專利名稱：浮體式共點(diǎn)力合成演示儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于教學(xué)演示用具技術(shù)領(lǐng)域。
在中學(xué)教學(xué)中，演示和驗(yàn)證二共點(diǎn)力合成常用平行四邊形法則；當(dāng)物體受到三個(gè)力的作用而平衡時(shí)，其中任意兩個(gè)力的合力應(yīng)與第三力大小相等方向相反，且在同一直線上?，F(xiàn)在教學(xué)中，只有取一些特殊值通過圖示來驗(yàn)證，這樣便缺乏直觀形象。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于驗(yàn)證和演示二共點(diǎn)力合成的平行四邊形法則的浮體式共點(diǎn)力合成演示儀。
本實(shí)用新型的構(gòu)成如下在一盛水容器內(nèi)置一板狀浮體，浮體上表面是一繪有等間距同心圓的刻度盤；三支等長(zhǎng)等質(zhì)量倔強(qiáng)系數(shù)相同的彈簧，它們的首端共同固定在上述浮體的圓心處，彈簧的末端連接有指針橫桿，指針對(duì)準(zhǔn)圓心，橫桿末端連接一拉線；在容器口上置一繪有平行線族的透明蓋板，另配一繪有同樣平行線族的可移動(dòng)透明片與蓋板配套使用。
上述盛水的容器以圓形盆狀為宜，不必太高，水深能浮起浮體即可。浮體可用泡沫塑料板制做，上表面的刻度盤可直接繪于該板上，也可用一鋁片或有機(jī)玻璃片刻畫后固定在泡沫塑料板上；浮體以圓形板為佳。
上述彈簧指針橫桿與彈簧末端的豎桿可調(diào)式固定，并與彈簧平行，調(diào)整指針橫桿使指針在彈簧不受力時(shí)恰好位于彈簧首端，即對(duì)準(zhǔn)浮體圓心，此為零點(diǎn)。
上述透明蓋板以能蓋住容器口的有機(jī)玻璃圓板為佳；可移動(dòng)的透明片可以是塑料片或幻燈片，以圓形為佳，直徑略大于浮體刻度盤即可。
為便于觀察，指針、刻度線和平行線可涂上較醒目的顏色。另備三支固定用夾子，便于將彈簧拉線固定于容器壁上。也可將一個(gè)拉線先作固定，這一拉線略長(zhǎng)些便于驗(yàn)證第三力與合力是否在同一條線上。
本實(shí)用新型的工作原理如下調(diào)整彈簧指針使其位于浮體圓心處，定為零點(diǎn)；向容器內(nèi)注水后浮體浮起，先將一彈簧拉線固定于容器壁上，然后拉另兩支彈簧拉線，不管拉力大小如何，浮體總能找到合適的位置使三力平衡。此時(shí)，指針與圓心的距離即為彈簧的伸長(zhǎng)量，因三支彈簧倔強(qiáng)系數(shù)相同，所以各指針與圓心距離大小就完全反映了相同的比例力的大小。轉(zhuǎn)動(dòng)透明蓋板，使平行線族與其中一力方向一致，即與某一拉線平行，并調(diào)整蓋板使另一力的指針正好落在某條刻線上；將可移動(dòng)透明片放在蓋板上，并調(diào)整至其平行線族與第二力平行，且第一力的指針正好落在某一刻線上；至此兩組平行線族將構(gòu)成一系列的平行四邊形，其中，過二力末端的兩條線與二力構(gòu)成的平行四邊形的對(duì)角線即為此二力的合力；可觀察合力的末端和第三力的末端是否落在同一同心圓上，若是則證明其大小相等。過第三力的固定點(diǎn)拉一絲線，使其與第三力重合并延長(zhǎng)，看合力與第三力是否在一條直線上，若是則驗(yàn)證了平行四邊形法則。
使用本實(shí)用新型不必讀出力的數(shù)值和夾角，也不必用力的圖示法再去畫圖驗(yàn)證，即直觀又方便；另外也不必為了畫圖而取一些特殊值，更具說服力；整個(gè)實(shí)驗(yàn)可由一人獨(dú)立操作完成；本實(shí)用新型采用浮體有效的消除了摩擦，實(shí)驗(yàn)更精確；若容器和浮體均采用透明材料，還可通過投影儀把實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象投影到屏幕上，便于課堂演示；本實(shí)用新型制造簡(jiǎn)單，成本低，便于生產(chǎn)。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。


