一种斜面力的分解实验仪器的制作方法

1.本实用新型涉及教学实验用具技术领域，尤其涉及一种斜面力的分解实验仪器。


背景技术：

2.力的分解是高中物理力学课程中的重要知识点，其理论知识较为抽象，教师讲课时仅通过绘图分析力的分解，学生难以理解掌握，因此，老师在教学中往往引入实验仪器来演示力的分解，用以增强学生对力的分解的理解。
3.目前用于演示力的分解的实验仪器是在一块斜木板上固定弹簧测力计，测力计下方挂钩连接放置有配重的小车，通过读取测力计数值可得到物体重力在平行斜面方向的分力大小；通过逐渐增大斜木板倾角，可以得到不同倾角对应的平行斜面方向的分力大小。存在以下缺点：1、无法直观了解物体重力在垂直斜面方向的分力大小及随倾角变化的情况；2、无法直接观察倾角变化的角度；3、随着斜面倾角变化，平行斜面方向的分力和垂直斜面方向的分力发生怎样的变化，该变化遵循怎样规律，目前实验仪器无法得知。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的问题，提供一种斜面力的分解实验仪器，可方便调节和观察斜面板的倾斜角度，可以直接观察小车重力在斜面上的两个分力大小以及随斜面板倾角变化的情况，实验演示形象直观，加深学生对斜面力的分解的理解掌握，提高教学效果。
5.为了实现本实用新型的上述目的，提供以下技术方案：
6.一种斜面力的分解实验仪器，包括：斜面板、小车、拉力计、压力计、斜面板倾角指示面板；所述压力计和斜面板倾角指示面板分别固定在所述斜面板的两侧；所述拉力计固定在所述斜面板倾角指示面板的顶部；其中，所述压力计的顶部具有用于承托所述小车的托盘，所述托盘与所述斜面板平行设置；所述拉力计通过细绳连接所述小车，所述细绳与所述斜面板平行；所述斜面板倾角指示面板上具有倾角刻度和用于指示所述倾角刻度的刻度指针。
7.优选的，还包括斜面板倾角调节装置，所述斜面板倾角调节装置包括：支撑架，具有水平底座和竖直支撑杆，所述竖直支撑杆固定在所述水平底座上；连接杆，固定在所述斜面板端部；固定夹，具有固定在一起的第一固定部和第二固定部，所述第一固定部用于固定所述竖直支撑杆，所述第二固定部用于固定所述连接杆。
8.优选的，所述托盘包括：平行于所述斜面板的平面底盘；设置在所述平面底盘两侧的挡板，用于防止所述小车滑出所述平面底盘。
9.优选的，所述小车的轮子具有外轮缘。
10.优选的，所述斜面板倾角指示面板的顶部具有用于放置所述拉力计的卡槽，以及伸入所述卡槽用于顶紧所述拉力计的螺杆。
11.优选的，所述第一固定部包括：用于容置所述竖直支撑杆的第一定位槽；用于将所
述竖直支撑杆顶紧在所述第一定位槽内的第一顶紧螺杆；所述第二固定部包括：用于容置所述连接杆的第二定位槽；用于将所述连接杆顶紧在所述第二定位槽内的第二顶紧螺杆。
12.优选的，所述连接杆包括：光杆部和螺杆部；所述螺杆部的外径小于所述光杆部；所述斜面板端部设置两个耳部，一个耳部开设用于所述螺杆部穿过的通孔，另一个耳部开设用于所述光杆部穿过的通孔。
13.优选的，所述斜面板上设有用于固定所述压力计的多个磁吸定位点。
14.优选的，所述斜面板倾角指示面板的底部具有与所述斜面板平行的弯折部，所述弯折部开设开口卡槽，所述斜面板在所述开口卡槽的对应位置设有螺纹插孔。
15.优选的，所述压力计为指针压力计，所述拉力计为条形盒拉力计。
16.本实用新型的有益效果体现在以下方面：
17.1)本实用新型可以分别通过拉力计和压力计直接观察到平行斜面方向的分力和垂直斜面方向分力，加深学生对斜面力分解的直观感受；通过斜面板倾角调节装置可以改变斜面板的倾斜角度，并通过斜面板倾角指示面板直接观察斜面板的倾角变化，在倾角变化过程中可以观察不同的倾角对应的平行斜面方向分力和垂直斜面方向分力的变化，并得出变化遵循的规律：平行斜面方向的分力为mgsinθ，垂直斜面方向分力为mgcosθ，θ为斜面板倾角，从而帮助学生提高学习效率，增强学习效果；
18.2)本实用新型操作简单，实验数据准确，非常适合学生分组实验。
附图说明
19.图1是本实用新型斜面力的分解实验仪器的结构示意图。
具体实施方式
20.如图1所示，本实用新型提供一种斜面力的分解实验仪器，包括：斜面板1、小车2、拉力计3、压力计4、斜面板倾角指示面板5和斜面板倾角调节装置。其中，压力计4和斜面板倾角指示面板5分别固定在斜面板1的两侧；拉力计3固定在斜面板倾角指示面板5的顶部；压力计4的顶部具有用于承托小车2的托盘，托盘与斜面板1平行设置；拉力计3通过细绳31连接小车2，细绳31与斜面板1平行；斜面板倾角指示面板5上具有倾角刻度和用于指示倾角刻度的刻度指针51。
