一种力的正交分解演示教具的制作方法

1.本实用新型涉及一种中学物理教学教具，具体为一种力的正交分解演示教具。


背景技术：

2.目前中学阶段，为了教学形象化、趣味化，会在物理课堂上对物理原理进行演示教学。目前，还没有这种数显力的正交分解演示教具。


技术实现要素：

3.本实用新型要解决的技术问题：设计出一种在力的正交分解实验过程中能够直接显示分力数值大小的力的正交分解演示教具，提高教具的直观性和趣味性，来满足教学需要。
4.本实用新型的技术方案具体为：
5.一种力的正交分解演示教具，包括l型支架与演示体，l型支架的上部证明固定销轴，
6.演示体包括两个旋转盘，两个旋转盘的边缘部通过多个螺栓固定在一起，旋转盘竖直设置，其通过上部的通孔套设在销轴外，演示体沿销轴进行转动；旋转盘为透明材料，两个旋转盘的空间设有定值测量物件，定值测量物件为圆柱状，其下方设有两个对称设置的数显测力计的传感器：左测力计传感器、右测力计传感器，定值测量物件的重力全部压在两个数字显示测力计的传感器上，左测力计传感器接触定值测量物件的点与右测力计传感器接触定值测量物件的点之间的弧度为π/2，左测力计传感器电连接左显示屏，右测力计传感器电连接右显示屏，左测力计传感器、右测力计传感器均固定在位于两个旋转盘中间的直角角铁上，左显示屏、右显示屏固定在前面的亚克力旋转盘后侧面；前面的旋转盘的正面在定值测量物件的中心对应处设有凸柱，凸柱水平设置，其外套设圆环，圆环固定连接垂针，旋转盘的内侧固定角度刻度盘，垂针为角度刻度盘的指针，当垂针指向左测力计传感器与定值测量物件的接触点时，角度刻度盘的读数为90
°
，当垂针指向右测力计传感器与定值测量物件的接触点时，角度刻度盘的读数为0
°
。
7.定值测量物件的重量为1千克。
8.旋转盘为亚克力板。
9.相对于现有技术，本实用新型的技术效果为，本实用新型设有旋转盘，能直观地演示定值合力在正交分解过程中，分析两个分力大小与合力夹角大小的关系，通过数码管直接显示力的数值，方便地总结出力的正交分解规律，为中学物理静力学章节的教学提供了极大的方便。
附图说明
10.图1是本实用新型的示意图。
11.图2为图1的右视示意图。
12.图3本实用新型正在演示中的示意图。
13.图4为正交分解的示意图。
具体实施方式
14.下面结合附图及其具体实施方式详细介绍本实用新型。
15.如图1-2，一种力的正交分解演示教具，包括l型支架10与演示体，l型支架10的上部证明固定销轴11。
16.演示体包括两个旋转盘20，两个旋转盘20的边缘部通过多个螺栓27固定在一起（参见图2，图中仅仅画了两个螺栓27），旋转盘20竖直设置，其通过上部的通孔套设在销轴11外，演示体沿销轴11进行转动。
17.旋转盘20为透明材料，两个旋转盘20的空间设有定值测量物件30，定值测量物件30为圆柱状，其下方设有两个对称设置的数字显示测力计的传感器：左测力计传感器31、右测力计传感器33，定值测量物件30的重力全部压在两个数字显示测力计传感器上，左测力计传感器31接触定值测量物件30的点与右测力计传感器33接触定值测量物件30的点之间的弧度为π/2，这句话的含义为：左测力计传感器31接触定值测量物件30的点到定值测量物件30的中心点的连线、与右测力计传感器33接触定值测量物件30的点到定值测量物件30点的中心的连线垂直，这是演示力的正交分解需要，左测力计传感器31电连接左显示屏32，右测力计传感器33电连接右显示屏34，左测力计传感器31、右测力计传感器33均固定在位于两个旋转盘20中间的直角角铁上，左显示屏32、右显示屏34前面的旋转盘20后侧面；
18.前面的旋转盘20的正面（前面）在定值测量物件30的中心对应处设有凸柱21，凸柱21水平设置，其外套设圆环26，圆环26固定连接垂针23，旋转盘20的内侧固定角度刻度盘22，垂针23为角度刻度盘22的指针，当垂针23指向左测力计传感器31与定值测量物件30的接触点时，角度刻度盘22的读数为90
°
，当垂针23指向右测力计传感器33与定值测量物件30的接触点时，角度刻度盘22的读数为0
°
。
19.为了计算方便，定值测量物件30的重量为1千克。
20.旋转盘20为亚克力板。
21.其工作原理为：
22.需要使用时，如图1-2，将本专利制作完毕，如图1，将本专利摆在桌子上，使正面面对学生，此时，垂针23测量的读数为45
°
，左测力计传感器31、右测力计传感器33测量的数据分布通过左显示屏32、右显示屏34显示。
23.随后可以在
±
45
°
范围内任意转动演示体，转动过程中，左测力计传感器31、右测力计传感器33测量的数据会同步变化，下面在一个特定状态进行说明：
24.参见图3、4，用手顺时针转动一个角度，此时，垂针23依然保持竖直状态，此时，垂针23测量的读数为就是定值测量物件30的重力g与右测力计传感器33测量的x轴分力f2之间的夹角θ，定值测量物件30的重力g与左测力计传感器31测量的y轴分力f1之间的夹角为θ的余角，根据物理定理：f1=g*sinθ， f2=g*cosθ。
25.θ的读数通过垂针23测量， f1、f2的读数通过数字显示测力计直观显示，g为已知数据，上述两个等式中字母均为已知量，可以让学生计算，验证物理定理的正确性。
26.包括两个极限状态（垂针23指向0
°
或者90
°
）的验证。
27.本专利的特点：
28.本专利通过通过数字显示测力计直观显示力的读数，非常方便验证。
29.透明的旋转盘20便于观察内部定值被测物件与左测力计传感器31与右测力计传感器33的状态以及数字显示测力计的读数。
30.在
±
45
°
范围内任意转动，增加了多角度验证机会，也增加了趣味性。
31.其他内容参见现有技术。
32.以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围。


