專利名稱：一種三力平衡匯交定理教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，尤其是涉及理論力學(xué)中的一種三力平衡匯交 定理教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
目前，在講解理論力學(xué)靜力學(xué)理論時(shí)，首先要使學(xué)生深入理解力的基本性質(zhì)，懂得 和理解力學(xué)公理，并且要理解和掌握物體的受力分析、畫出受力圖；在這一教學(xué)過程中三力 平衡匯交定理作為一種非常重要的方法，備受老師和學(xué)生的重視。教材中是通過作用在剛 體上同一平面不同點(diǎn)上的三個(gè)互為平衡的力，用力的可傳性和平行四邊形法則來證明的。 由于理論力學(xué)中作用在物體上力的作用點(diǎn)一般不為同一點(diǎn)，與高中物理中外力大都作用在 同一點(diǎn)有很大區(qū)別，學(xué)生在作物體受力分析時(shí)往往難以巧妙運(yùn)用三力平衡匯交定理，這主 要是因?yàn)閷W(xué)生缺乏對三力平衡匯交定理的感性認(rèn)識，故很需要一種直觀的實(shí)驗(yàn)裝置以幫助 學(xué)生理解這一定理。
實(shí)用新型內(nèi)容針對上述情況，本實(shí)用新型提供一種三力平衡匯交定理教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，以解決學(xué) 生因?yàn)槿狈θζ胶鈪R交定理的理解而難以掌握運(yùn)用三力平衡匯交定理作物體受力分 析的問題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種三力平衡匯交定理教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是，包括由環(huán)形上箱體和帶環(huán)形臺 階下箱體裝配而成的箱體，所述箱體內(nèi)設(shè)置有一環(huán)形軌道，軌道內(nèi)安裝有三個(gè)可以繞軌道 自由轉(zhuǎn)動(dòng)的滾動(dòng)體，每個(gè)滾動(dòng)體上連接一輕質(zhì)彈簧測力計(jì)，每個(gè)輕質(zhì)彈簧測力計(jì)的另一端 與一讀數(shù)環(huán)連接在一起，形成一組測力機(jī)構(gòu)；前述三組測力機(jī)構(gòu)的讀數(shù)環(huán)全部連接在一量 角環(huán)上；三組測力機(jī)構(gòu)的滾動(dòng)體分別由U形銷針鎖定在下箱體。進(jìn)一步，所述上箱體和下箱體分別加工有一截面為半圓形的環(huán)形槽，在上箱體和 下箱體的內(nèi)側(cè)面沿半圓形環(huán)形槽端面加工有一缺口，兩環(huán)形槽尺寸相同，使由上箱體與下 箱體裝配而成的箱體形成一截面為帶開口的圓形的環(huán)形槽，即前述環(huán)形軌道。進(jìn)一步，所述下箱體沿其內(nèi)側(cè)面邊緣、滾動(dòng)體與輕質(zhì)彈簧連接處外緣的端面處加 工有一圈銷孔，各銷孔的中心距與U形銷針兩針頭的距離相等。進(jìn)一步，所述讀數(shù)環(huán)為帶有開口的橢圓形的細(xì)小光滑鋼環(huán)。進(jìn)一步，所述量角環(huán)為外緣刻有360°角度值的表面光滑的圓環(huán)。本實(shí)用新型的有益效果是，能夠直觀地測量三力平衡時(shí)力的大小和方向，觀察三 力中某一力的方向改變時(shí)其他兩個(gè)力的變化情況；將平衡時(shí)的三個(gè)力畫在一個(gè)平面直角坐 標(biāo)系上，通過計(jì)算χ軸和y軸的矢量和為零，即可驗(yàn)證和說明三力平衡匯交定理；該裝置結(jié) 構(gòu)簡單、成本低，操作方便、表達(dá)直觀、易于理解、便于攜帶。
圖1為本實(shí)用新型--種三三力平衡匯交定理教學(xué)實(shí)S金裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型--種三三力平衡匯交定理教學(xué)實(shí)S金裝置的局部剖視圖。圖3為本實(shí)用新型--種三三力平衡匯交定理教學(xué)實(shí)S金裝置讀數(shù)環(huán)的主視圖。圖4為本實(shí)用新型--種三三力平衡匯交定理教學(xué)實(shí)S金裝置量角環(huán)的主視圖。圖5為本實(shí)用新型-一種三三力平衡匯交定理教學(xué)實(shí)S金裝置銷針的主視圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下 面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。參見圖1、圖2、圖3，一種三力平衡匯交定理教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，包括由環(huán)形上箱體5和 帶環(huán)形臺階的下箱體6裝配而成的箱體，所述上箱體5和下箱體6分別加工有一截面為帶 缺口的半圓形的環(huán)形槽，兩環(huán)形槽尺寸相同，使所述箱體形成一截面為帶開口的圓形的環(huán) 形槽，該環(huán)形槽作為滾動(dòng)體4的軌道9，滾動(dòng)體4可以繞軌道9自由轉(zhuǎn)動(dòng)，在每個(gè)滾動(dòng)體4上 連接一個(gè)測量拉力的輕質(zhì)彈簧測力計(jì)3，每個(gè)輕質(zhì)彈簧測力計(jì)3的另一端與一個(gè)帶有開口 的橢圓形的細(xì)小光滑鋼環(huán)的讀數(shù)環(huán)2連接在一起，形成一組測力機(jī)構(gòu)，故共形成三組測力 機(jī)構(gòu)，分別是測力機(jī)構(gòu)I、測力機(jī)構(gòu)II、測力機(jī)構(gòu)III ；參見圖4、圖5，前述三組測力機(jī)構(gòu)的 讀數(shù)環(huán)2通過其上的開口裝配在量角環(huán)1上。所述下箱體6在其內(nèi)側(cè)面邊緣、滾動(dòng)體4與 輕質(zhì)彈簧3連接處外緣的端面處加工有一圈銷孔8，通過U型銷針7與銷孔8的配合將測力 機(jī)構(gòu)的滾動(dòng)體4鎖定。