一种斜面受力随倾角变化演示仪的利记博彩app
【专利摘要】本实用新型公开了一种斜面受力随倾角变化演示仪，包括框架面板、倾角读数盘、金属斜面、托盘、齿轮机构以及力读数盘，所述倾角读数盘，所述力读数盘分别固定安装在所述框架面板上，所述金属斜面与所述框架面板可转动连接；所述托盘与所述齿轮机构连接，所述齿轮机构与力读数盘连接。本实用新型斜面受力随倾角变化演示仪，取材就方便，结构简单，利用现有的材料即可制作完成，有助于形成关于力的作用效果的直接经验。此演示仪可以演示正压力和下滑分力随斜面倾角变化而变化的情况；可以测量0°到90°内任何倾角所对应正压力的大小；它还可以清晰演示超重、失重现象，有助于辅助课堂教学。
【专利说明】一种斜面受力随倾角变化演示仪
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种教具，尤其是涉及一种斜面受力随倾角变化演示仪。
【背景技术】
[0002] 中学物理在力的分解教学时常需要学生按照力的作用效果对力进行分解。例如斜 面上的物体有沿斜面向下滑和挤压斜面的作用效果，常将重力分解为沿斜面向下的分力和 垂直于斜面的分力，也常称之为：下滑分力和正压力。然而物体挤压斜面的作用效果一般不 易观察到，老师在课堂上也缺乏演示实验辅助教学，不能让学生直观感受力的作用效果。老 师在讲超重、失重时，学生对此非常感兴趣，也对超重、失重有一定的直接经验。他们坐电梯 时，对超重、失重有深刻的体会。如果再配备一台演示仪器可以直观地反映超重、失重现象， 一定可以让学生轻松掌握超重、失重知识。
[0003] 现在中学还没有一种仪器可以展示重力的两个作用效果，没有一种仪器可以测量 不同倾角时斜面上物体正压力的大小。 实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的是提供一种斜面受力随倾角变化演示仪，使其具有制造过程简 单，取材方便，成本低，有助于演示斜面受力情况，使学生易于理解的优点。
[0005] 为解决上述技术问题，本实用新型一种斜面受力随倾角变化演示仪，包括框架面 板、倾角读数盘、金属斜面、托盘、齿轮机构以及力读数盘，所述倾角读数盘，所述力读数盘 分别固定安装在所述框架面板上，所述金属斜面与所述框架面板可转动连接；所述托盘与 所述齿轮机构连接，所述齿轮机构与力读数盘连接。
[0006] 所述齿轮机构包括锯条、带齿的弧形铁皮以及齿轮，所述锯条与所述带齿的弧形 铁皮的一端固定连接，所述锯条的另一端与金属斜面的底部贴合固定连接；所述带齿的弧 形铁皮与所述齿轮啮合。
[0007] 所述所述齿轮的中心轴与所述力读数盘的指针连接。
[0008] 所述所述金属斜面上靠近金属斜面的低端设置有通孔，托盘支柱穿过该通孔通过 所述锯条与齿轮机构连接。
[0009] 所述金属斜面的上端设置有螺钉，螺钉上设置有用于系重物的细铁丝。
[0010] 所述框架面板上靠近倾角读数盘的外围设置有弧形的限位槽，所述金属斜面的上 端限位螺钉，所述限位螺钉可在所述弧形的限位槽内滑动。
[0011] 本实用新型斜面受力随倾角变化演示仪，取材就方便，结构简单，利用现有的材料 即可制作完成，有助于形成关于力的作用效果的直接经验。此演示仪可以演示正压力和下 滑分力随斜面倾角变化而变化的情况；可以测量0°到90°内任何倾角所对应正压力的 大小；它还可以清晰演示超重、失重现象，有助于辅助课堂教学。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 以上所述是对本实用新型技术方案的概述，为进一步解释本实用新型，以下结合 附图与实施方式对本实用新型做进一步的详细说明。