圖1是本實(shí)用新型的俯視圖，其中，1.水容器器壁，2.浮體刻度盤，3.彈簧及拉線，4.透明蓋板，5.透明片，圖中A、B、C為三個(gè)拉線的固定點(diǎn)，0為浮體圓心，虛線表示所要驗(yàn)證的平行四邊形法則。
圖2是本實(shí)用新型的側(cè)視剖視圖，其中，6.水，7.浮體，8.彈簧，9.彈簧指針，10.指針橫桿，11.指針橫桿與彈簧的連桿，12.拉線，其余標(biāo)號(hào)同
圖1。
圖3是彈簧及指針在受力和不受力時(shí)的狀態(tài)示意圖，標(biāo)號(hào)同
圖1，其中，上邊的彈簧是不受力時(shí)的狀態(tài)，下邊的彈簧是受力時(shí)的狀態(tài)，虛線表示圓心零點(diǎn)；上下兩指針的間距即反映了彈簧受力的大小。
實(shí)施例結(jié)構(gòu)如
圖1圖2所示，其中，容器直徑φ35cm，高15cm，注水深10cm，帶鋁刻度盤的泡沫塑料圓浮體直徑φ15cm，厚度2cm，倔強(qiáng)系數(shù)相同的彈簧三支長(zhǎng)8cm；透明有機(jī)玻璃圓蓋板直徑φ40cm，透明幻燈片圓形直徑φ20cm；指針涂為紅色，同心圓刻度線為黑色，透明蓋板和透明片上的平行線為藍(lán)色。
權(quán)利要求1.浮體式共點(diǎn)力合成演示儀，其特征在于，一盛水容器內(nèi)置一板狀浮體，浮體上表面是一繪有等間距同心圓的刻度盤；三支倔強(qiáng)系數(shù)相同的彈簧的首端共同固定在上述浮體的圓心處，彈簧的末端連接有帶指針的橫桿，指針對(duì)準(zhǔn)圓心，橫桿末端接有拉線；在容器口上置一繪有平行線族的透明蓋板，另有一與蓋板配套使用的繪有同樣平行線族的可移動(dòng)透明片。
2.如權(quán)利要求1所述的浮體式共點(diǎn)力合成演示儀，其特征在于，所述容器是圓盆狀，浮體是圓板狀。
3.如權(quán)利要求1所述的浮體式共點(diǎn)力合成演示儀，其特征在于，所述浮體用泡沫塑料板制做，上表面固定有鋁片刻度盤。
4.如權(quán)利要求1所述的浮體式共點(diǎn)力合成演示儀，其特征在于，所述彈簧指針橫桿與彈簧末端的豎桿可調(diào)式固定，并與彈簧平行。
5.如權(quán)利要求1所述的浮體式共點(diǎn)力合成演示儀，其特征在于，所述透明蓋板是能蓋住容器口的有機(jī)玻璃圓板。
6.如權(quán)利要求1所述的浮體式共點(diǎn)力合成演示儀，其特征在于，所述可移動(dòng)的透明片是塑料片或幻燈片制做的圓片。
7.如權(quán)利要求1所述的浮體式共點(diǎn)力合成演示儀，其特征在于，所述指針、刻度線和平行線涂有醒目的顏色。
專利摘要本實(shí)用新型屬于教學(xué)演示用具技術(shù)領(lǐng)域，其特點(diǎn)是一盛水容器內(nèi)置一板狀浮體，浮體上表面是一繪有等間距同心圓的刻度盤；三支倔強(qiáng)系數(shù)相同的彈簧的首端共同固定在上述浮體的圓心處，彈簧的末端連接有帶指針的橫桿，指針對(duì)準(zhǔn)圓心，橫桿末端接有拉線；在容器口上置一繪有平行線族的透明蓋板，另有一與蓋板配套使用的繪有同樣平行線族的可移動(dòng)透明片。本實(shí)用新型操作簡(jiǎn)單演示直觀，制作成本低易于生產(chǎn)。
文檔編號(hào)G09B23/00GK2223855SQ9423605
公開日1996年4月3日 申請(qǐng)日期1994年12月26日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月26日
發(fā)明者田震 申請(qǐng)人:田震