技术特征：
1.一种力的正交分解演示教具，包括l型支架（10）与演示体，l型支架（10）的上部证明固定销轴（11），其特征在于：演示体包括两个旋转盘（20），两个旋转盘（20）的边缘部通过多个螺栓（27）固定在一起，旋转盘（20）竖直设置，其通过上部的通孔套设在销轴（11）外，演示体沿销轴（11）进行转动；旋转盘（20）为透明材料，两个旋转盘（20）的空间设有定值测量物件（30），定值测量物件（30）为圆柱状，其下方设有两个对称设置的数显测力计的传感器：左测力计传感器（31）、右测力计传感器（33），定值测量物件（30）的重力全部压在两个数字显示测力计的传感器上，左测力计传感器（31）接触定值测量物件（30）的点与右测力计传感器（33）接触定值测量物件（30）的点之间的弧度为π/2，左测力计传感器（31）电连接左显示屏（32），右测力计传感器（33）电连接右显示屏（34），左测力计传感器（31）、右测力计传感器（33）均固定在位于两个旋转盘（20）中间的直角角铁上，左显示屏（32）、右显示屏（34）固定在前面的亚克力旋转盘（20）后侧面；前面的旋转盘（20）的正面在定值测量物件（30）的中心对应处设有凸柱（21），凸柱（21）水平设置，其外套设圆环（26），圆环（26）固定连接垂针（23），旋转盘（20）的内侧固定角度刻度盘（22），垂针（23）为角度刻度盘（22）的指针，当垂针（23）指向左测力计传感器（31）与定值测量物件（30）的接触点时，角度刻度盘（22）的读数为90
°
，当垂针（23）指向右测力计传感器（33）与定值测量物件（30）的接触点时，角度刻度盘（22）的读数为0
°
。2.如权利要求1所述的力的正交分解演示教具，其特征在于：定值测量物件（30）的重量为1千克。3.如权利要求2所述的力的正交分解演示教具，其特征在于：旋转盘（20）为亚克力板。

技术总结
一种力的正交分解演示教具，包括L型支架与演示体，L型支架的上部证明固定销轴，演示体包括两个旋转盘，两个旋转盘的边缘部通过多个螺栓固定在一起，旋转盘竖直设置，其通过上部的通孔套设在销轴外，演示体沿销轴进行转动；旋转盘为透明材料，两个旋转盘的空间设有定值测量物件，定值测量物件为圆柱状。相对于现有技术，本实用新型的技术效果为，本实用新型设有旋转盘，能直观地演示定值合力在正交分解过程中，分析两个分力大小与合力夹角大小的关系，通过数码管直接显示力的数值，方便地总结出力的正交分解规律，为中学物理静力学章节的教学提供了极大的方便。教学提供了极大的方便。教学提供了极大的方便。


技术研发人员：王守性 王小萌
受保护的技术使用者：王守性
技术研发日：2021.09.24
技术公布日：2022/3/19