專利名稱：力學(xué)實(shí)驗(yàn)盒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
這個(gè)力學(xué)實(shí)驗(yàn)盒是一種初中力學(xué)微型組合實(shí)驗(yàn)儀器裝置，現(xiàn)有的陜西師大何瑞林付教授為主研究生產(chǎn)的“力學(xué)組合教具”每套價(jià)值千元左右，它是專用裝箱里，裝有各種大、小、長、短、厚、薄不同規(guī)格的元件上百種之多，加上外配件，重量數(shù)十公斤，不易推廣普及到每一個(gè)學(xué)生，加之，現(xiàn)有力學(xué)演示實(shí)驗(yàn)裝置。有些比較簡單，卻沒有規(guī)范要求，易被忽視。
力學(xué)實(shí)驗(yàn)盒的目的，是提供一種滿足規(guī)范要求又易于普及到每個(gè)學(xué)生，以培養(yǎng)學(xué)生動手能力的力學(xué)微型組合實(shí)驗(yàn)裝置。
力學(xué)實(shí)驗(yàn)盒，主要由既是裝箱又是實(shí)驗(yàn)插板的盒子圖1，帶有實(shí)心插器的活動立架桿圖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，杠桿力臂指示圖5以及可以當(dāng)做砝碼的幾個(gè)小元件組成。
圖1是一個(gè)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(jié)合處的一側(cè)是兩只合頁43、44，對應(yīng)另一側(cè)是一付掛扣45，該盒子內(nèi)裝有圖2、圖3、圖4、圖5等器件，圖2是帶有實(shí)心插器的活動立架桿，(拆下實(shí)心插器反向放置可當(dāng)做滑車、滑塊和一個(gè)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、正面上緣制有杠桿的刻度97－－104，下緣制有直尺的刻度，它可分別當(dāng)作杠桿臂，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(jié)合處組成計(jì)算尺的刻度108，大輪上半輪93，可當(dāng)半園儀使用，下半輪107在直板條96作為天平梁、杠桿臂使用時(shí)，可當(dāng)作調(diào)節(jié)平衡的游碼水平移動，完整的大輪吊掛在圖2的活動立架桿上，從穿線孔109穿好線可當(dāng)滑輪使用，再在完整大輪的兩個(gè)定軸95上固定一個(gè)圖4的小輪，可當(dāng)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(dāng)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(gè)穿線孔113里，任意一個(gè)中穿好線，可當(dāng)滑輪使用，三個(gè)穿線孔113、穿好三根線，可作為吊盤。兩個(gè)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是杠桿臂指示儀，作杠桿實(shí)驗(yàn)時(shí)，將軸孔114和大輪中的直板條96上的杠桿支點(diǎn)孔105、套在同軸上指針117和兩臂115，在支點(diǎn)孔105固定，指針117和活動立架桿的立桿平行，其次盒內(nèi)還裝有小彈簧秤一個(gè)，永磁鐵一個(gè)，三角板一個(gè)，小錐體一個(gè)，以上四個(gè)小件，連同圖3中大輪的兩個(gè)半輪，圖2中帶實(shí)心插器的活動立架桿的實(shí)心插器，立架桿和圖4小輪等。每件都有一定的質(zhì)量，也可作為砝碼使用。實(shí)驗(yàn)時(shí)，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(shí)驗(yàn)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(xué)部分的25套實(shí)驗(yàn)，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(gòu)造，用天平測固體的質(zhì)量，用天平測液體的質(zhì)量，磁力，帶電體吸收小物體，重垂線的應(yīng)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(shí)驗(yàn)，杠桿的平衡條件，定、動滑輪及滑輪組的實(shí)驗(yàn)，輪軸的實(shí)驗(yàn)，半園儀的應(yīng)用，直尺畫園，計(jì)算尺的應(yīng)用、斜面實(shí)驗(yàn)等。
