力學實驗盒的製作方法
2023-10-11 03:57:19 1
專利名稱：力學實驗盒的製作方法
技術領域：
這個力學實驗盒是一種初中力學微型組合實驗儀器裝置，現有的陝西師大何瑞林付教授為主研究生產的「力學組合教具」每套價值千元左右，它是專用裝箱裡，裝有各種大、小、長、短、厚、薄不同規格的元件上百種之多，加上外配件，重量數十公斤，不易推廣普及到每一個學生，加之，現有力學演示實驗裝置。有些比較簡單，卻沒有規範要求，易被忽視。
力學實驗盒的目的，是提供一種滿足規範要求又易於普及到每個學生，以培養學生動手能力的力學微型組合實驗裝置。
力學實驗盒，主要由既是裝箱又是實驗插板的盒子圖1，帶有實心插器的活動立架杆圖2，可拆、可裝的多功能大輪圖3，可拆可裝的多功能小輪圖4，槓桿力臂指示圖5以及可以當做砝碼的幾個小元件組成。
圖1是一個長18cm、寬14cm、厚6cm的盒子，等高的盒蓋41、盒底42、其上制有等距插孔1－－40、46－－85，盒子結合處的一側是兩隻合頁43、44，對應另一側是一付掛扣45，該盒子內裝有圖2、圖3、圖4、圖5等器件，圖2是帶有實心插器的活動立架杆，(拆下實心插器反向放置可當做滑車、滑塊和一個砝碼)，圖3是周邊有槽，多功能可拆、裝的大輪，該大輪中心有軸孔94，大輪中部可抽出直板條96，直板條96、正面上緣制有槓桿的刻度97－－104，下緣制有直尺的刻度，它可分別當作槓桿臂，直尺和天平梁使用。直板條96的背面，上、下緣在大輪中部可任意抽動，與大輪背面結合處組成計算尺的刻度108，大輪上半輪93，可當半園儀使用，下半輪107在直板條96作為天平梁、槓桿臂使用時，可當作調節平衡的遊碼水平移動，完整的大輪吊掛在圖2的活動立架杆上，從穿線孔109穿好線可當滑輪使用，再在完整大輪的兩個定軸95上固定一個圖4的小輪，可當輪軸使用，完整的大輪也可以作為滾輪，測曲線的長度，也可當做待測直徑的物體。
圖4是周邊有槽112中心有軸孔110，多功能的小輪，在三個穿線孔113裡，任意一個中穿好線，可當滑輪使用，三個穿線孔113、穿好三根線，可作為吊盤。兩個小輪和圖3的大輪配合、可裝成滑輪組。小輪中心軸孔110和圖3中大輪中心軸孔94套合，小輪兩軸孔111套在大輪上固定軸孔95上，組成輪軸。
圖5是槓桿臂指示儀，作槓桿實驗時，將軸孔114和大輪中的直板條96上的槓桿支點孔105、套在同軸上指針117和兩臂115，在支點孔105固定，指針117和活動立架杆的立杆平行，其次盒內還裝有小彈簧秤一個，永磁鐵一個，三角板一個，小錐體一個，以上四個小件，連同圖3中大輪的兩個半輪，圖2中帶實心插器的活動立架杆的實心插器，立架杆和圖4小輪等。每件都有一定的質量，也可作為砝碼使用。實驗時，先把盒子打開，取出所需要的元件，合上盒子，在盒蓋上安裝。本實驗盒子不需要外加任何部件，即可分別做出初中物理課本力學部分的25套實驗，例如長度的測量，園錐高的測量，園球直徑的測量、金屬絲直徑的測量、曲線長度的測量，一張紙厚度的測量，正確使用刻度尺，園的周長和直徑的測量，天平的簡單構造，用天平測固體的質量，用天平測液體的質量，磁力，帶電體吸收小物體，重垂線的應用，彈簧秤、彈簧秤測力、彈簧秤測浮力，二力平衡的條件。摩擦力的實驗，槓桿的平衡條件，定、動滑輪及滑輪組的實驗，輪軸的實驗，半園儀的應用，直尺畫園，計算尺的應用、斜面實驗等。
