專利名稱：力的合成與分解演示儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種物理教學儀器，尤其是一種力的合成與分解演示儀，用于驗證力的合成與分解的平行四邊形定則。
背景技術：
在原有的力的合成演示儀中，底盤和坐標盤是一個整體，它們的圓心在同一點上，在圓心上固定有中心釘，三個力的共力點必須和中心釘相重合儀器才能使用。懸掛上砝碼和測力計后，讓懸線自由伸展，它們的共力點是不可能和中心釘相重合的。如果要使它們重合，必須經過調節，調節這三個力的大小和方向，使匯力環移動，匯力環的中心就是共力點，移動匯力環就是移動共力點。當把共力點移動到和中心釘相重合時，即完成了實驗的調節。原儀器在使用中關鍵的一步是移動共力點。力的合成與分解的平行四邊形定則是指如果三個力的合力為零，那么這三個力中的任意一個都和其余兩個力合力的大小相等方向相反。這兩個力的合力就是以這兩個力為鄰邊的平行四邊形的對角線，它和第三個力大小相等。由于平行四邊形定則是普遍的，所以開始給出的三個力應該是任意的，不應該對它們進行任何調節，只要它們合力為零就行。由于原儀器需要進行調節，這樣就給學生一個錯誤信息平行四邊形定則并不是普遍真理，它只是經過調節而出現的一個特殊情況，容易產生錯誤概念，給教學帶來負面影響，而且調節過程的本身分散了學生的注意力，干擾了重點知識的傳授，占用了有限的教學時間，影響了教學進度。

發明內容
本實用新型的目的是提供一種力的合成與分解演示儀，用于演示力的合成與分解的平行四邊形定則時，不需要調節。
本實用新型的目的是以如下方式實現的它涉及底座、支撐桿、底盤、引力器、測力器、滑輪、匯力環、砝碼、中心釘，支撐桿一端固定在底座上，另一端固定底盤使底盤與底座垂直，引力器和二個滑輪固定在底盤上并可繞底盤圓周調節位置，引力器通過繩索連接測力計并再連接到匯力環的一個拉鉤上，砝碼通過繩索也連接在匯力環的另外的拉鉤上，并且連接砝碼的繩索掛在滑輪上，還有一個帶有中心點和圓周刻度的坐標盤可以移動并固定在底盤上。使用時，先隨便設定引力器和兩個滑輪在底盤上的位置，根據實驗需要選擇砝碼的重量，匯力環在兩個砝碼的重力和引力器的牽引下移動到平衡點位置后穩定下來，只需調整坐標盤的位置和角度，使坐標盤的中心與匯力環的中心點重合，坐標盤圓周的零刻度與引力器連接匯力環的繩索重合，根據砝碼的牽引繩索在滑輪和匯力環之間那一段處于坐標盤上圓周的刻度和引力器繩索所在的零刻度，確定三個力的方向，根據兩個砝碼的重力及測力計顯示的拉力可以知道三個力的大小，根據這三個力的大小與方向，按照一定比例將力的大小變換成線段的長度，可以畫出力的矢量圖。作其中任意兩個力合成的平行四邊形，畫出它的對角線，這條對角線應該和第三個力所對應的線段大小相等方向相反，從而驗證了平行四邊形定則。
由于坐標盤相對底盤可以移動，那么將它們設計為一個為鐵質材料，另一個含有磁性材料，坐標盤靠磁力吸引貼緊在底盤上。這樣一是坐標盤吸附在底盤上，二是可以相對底盤移動它。
坐標盤貼緊在底盤上并可相對底盤移動，還可以采取的措施是底盤為鐵質材料，坐標盤為非磁性吸引材料，如鋁質材料、塑料等，坐標盤貼緊在底盤上，在坐標盤的上面放有磁鐵，通過磁鐵與底盤的吸引力使磁鐵將坐標盤壓在底盤上。
如需要特殊角或特殊情況下的力的合成，可按原儀器的演示方法進行，這時要把中心釘固定在底盤的圓心上，再安裝上坐標盤，使坐標盤的圓心也在中心釘上，這樣就可以按原來的方法進行演示了。