力學(xué)實(shí)驗(yàn)盒和現(xiàn)有同類實(shí)驗(yàn)裝置相比，有以下特點(diǎn)1.本實(shí)驗(yàn)盒使同類實(shí)驗(yàn)裝置微型化、規(guī)范化。每盒裝置可分別做25套力學(xué)簡單實(shí)驗(yàn)，造價(jià)20元左右，易于普及推廣到每個(gè)學(xué)生自己購買，自己操作。2 本實(shí)驗(yàn)盒不僅提供實(shí)驗(yàn)裝置，同時(shí)，提供畫角、畫園、畫直線的工具，以及計(jì)算的手段(計(jì)算尺)。3.本實(shí)驗(yàn)盒較巧妙的把滑輪是杠桿的變形，天平是等臂的杠桿，輪軸是不同滑輪的疊加，以及當(dāng)杠桿非水平平衡時(shí)，杠桿的兩個(gè)臂，兩個(gè)力的作用線等知識難點(diǎn)、內(nèi)含關(guān)系，同時(shí)直觀作出解釋。4 本實(shí)驗(yàn)盒僅有圖1、2、3、4、5等種主要元件，卻能多次重復(fù)使用完成25套實(shí)驗(yàn)。


圖1 既是裝箱又是實(shí)驗(yàn)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是盒子后面結(jié)合處的兩個(gè)合頁，45是盒子結(jié)合處相對應(yīng)一例的掛扣。
圖2 力學(xué)實(shí)驗(yàn)盒里，帶實(shí)心插器的活動立架桿取掉立架桿反向放插器可按平衡車或滑塊使用，86、87是插器的兩個(gè)園形插桿，88、89是插器由上向下的兩個(gè)方形插孔，90、91是兩根立架桿，92是立架桿上的橫軸。
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(shí)的兩個(gè)定軸，96是可抽動的直板條正面上緣杠桿刻度，下緣直尺刻度，97－－104均為不同位置的杠桿鉤碼掛孔或者是畫園時(shí)的鉛筆位孔，105杠桿支點(diǎn)孔或轉(zhuǎn)動園心，106是大滑輪周邊的線槽，107是大滑輪的另半輪，當(dāng)直板條96按杠桿，天平的橫梁使用時(shí)它可作為游碼，108是可抽動的直板條背面計(jì)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(shí)的兩個(gè)固定孔。該孔內(nèi)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 是杠桿力臂指示儀，114是力臂指示儀上的中心軸孔，115是力臂指示儀上的兩個(gè)力臂，116是力臂指示儀兩個(gè)力的作用線，117是指針。
實(shí)施例1 杠桿的平衡條件實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)，先把實(shí)驗(yàn)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里實(shí)心插器的園形插桿86、87，插入插孔1┄40的任意兩個(gè)孔中固定，把兩根立架桿90、91，由上向下分別插入實(shí)心插器上的方形槽孔88、89，把圖3里大 輪中部，直板條96抽出，使圖2里的立架橫軸92，穿入直板條96上的軸孔105，同時(shí)，穿入圖5里杠桿力臂指示儀中心軸孔114，使直板條96上的杠桿刻度既向上又向讀者，而后，將立架橫軸92架固在兩根立架桿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(diào)節(jié)杠桿平衡，用圖4里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(jìn)行實(shí)驗(yàn)，特別注意的是，當(dāng)杠桿在非水平位置平衡時(shí)，杠桿力臂指示儀即直觀的指出杠桿的兩個(gè)力臂115，兩個(gè)力的作用線116。