力學實驗盒和現有同類實驗裝置相比，有以下特點1.本實驗盒使同類實驗裝置微型化、規範化。每盒裝置可分別做25套力學簡單實驗，造價20元左右，易於普及推廣到每個學生自己購買，自己操作。2 本實驗盒不僅提供實驗裝置，同時，提供畫角、畫園、畫直線的工具，以及計算的手段(計算尺)。3.本實驗盒較巧妙的把滑輪是槓桿的變形，天平是等臂的槓桿，輪軸是不同滑輪的疊加，以及當槓桿非水平平衡時，槓桿的兩個臂，兩個力的作用線等知識難點、內含關係，同時直觀作出解釋。4 本實驗盒僅有圖1、2、3、4、5等種主要元件，卻能多次重複使用完成25套實驗。
圖1 既是裝箱又是實驗插板的盒子外形。1－40是盒蓋的插孔，46－－85是盒底的插孔，41和42是對稱的盒蓋和盒底，43和44是盒子後面結合處的兩個合頁，45是盒子結合處相對應一例的掛扣。
圖2 力學實驗盒裡，帶實心插器的活動立架杆取掉立架杆反向放插器可按平衡車或滑塊使用，86、87是插器的兩個園形插杆，88、89是插器由上向下的兩個方形插孔，90、91是兩根立架杆，92是立架杆上的橫軸。
圖3 是周邊有槽多功能的大輪，93是具有半園儀刻度的半輪，94是大滑輪上的中心軸孔，95是大滑輪上固定小輪時的兩個定軸，96是可抽動的直板條正面上緣槓桿刻度，下緣直尺刻度，97－－104均為不同位置的槓桿鉤碼掛孔或者是畫園時的鉛筆位孔，105槓桿支點孔或轉動園心，106是大滑輪周邊的線槽，107是大滑輪的另半輪，當直板條96按槓桿，天平的橫梁使用時它可作為遊碼，108是可抽動的直板條背面計算尺刻度，109是大 輪周邊穿線孔。
圖4 周邊有槽多功能的小輪，110是小輪中心軸孔，111是小輪固定在大滑輪時的兩個固定孔。該孔內壁含彈簧片，112是小輪周邊的線槽，113是小輪周邊的穿線孔。
圖5 是槓桿力臂指示儀，114是力臂指示儀上的中心軸孔，115是力臂指示儀上的兩個力臂，116是力臂指示儀兩個力的作用線，117是指針。
實施例1 槓桿的平衡條件實驗，實驗時，先把實驗盒打開，取出所需器件，合上盒子，顯示盒蓋上的插孔1┄40，把圖2裡實心插器的園形插杆86、87，插入插孔1┄40的任意兩個孔中固定，把兩根立架杆90、91，由上向下分別插入實心插器上的方形槽孔88、89，把圖3裡大 輪中部，直板條96抽出，使圖2裡的立架橫軸92，穿入直板條96上的軸孔105，同時，穿入圖5裡槓桿力臂指示儀中心軸孔114，使直板條96上的槓桿刻度既向上又向讀者，而後，將立架橫軸92架固在兩根立架杆90、91上端，再把大 輪上的另半輪107，由直板條96的下緣抽合口插入，以調節槓桿平衡，用圖4裡的小輪做為砝碼和直板條96上的掛孔97、98、99、100、101、102、103、104進行實驗，特別注意的是，當槓桿在非水平位置平衡時，槓桿力臂指示儀即直觀的指出槓桿的兩個力臂115，兩個力的作用線116。