21.利用本实用新型提供的一种斜面力的分解实验仪器可以分别通过拉力计3和压力计4直接观察到平行斜面方向的分力和垂直斜面方向分力，加深学生对斜面力分解的直观感受；通过斜面板倾角调节装置可以改变斜面板1的倾斜角度，并通过斜面板倾角指示面板5直接观察斜面板1的倾角变化，在倾角变化过程中可以观察不同的倾角对应的平行斜面方向分力和垂直斜面方向分力的变化，并得出变化遵循的规律：平行斜面方向的分力为mgsinθ，垂直斜面方向分力为mgcosθ，θ为斜面板倾角，从而帮助学生提高学习效率，增强学习效果。
22.下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。
23.本实施例在斜面板1上设有多个磁吸定位点，用于固定压力计4。在本实施例的一个实施方式中，斜面板1设有四个磁吸定位点，分别对应于压力计4的四个端角处，在斜面板1的倾角变化至任何角度时，也可以稳固固定压力计4。
24.如图1所示，本实施例的压力计4为托盘秤旋转指针压力计，最大量程10n，分度值0.1n，最大误差
±
0.2n。压力计4的顶部具有用于承托小车2的托盘，托盘与斜面板1平行设置。在本实施例的一个实施方式中，托盘包括：平行于斜面板1的平面底盘41；设置在平面底盘41两侧的挡板42，用于防止小车2滑出平面底盘41。此外，小车2的轮子具有外轮缘，避免小车2滑出平面底盘41。
25.本实施例的拉力计3为指针式条形盒拉力计，测量范围0-5n。拉力计3固定在斜面板倾角指示面板5的顶部。在本实施例的一个实施方式中，斜面板倾角指示面板5的顶部具有条形卡槽52，用于放置条形盒拉力计；此外，卡槽52顶部开设螺纹孔，在条形盒拉力计调整好位置后，螺杆53穿过卡槽52顶部开设的螺纹孔顶紧条形盒拉力计。具体实施时，螺杆53可以采用蝴蝶螺丝，旋拧方便。
26.此外，斜面板倾角指示面板5的底部具有与斜面板1平行的弯折部，弯折部开设开口卡槽5a，斜面板1在开口卡槽5a的对应位置设有螺纹插孔。在本实施例的一个实施方式中，斜面板1设有两个螺纹插孔，在斜面板倾角指示面板5的两个开口卡槽5a分别对准两个螺纹插孔后，采用蝴蝶螺丝拧紧。
27.在本实施例的一个实施方式中，倾角刻度位于斜面板倾角指示面板5的卡槽52下方的立面板上，倾角刻度范围为0
°
～90
°
。当斜面板1倾斜时，刻度指针51所指向的角度即为倾角刻度。
28.通过斜面板倾角调节装置可以改变斜面板1的倾斜角度。具体的，本实施例的斜面板倾角调节装置包括：支撑架，具有水平底座61和竖直支撑杆62，竖直支撑杆62固定在水平底座61上；连接杆7，固定在斜面板1端部；固定夹，具有固定在一起的第一固定部81和第二固定部82，第一固定部81用于固定竖直支撑杆62，第二固定部82用于固定连接杆7。
29.如图1所示，第一固定部81包括：用于容置竖直支撑杆62的第一定位槽811；用于将竖直支撑杆62顶紧在第一定位槽811内的第一顶紧螺杆812。第二固定部82包括：用于容置连接杆7的第二定位槽821；用于将连接杆7顶紧在第二定位槽821内的第二顶紧螺杆822。
30.连接杆7包括光杆部和螺杆部，螺杆部的外径小于光杆部。斜面板1端部设置两个耳部11，一个耳部11开设用于螺杆部穿过的小通孔，另一个耳部11开设用于光杆部穿过的大通孔。
31.调整斜面板1的倾斜角度前，先将光杆部穿过大通孔、螺杆部穿过小通孔后，螺母拧紧螺杆部，从而将连接杆7固定在斜面板1上。第二固定部82用于固定光杆部伸出斜面板1的部分，固定时，将光杆部伸出斜面板1的部分放入第二定位槽821后用第二顶紧螺杆822顶紧。第一固定部81用于固定竖直支撑杆62，通过调整第一定位槽811与竖直支撑杆62的相对位置，即相对于竖直支撑杆62上下移动第一定位槽811来调整斜面板1的倾斜角度。
32.实验操作说明：
33.1、先将连接杆7固定在斜面板1上，再将连接杆7伸出斜面板1的部分固定在第二固定部82上，通过调整第一固定部81与竖直支撑杆62的相对位置来调整斜面板1的倾斜角度，斜面板倾角指示面板5上的刻度指针51所指向的角度即为斜面板1的倾斜角度。比如做倾斜角度为30
°
的斜面力的分解实验，就在刻度指针51指向30
°
时将第一固定部81与竖直支撑杆62固定。
34.2、当斜面板1倾斜时，小车2的重力就分解为平行斜面方向的下滑力和垂直斜面方
向的正压力，下滑力会将拉力计3拉长，小车上如加配重下滑力更大，拉力计3会拉的更长，为了使实验数据更为准确，需要调整拉力计3在卡槽52内的位置使小车的重心与压力计的中心对准。
35.尽管上述对本实用新型做了详细说明，但本实用新型不限于此，本技术领域的技术人员可以根据本实用新型的原理进行修改，因此，凡按照本实用新型的原理进行的各种修改都应当理解为落入本实用新型的保护范围。