操作該實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)，將測力機(jī)構(gòu)I、測力機(jī)構(gòu)II、測力機(jī)構(gòu)III組裝好，把三組測力 機(jī)構(gòu)上的讀數(shù)環(huán)2都與量角環(huán)1連接，用銷針7在任意位置固定任意兩組測力機(jī)構(gòu)的滾動(dòng) 體4，再用手去滑動(dòng)第三組測力機(jī)構(gòu)的滾動(dòng)體4，用銷針7固定第三個(gè)實(shí)驗(yàn)組的滾動(dòng)體4，待 整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置恢復(fù)靜止?fàn)顟B(tài)，用肉眼直接從輕質(zhì)彈簧測力計(jì)3讀出三個(gè)力大小，從量角環(huán) 與讀數(shù)環(huán)的重合位置讀出三個(gè)拉力兩兩之間的夾角值，再將三個(gè)拉力的大小和方向確定在 一個(gè)平面直角坐標(biāo)系中，通過計(jì)算三力的矢量和為零來說明和驗(yàn)證三力平衡匯交定理。以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行 業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述 的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下本實(shí)用新型還會(huì) 有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要 求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。
權(quán)利要求1.一種三力平衡匯交定理教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是，包括由環(huán)形上箱體和帶環(huán)形臺階 的下箱體裝配而成的箱體，所述箱體內(nèi)設(shè)置有一環(huán)形軌道，軌道內(nèi)安裝有三個(gè)可以繞軌道 自由轉(zhuǎn)動(dòng)的滾動(dòng)體，每個(gè)滾動(dòng)體上連接一輕質(zhì)彈簧測力計(jì)，每個(gè)輕質(zhì)彈簧測力計(jì)的另一端 與一讀數(shù)環(huán)連接在一起，形成一組測力機(jī)構(gòu)；前述三組測力機(jī)構(gòu)的讀數(shù)環(huán)全部連接在一量 角環(huán)上；三組測力機(jī)構(gòu)的滾動(dòng)體分別由U形銷針鎖定在下箱體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三力平衡匯交定理教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是，所述上箱 體和下箱體分別加工有一截面為半圓形的環(huán)形槽，在上箱體和下箱體的內(nèi)側(cè)面沿半圓形環(huán) 形槽端面加工有一缺口，兩環(huán)形槽尺寸相同，使由上箱體與下箱體裝配而成的箱體形成一 截面為帶開口的圓形的環(huán)形槽，即前述環(huán)形軌道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三力平衡匯交定理教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是，所述下箱 體沿其內(nèi)側(cè)面邊緣、滾動(dòng)體與輕質(zhì)彈簧連接處外緣的端面處加工有一圈銷孔，各銷孔的中 心距與U形銷針兩針頭的距離相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三力平衡匯交定理教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是，所述讀數(shù) 環(huán)為帶有開口的橢圓形的細(xì)小光滑鋼環(huán)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三力平衡匯交定理教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是，所述量角 環(huán)為外緣刻有360°角度值的表面光滑的圓環(huán)。
專利摘要一種三力平衡匯交定理教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，包括由上箱體和下箱體裝配而成的箱體，所述箱體設(shè)置一環(huán)形軌道，軌道內(nèi)安裝三個(gè)可以繞軌道自由轉(zhuǎn)動(dòng)的滾動(dòng)體，每個(gè)滾動(dòng)體上連接一個(gè)輕質(zhì)彈簧測力計(jì)，每個(gè)輕質(zhì)彈簧測力計(jì)的另一端與一讀數(shù)環(huán)連接在一起，形成一組測力機(jī)構(gòu)；前述三組測力機(jī)構(gòu)的讀數(shù)環(huán)全部連接在一外緣刻有360°角度值的量角環(huán)上；三組測力機(jī)構(gòu)的滾動(dòng)體分別由U形銷針鎖定在下箱體。本實(shí)用新型能夠直觀地測量三力平衡時(shí)力的大小和方向，觀察三力中某一力的方向改變時(shí)其他兩個(gè)力的變化情況；通過計(jì)算測量結(jié)果即可驗(yàn)證和說明三力平衡匯交定理；該裝置結(jié)構(gòu)簡單、成本低，操作方便、表達(dá)直觀、易于理解、便于攜帶。
文檔編號G09B23/10GK201829095SQ20102028952
公開日2011年5月11日 申請日期2010年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月12日
發(fā)明者何海, 張經(jīng)緯, 朱超, 鄭蘇 申請人:上海海事大學(xué)