綜上所述，可以看出本實用新型的最大特點就是可以移動坐標盤，而不去改變力。由于所給的力是任意的，因而說明平行四邊形定則是普遍的。原儀器是移動共力點，必須改變力，必須把力改變到具有特殊的大小和方向后才能共心，所以它的說服力就弱一些。由于新型儀器完全符合教材要求，符合學生的認知規律，所以能產生良好的教學效果。具體效果如下(1)在使用中不需要調節，更強調了平行四邊形定則的普遍性，避免了學生的誤解，有利于學生的學習；(2)省略了不必要的調節環節，使教學直奔主題，突出了教學重點；(3)能更迅速地作出力的合成的平行四邊形，縮短了教學時間；(4)兼容了原儀器的使用方法，使教學具有更大的靈活性。


附圖是本實用新型力的合成與分解演示儀的結構示意圖。
具體實施方式
參照附圖，支撐桿9一端固定在底座10上，支撐桿9另一端固定底盤3使底盤3與底座10垂直，底盤3為鐵質材料，引力器1和二個滑輪7固定在底盤3上并可繞底盤3圓周調節位置，引力器1通過繩索連接測力計2并再連接到匯力環6的一個拉鉤上，砝碼8通過繩索也連接在匯力環6的另外的拉鉤上，并且連接砝碼8的繩索掛在滑輪7上，還有一個帶有中心點和圓周刻度的坐標盤4，該坐標盤4為非磁性吸引材料，坐標盤4貼緊在底盤3上，在坐標盤4的上面放有兩塊磁鐵5，兩磁鐵5在坐標盤4上離開一定距離。另外還有一個中心釘11可以放置在底座10上，需要特殊角或特殊情況下演示力的合成時，這時要把中心釘11固定在底盤3的圓心上，再安裝上坐標盤4，使坐標盤4的圓心也在中心釘11上，這樣就可以按原來儀器的方法進行演示了。
權利要求1.一種力的合成與分解演示儀，涉及底座、支撐桿、底盤、引力器、測力器、滑輪、匯力環、砝碼、中心釘，支撐桿一端固定在底座上，另一端固定底盤使底盤與底座垂直，引力器和二個滑輪固定在底盤上并可繞底盤圓周調節位置，引力器通過繩索連接測力計并再連接到匯力環的一個拉鉤上，砝碼通過繩索也連接在匯力環的另外的拉鉤上，并且連接砝碼的繩索掛在滑輪上，其特征在于還有一個帶有中心點和圓周刻度的坐標盤(4)可以移動并固定在底盤(3)上。
2.根據權利要求1所述的力的合成與分解演示儀，其特征在于底盤(3)和坐標盤(4)一個為鐵質材料，另一個含有磁性材料，坐標盤(4)靠磁力吸引貼緊在底盤(3)上。
3.根據權利要求1所述的力的合成與分解演示儀，其特征在于底盤(3)為鐵質材料，坐標盤(4)為非磁性吸引材料，坐標盤(4)貼緊在底盤(3)上，在坐標盤(4)的上面放有磁鐵(5)。
專利摘要一種力的合成與分解演示儀，涉及底座、支撐桿、底盤、引力器、測力器、滑輪、匯力環、砝碼、中心釘，支撐桿一端固定在底座上，另一端固定底盤使底盤與底座垂直，引力器和二個滑輪固定在底盤上并可繞底盤圓周調節位置，引力器通過繩索連接測力計并再連接到匯力環的一個拉鉤上，砝碼通過繩索也連接在匯力環的另外的拉鉤上，并且連接砝碼的繩索掛在滑輪上，還有一個帶有中心點和圓周刻度的坐標盤可以移動并固定在底盤上。該演示儀在使用中不需要調節力的大小和方向，更強調了平行四邊形定則的普遍性，避免了學生的誤解，有利于學生的學習，使教學直奔主題，突出了教學重點，大大縮短了教學時間，兼容了原儀器的使用方法，使教學具有更大的靈活性。
文檔編號G09B23/10GK2669296SQ20032012122
公開日2005年1月5日 申請日期2003年12月23日 優先權日2003年12月23日
發明者劉景亭, 郝軒山, 張惠清, 閻閃明, 孟慶軍, 王芳, 汪洋, 張建, 趙強, 孔偉, 崔克梅, 陳保華 申請人:兗礦集團有限公司