水泵14，水箱1内的水体，经过总管8后分流进入左射流管3和右射流管18，形成双管射流；调节左阀9、右阀19，使左射流管3、右射流管18水流射流速度相同，左射流管3的射流冲击小角度锥体4锥面后分流，右射流管18的射流冲击大角度锥体17锥面后分流，此刻，杠杆7失去初始平衡，依据失衡状态，比较动量大小。
进行力的合成与分解试验时：
旋紧支点轴旋帽10，使杠杆7不动；放松左旋帽6和右旋帽15，使左垂直杆5、右垂直杆16在左、右杆孔内上下移动；调节左射流管3和右射流管18的射流速度，使小角度锥体4锥面和大角度锥体17锥面所受冲击力相同；通过小角度锥体4、大角度锥体17边缘上的弹簧压力计21测出在相同的冲击力下因锥体的锥角不同而产生的不同分力值；小角度锥体4锥面和大角度锥体17锥面所受冲击力数值，可通过调节左阀9和右阀19以及左垂直杆5和右垂直杆16上端的测力机构求得。