本发明涉及一种中学物理教学与实验仪器，尤其涉及一种动态挂定自重式力的合成演示仪。
背景技术：
在高中物理教学中，“力的合成”是很重要的一课，是矢量教学的起点，也是高中物理教学的重点及难点，而在传统物理教学中采用的实验是用木板、图钉、白纸、橡皮筋、2个弹簧测力计来完成的，在实验时，橡皮筋经过几次拉伸之后容易老化变形，产生较大误差，且实验往往只能在桌面上进行，教师无法直观地演示实验，在画图过程中，单人完成实验操作性要求较高，需在拉弹簧测力计的同时还要标点及标记拉伸方向，操作实验的人常常忙得晕头转向，不利于实验教学的开展。
技术实现要素：
为了使教学更具有直观性，增强学生的即时体验感，提高学生的学习兴趣，调动学生的积极性，本发明提供一种动态挂定自重式力的合成演示仪，本发明解决其技术问题所采用的方案主要有以下几点。
1、本发明提供的一种动态挂定自重式力的合成演示仪包括螺钉、一号测力计、一号滑轮、一号细绳、汇力量角器、竖直杆、物块、三号滑轮、拱形门洞、支撑架、调平螺栓、标志锥、带线重锤、空槽、四号滑轮、面板、二号细绳、半圆形槽轨、二号滑轮、二号测力计，其中所述的面板中间有一掏空的拱形门洞，拱形门洞上方有一半圆形槽轨，面板的右下角有一空槽，空槽的上面固定一带线重锤，空槽的下面有一标志锥，调节固定在面板下面的支撑架上的调平螺栓，使带线重锤的尖端正对标志锥的尖端，就使面板保持竖直状态。
2、所述的一号测力计和二号测力计对称挂在面板上部的螺钉上，可以取卸，一号滑轮、二号滑轮、三号滑轮和四号滑轮的规格相同，一号滑轮及二号滑轮可通过调节蝶形螺母松紧程度使其可以在半圆轨道上移动及固定，三号滑轮和四号滑轮对称固定在面板上不能移动，挂在一号测力计和三号滑轮左侧间的一号细绳部分、二号测力计和四号滑轮右侧间的二号细绳部分始终是竖直的。
3、所述的汇力量角器可以自由移动，汇力量角器的中线上固定有一与零刻线垂直的竖直杆，汇力量角器的中心点处的竖直杆上和竖直杆的下端都有一小挂钩，当汇力量角器的中心点处挂上细绳、竖直杆的下端挂上物块时，汇力量角器始终保持图示的直立状态，零刻线始终是水平的，一号细绳和二号细绳材质相同，质轻且不能伸长。
本发明的有益效果是，该演示仪操作简单、直观性强、测量数值稳定、演示性好。在实验时，演示仪的各组成部分不容易老化变形，实验误差非常小，且实验能在竖直的面板上进行，教师能直观地演示实验，在画图过程中，单人完成实验操作容易，只需在汇力量角器上挂上细绳和物块后，两分力的角度方向就能依靠物块自身的重力确定不变，汇力量角器和测力计的示数能轻松读出，依据汇力量角器上细绳的方向（相当于力的方向）直接照搬至直角坐标系中，很容易画出力的图示，有利于实验教学的开展。本发明通过改变滑轮位置，来改变分力夹角，从而改变分力大小，能快速得出多组数据进行比较。而只用一个测力计则可模拟合力的作用效果，有利于学生理解力的合成知识，实验简单、学生可参与度强，教学效率提高。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明，其中图1是本发明的结构示意图，图2是本发明的演示一图，图3是本发明的演示二图。
具体实施方式
本发明提出了一种动态挂定自重式力的合成演示仪，能比较方便、快捷地画出力的合成示意图，更加直观地演示实验。
本发明的结构示意图如图1所示，该仪器主要由螺钉1、一号测力计2、一号滑轮3、一号细绳4、汇力量角器5、竖直杆6、物块7、三号滑轮8、拱形门洞9、支撑架10、调平螺栓11、标志锥12、带线重锤13、空槽14、四号滑轮15、面板16、二号细绳17、半圆形槽轨18、二号滑轮19、二号测力计20组成，其中所述的面板16中间有一掏空的拱形门洞9，拱形门洞9上方有一半圆形槽轨18，面板16的右下角有一空槽14，空槽14的上面固定一带线重锤13，空槽14的下面有一标志锥12，调节固定在面板16下面的支撑架10上的调平螺栓11，使带线重锤13的尖端正对标志锥12的尖端，就使面板16保持竖直状态。