實(shí)施例2 輪軸實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)，先把實(shí)驗(yàn)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里的實(shí)心插器的園形插桿86、87，插入插孔1－－40的任意兩個(gè)孔中固定，把兩根立架桿90、91由上向下分別插入實(shí)心插器上的方形槽孔88、89，把圖4小輪上的兩個(gè)固定孔111，套固在圖3里大滑輪的兩個(gè)固定軸95上，接著分別在大 輪的穿線孔109和小輪相對應(yīng)的穿線孔113，各穿卡一根線卡住線段打節(jié)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里的支架橫軸92，同時(shí)穿入大 輪中心軸孔94和小輪中心軸孔110，而后，將支架橫軸92，架固在兩根立架桿90、91上端，即組成輪軸實(shí)驗(yàn)裝置，以進(jìn)行輪軸實(shí)驗(yàn)，要注意的是，本實(shí)驗(yàn)裝置，巧妙的顯示滑輪是杠桿的變形，輪軸是滑輪的疊加，這一知識難點(diǎn)。
實(shí)施例3 用天平測物體質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)，先把實(shí)驗(yàn)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里的實(shí)心插器的園形插桿86、87插入，插孔1－－40的任意兩個(gè)孔中固定，把兩根立架桿90、91由上向下分別插入實(shí)心插器上的方形槽孔88、89，把圖3里大 輪中部直板條96抽出，使圖2里的支架橫軸92，穿入直板條96上的軸孔105，同時(shí)穿入圖5里天平平衡指示儀的中心軸孔114，使直板條96上杠桿刻度既向上又向讀者，而后將支架橫軸92，架固在兩根立架桿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里的小輪穿好三根線，組成吊盤兩個(gè)，分別掛吊在直板條96兩端等距位置處，這時(shí)，左右抽動大輪另半輪107以調(diào)整天平平衡。接著把具有一定質(zhì)量的物體當(dāng)作砝碼，進(jìn)行測物體質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)，要注意的是本實(shí)驗(yàn)不僅學(xué)習(xí)使用天平的知識，同時(shí)直觀的突破，天平就是一種等臂的杠桿裝置這一知識難點(diǎn)。
權(quán)利要求1.一種多具組合和一具多用的力學(xué)實(shí)驗(yàn)盒，其特征在于一個(gè)等高的盒蓋和盒底，在盒蓋和盒底上的相對應(yīng)位置制有等距插孔，盒內(nèi)裝有一個(gè)周邊有槽、中心有軸孔、軸孔兩側(cè)等距處各有一個(gè)固定軸的大輪，二個(gè)周邊有槽，沿槽邊同側(cè)有三個(gè)等距卡口線孔的小輪，一個(gè)杠桿指示儀。
2.如權(quán)利要求1所述的力學(xué)實(shí)驗(yàn)盒，其特征在于大輪的中部有一個(gè)中心有軸孔、可任意抽動的直板條，它與大輪背面結(jié)合處組成計(jì)算尺刻度、它與大輪正面結(jié)合處的上緣制有直尺刻度、刻度內(nèi)側(cè)有一排等距插鉛筆孔或叫砝碼的掛孔。下緣制有杠桿刻度，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(quán)利要求1所述的力學(xué)實(shí)驗(yàn)盒，其特征在于小輪中心軸孔與大輪中心軸孔同心，小輪中心軸孔兩側(cè)的兩個(gè)軸孔與大輪中心軸孔兩側(cè)的兩個(gè)固定軸套合。
4.如權(quán)利要求1所述的力學(xué)實(shí)驗(yàn)盒，其特征在于盒子和盒內(nèi)所裝器件是木制，金屬制、塑料制、玻璃制，以上材料混合制。
專利摘要力學(xué)實(shí)驗(yàn)盒是一種微型力學(xué)組合實(shí)驗(yàn)裝置，它是一個(gè)既是裝箱，又是實(shí)驗(yàn)插板的盒子，盒內(nèi)裝有周邊有槽多功能的大輪，小輪、活動立架桿和實(shí)心插器等，實(shí)驗(yàn)時(shí)，可多次重復(fù)拆裝組成25套力學(xué)實(shí)驗(yàn)，巧妙地把滑輪是杠桿的變形，天平是等臂的杠桿，輪軸是直徑成比例的滑輪的疊加，以及杠桿非水平平衡時(shí)，杠桿的兩個(gè)臂，兩個(gè)力的作用線等知識難點(diǎn)、內(nèi)含關(guān)系、直觀的作出解釋，它不僅提供實(shí)驗(yàn)裝置，還提供畫角、畫圓、畫直線的工具和計(jì)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(yōu)先權(quán)日1990年6月19日
發(fā)明者陳養(yǎng)輝 申請人:陳養(yǎng)輝