[0013] 图1本实用新型的一个实施例的斜面受力随倾角变化演示仪结构示意图。
[0014] 图2本实用新型的一个实施例的齿轮的结构示意图。
[0015] 图3本实用新型的斜面受力随倾角变化演示仪的设计原理图。
【具体实施方式】
[0016] 请配合参阅图1所示，本实用新型一种斜面受力随倾角变化演示仪，包括框架面 板8、倾角读数盘1、金属斜面4、托盘3、齿轮机构以及力读数盘7,倾角读数盘，力读数盘7 分别固定安装在框架面板8上，金属斜面4与框架面板8可转动连接；托盘3与齿轮机构连 接，齿轮机构与力读数盘7连接。
[0017] 齿轮机构包括锯条14、带齿的弧形铁皮10以及齿轮5,锯条14与带齿的弧形铁皮 10的一端固定连接，锯条14的另一端与金属斜面4的底部贴合固定连接；带齿的弧形铁皮 10与齿轮5啮合。齿轮5的中心轴与力读数盘5的指针6连接。金属斜面4上靠近金属 斜面的低端设置有通孔，托盘支柱13穿过该通孔通过锯条14与齿轮机构连接。金属斜面 4的上端设置有螺钉，螺钉上设置有用于系重物的细铁丝9。框架面板8上靠近倾角读数盘 的外围设置有弧形的限位槽12,金属斜面的上端限位螺钉11，限位螺钉11可在弧形的限位 槽12内滑动。
[0018] 请配合参阅图3所示，斜面受力随倾角变化演示仪设计原理示意图，斜面上物体 的重力可分解为垂直于斜面的正压力F1和沿斜面向下的下滑分力F2,其中：FI = mg cos Θ ; F2 = mg sin Θ。当倾角Θ变化时，下滑分力按照正弦规律变化，正压力按照余弦 规律变化。运用钢质锯片来实现力的显示。钢质锯片具有很好的弹性，当力作用于它时就 会发生形变，力变化时，锯片的弯曲程度也会发生变化。可以观察锯片的形变直观感受力的 作用效果。
[0019] 由于下滑分力与正压力互为正余弦关系，只要能演示其中正压力的变化情况，下 滑分力的变化情况也就相应得知。当θ=0°时，正压力最大且等于重力；下滑分力最小，为 零。此时如果物体随斜面在坚直方向上做变速运动，即可演示超重、失重。
[0020] 本实用新型斜面受力随倾角变化演示仪具体的制作过程如下：截取长度为20cm 的错合金作为金属斜面4,在斜面距端点3cm处打一个长为2cm宽为lcm的长方形通 孔。截取一块长为l〇cm左右，有端点的锯条14。在锯条端点圆孔处，垂直锯条、一上一下 固定一颗长约2cm的螺钉和一长约5cm的铁皮10。在铁皮10上粘上塑料的齿条，并把铁 皮弯曲为弧线形。这时，锯条14上的部件都安装好了。将锯条的螺丝穿过斜面长方形孔， 使锯条10和金属斜面4紧贴，在距离锯条10端点6-7cm处(此长度范围内，锯条弯曲小角 度时，弹力与弯曲角度成线性关系)，用螺丝将锯条14和金属斜面4紧紧固定在一起。在长 方形孔处固定长螺丝，把齿轮5套在螺丝（即齿轮的中心轴）上，使得铁皮10的齿条和齿轮 吻合(请配合参阅图2所示)。调整齿条的弯曲程度，使齿条能灵活带动齿轮5旋转。然后， 将一指针套6在齿轮上，轻按露出长方形孔的螺钉（即托盘支柱13)，就可以使锯条14弯曲， 使得齿条跟随锯条14运动，进而带动齿轮5和指针6转动。