所述的一号测力计2和二号测力计20对称挂在面板16上部的螺钉1上，可以取卸，一号滑轮3、二号滑轮19、三号滑轮8和四号滑轮15的规格相同，一号滑轮3及二号滑轮19可通过调节蝶形螺母松紧程度使其可以在半圆轨道上移动及固定，三号滑轮8和四号滑轮15对称固定在面板16上不能移动，挂在一号测力计2和三号滑轮8左侧间的一号细绳4部分、二号测力计20和四号滑轮15右侧间的二号细绳17部分始终是竖直的。
所述的汇力量角器5可以自由移动，汇力量角器5的中线上固定有一与零刻线垂直的竖直杆6，汇力量角器5的中心点处的竖直杆6上和竖直杆6的下端都有一小挂钩，当汇力量角器5的中心点处挂上细绳、竖直杆6的下端挂上物块7时，汇力量角器5始终保持图示的直立状态，零刻线始终是水平的，一号细绳4和二号细绳17材质相同，质轻且不能伸长。
本发明的演示一图如图2所示，实验时先将演示仪放置在水平台上，分别对一号测力计2和二号测力计20进行机械调零，调节固定在面板16下面的支撑架10上的调平螺栓11，使带线重锤13的尖端正对标志锥12的尖端，就使面板16保持竖直状态，取一号细绳4一端系于一号测力计2上，另一端依次绕过三号滑轮8与一号滑轮3系在汇力量角器5中心点处小挂钩上，取二号细绳17一端系于二号测力计20上，另一端依次绕过四号滑轮15与二号滑轮19也系在汇力量角器5中心点处小挂钩上，取重量适当的物块7（物块7的重量不能超过一号测力计2和二号测力计20的量程）悬挂于汇力量角器5上竖直杆6的下端的小挂钩上，通过一号滑轮3和二号滑轮19上的蝶形螺母调节松紧程度，从而移动一号滑轮3和二号滑轮19到半圆形槽轨18上的某个位置，再固定住一号滑轮3和二号滑轮19，观察并记录测力计1和测力计2示数，再观察并记录汇力量角器5上两个力与汇力量角器水平线的角度示数，在黑板（或白纸）上标记一个原点，建立x、y二维直角坐标系，x轴代表汇力量角器的水平线，y轴代表汇力量角器的中线，根据实验数据从原点出发画出两个分力的图示以及方向。
本发明的演示二图如图3所示，撤除二号细绳17，等汇力量角器5静止后记录一号测力计2的示数以及汇力量角器5上的角度示数，在黑板（或白纸）上的二维直角坐标系中，根据所记录的数据，从原点出发再画出这个合力的图示以及方向，再用虚线连接这个合力的末端和前面两个分力的末端，观察图线有什么特点。
改变一号滑轮3和二号滑轮19的位置，或者换上重量不同的物块7（物块7的重量不能超过一号测力计2和二号测力计20的量程），重复上述实验操作，记录多组数据，画出不同方向上的分力与合力图示，就能得出力的合成规律。
本发明能更便捷地、直观地帮助教师演示实验。整个仪器操作简单，学生可通过直接观测快速得出实验数据，再借助物理作图方法加深学生对“平行四边形法则”的理解，展示效果明显，误差非常小。
1.一种动态挂定自重式力的合成演示仪，包括螺钉、一号测力计、一号滑轮、一号细绳、汇力量角器、竖直杆、物块、三号滑轮、拱形门洞、支撑架、调平螺栓、标志锥、带线重锤、空槽、四号滑轮、面板、二号细绳、半圆形槽轨、二号滑轮、二号测力计，其特征在于所述的面板中间有一掏空的拱形门洞，拱形门洞上方有一半圆形槽轨，面板的右下角有一空槽，空槽的上面固定一带线重锤，空槽的下面有一标志锥，调节固定在面板下面的支撑架上的调平螺栓，使带线重锤的尖端正对标志锥的尖端，就使面板保持竖直状态。
2.根据权利要求1所述的一种动态挂定自重式力的合成演示仪，其特征在于所述的一号测力计和二号测力计对称挂在面板上部的螺钉上，可以取卸，一号滑轮、二号滑轮、三号滑轮和四号滑轮的规格相同，一号滑轮及二号滑轮可通过调节蝶形螺母松紧程度使其可以在半圆轨道上移动及固定，三号滑轮和四号滑轮对称固定在面板上不能移动，挂在一号测力计和三号滑轮左侧间的一号细绳部分、二号测力计和四号滑轮右侧间的二号细绳部分始终是竖直的。
3.根据权利要求1所述的一种动态挂定自重式力的合成演示仪，其特征在于所述的汇力量角器的中线上固定有一与零刻线垂直的竖直杆，汇力量角器的中心点处的竖直杆上和竖直杆的下端都有一小挂钩，当汇力量角器的中心点处挂上细绳、竖直杆的下端挂上物块时，汇力量角器始终保持图示的直立状态，零刻线始终是水平的，一号细绳和二号细绳材质相同，质轻且不能伸长。
技术总结