實施例2 輪軸實驗，實驗時，先把實驗盒打開，取出所需的器件，合上盒子，顯示盒蓋插孔1－－40，把圖2裡的實心插器的園形插杆86、87，插入插孔1－－40的任意兩個孔中固定，把兩根立架杆90、91由上向下分別插入實心插器上的方形槽孔88、89，把圖4小輪上的兩個固定孔111，套固在圖3裡大滑輪的兩個固定軸95上，接著分別在大 輪的穿線孔109和小輪相對應的穿線孔113，各穿卡一根線卡住線段打節一端、大、小輪將線段自由端反向纏繞，給自由端各掛上按要求比例的砝碼，使圖2裡的支架橫軸92，同時穿入大 輪中心軸孔94和小輪中心軸孔110，而後，將支架橫軸92，架固在兩根立架杆90、91上端，即組成輪軸實驗裝置，以進行輪軸實驗，要注意的是，本實驗裝置，巧妙的顯示滑輪是槓桿的變形，輪軸是滑輪的疊加，這一知識難點。
實施例3 用天平測物體質量的實驗，實驗時，先把實驗盒打開，取出所需器件，合上盒子，顯示盒蓋上的插孔1－－40，把圖2裡的實心插器的園形插杆86、87插入，插孔1－－40的任意兩個孔中固定，把兩根立架杆90、91由上向下分別插入實心插器上的方形槽孔88、89，把圖3裡大 輪中部直板條96抽出，使圖2裡的支架橫軸92，穿入直板條96上的軸孔105，同時穿入圖5裡天平平衡指示儀的中心軸孔114，使直板條96上槓桿刻度既向上又向讀者，而後將支架橫軸92，架固在兩根立架杆90、91上端，再把大 輪另半輪107，由直板條96的下緣抽合口插入，用圖4裡的小輪穿好三根線，組成吊盤兩個，分別掛吊在直板條96兩端等距位置處，這時，左右抽動大輪另半輪107以調整天平平衡。接著把具有一定質量的物體當作砝碼，進行測物體質量的實驗，要注意的是本實驗不僅學習使用天平的知識，同時直觀的突破，天平就是一種等臂的槓桿裝置這一知識難點。
權利要求1.一種多具組合和一具多用的力學實驗盒，其特徵在於一個等高的盒蓋和盒底，在盒蓋和盒底上的相對應位置制有等距插孔，盒內裝有一個周邊有槽、中心有軸孔、軸孔兩側等距處各有一個固定軸的大輪，二個周邊有槽，沿槽邊同側有三個等距卡口線孔的小輪，一個槓桿指示儀。
2.如權利要求1所述的力學實驗盒，其特徵在於大輪的中部有一個中心有軸孔、可任意抽動的直板條，它與大輪背面結合處組成計算尺刻度、它與大輪正面結合處的上緣制有直尺刻度、刻度內側有一排等距插鉛筆孔或叫砝碼的掛孔。下緣制有槓桿刻度，在制有直尺刻度的大輪正面半輪周邊還制有半園儀刻度，背面周邊制有卡口線孔。
3.如權利要求1所述的力學實驗盒，其特徵在於小輪中心軸孔與大輪中心軸孔同心，小輪中心軸孔兩側的兩個軸孔與大輪中心軸孔兩側的兩個固定軸套合。
4.如權利要求1所述的力學實驗盒，其特徵在於盒子和盒內所裝器件是木製，金屬制、塑料制、玻璃制，以上材料混合制。
專利摘要力學實驗盒是一種微型力學組合實驗裝置，它是一個既是裝箱，又是實驗插板的盒子，盒內裝有周邊有槽多功能的大輪，小輪、活動立架杆和實心插器等，實驗時，可多次重複拆裝組成25套力學實驗，巧妙地把滑輪是槓桿的變形，天平是等臂的槓桿，輪軸是直徑成比例的滑輪的疊加，以及槓桿非水平平衡時，槓桿的兩個臂，兩個力的作用線等知識難點、內含關係、直觀的作出解釋，它不僅提供實驗裝置，還提供畫角、畫圓、畫直線的工具和計算手段。
文檔編號G09B23/08GK2090561SQ9020903
公開日1991年12月11日 申請日期1990年6月19日 優先權日1990年6月19日
發明者陳養輝 申請人:陳養輝