[0021] 在金属斜面的另一端固定一颗螺丝，细铁丝9 一端固定在螺丝上，另一端把一个 重200g的重物系上。在露出长方形孔的螺丝（即托盘支柱13)上安装一个弧形托盘3,托 盘3只能沿斜面方向转动，再配合细铁丝，使重物随时都和金属斜面4保持平行。按照指针 6半径，设计一个半径4cm的刻度圆盘，并把圆盘固定在指针6下面，指针6与圆盘之间不 要接触，形成力读数盘7。锯下一块边长为30cm的正方形硬板；绘制一个半径为14cm的 四分之一圆形刻度，粘在硬板上面，用来显示0°到90°的倾角，形成倾角读数盘1。最后， 将金属斜面4 一端固定在硬板刻度盘圆心上，再在硬板弧形刻度外打磨出一条弧形限位槽 12,用限位螺钉11将金属斜面4与框架面板8固定。斜面倾角可以通过限位螺钉11在弧 形限位槽12内滑动来调整。
[0022] 本实用新型的工作原理为：请配合参阅图1、图2所示，金属斜面4上的重物2有 两个作用效果，一是使物体向下滑，细铁丝9断开，物体将向下滑动；二是使物体挤压斜面。 圆弧槽托盘3中的重物挤压斜面的力通过托盘支柱13传达到具有弹性的钢质锯条14,弹性 锯条14就会发生形变。此时，固定在锯条14上的齿条也一起运动，带动齿轮5转动，从而 引起读数指针在读数盘上的偏转，就可以显示力的变化。锯条14的形变通过弧形铁皮10 的齿条带动齿轮5转动，读数指针6伴随齿轮5 -起转动，并将锯条14形变放大。金属斜 面4的倾角可以通过倾角调整限位螺钉11来调节，而且斜面的倾角可以从倾角读数盘上读 出。当θ=〇°时，锯条的形变最大，正压力最大且等于重力。如果此时将仪器往上加速运 动，力读数盘显示的读数将大于重力，即超重现象；如果向下加速运动，读数将小于重力，即 为失重现象。
[0023] 本实用新型斜面受力随倾角变化演示仪，能够帮助学生形成关于力的作用效果的 直接经验。此演示仪可以演示正压力和下滑分力随斜面倾角变化而变化的情况；可以测量 0°到90°内任何倾角所对应正压力的大小；它还可以清晰演示超重、失重现象，用于辅助 课堂教学。
[0024] 以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上 的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均 落在本实用新型的保护范围内。
【权利要求】
1. 一种斜面受力随倾角变化演示仪，其特征在于包括框架面板、倾角读数盘、金属斜 面、托盘、齿轮机构以及力读数盘，所述倾角读数盘，所述力读数盘分别固定安装在所述框 架面板上，所述金属斜面与所述框架面板可转动连接； 所述托盘与所述齿轮机构连接，所述齿轮机构与力读数盘连接。
2. 根据权利要求1所述的斜面受力随倾角变化演示仪，其特征在于，所述齿轮机构包 括锯条、带齿的弧形铁皮以及齿轮，所述锯条与所述带齿的弧形铁皮的一端固定连接，所述 锯条的另一端与金属斜面的底部贴合固定连接； 所述带齿的弧形铁皮与所述齿轮啮合。
3. 根据权利要求2所述的斜面受力随倾角变化演示仪，其特征在于，所述所述齿轮的 中心轴与所述力读数盘的指针连接。
4. 根据权利要求2所述的斜面受力随倾角变化演示仪，其特征在于，所述所述金属斜 面上靠近金属斜面的低端设置有通孔，托盘支柱穿过该通孔通过所述锯条与齿轮机构连 接。
5. 根据权利要求1所述的斜面受力随倾角变化演示仪，其特征在于，所述金属斜面的 上端设置有螺钉，螺钉上设置有用于系重物的细铁丝。
6. 根据权利要求1所述的斜面受力随倾角变化演示仪，其特征在于，所述框架面板上 靠近倾角读数盘的外围设置有弧形的限位槽，所述金属斜面的上端限位螺钉，所述限位螺 钉可在所述弧形的限位槽内滑动。
【文档编号】G09B23/10GK203895006SQ201420289397
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年6月2日 优先权日:2014年6月2日
【发明者】姚金 申请人:姚金