一种杠杆平衡教学实验装置

技术领域

本发明属于教学实验设备技术领域，尤其涉及一种杠杆平衡教学实验装置。

背景技术

物理学中把在力的作用下可以围绕固定点转动的坚硬物体叫做杠杆，杠杆原理是重要的教学内容之一，因此物理杠杆教具在教学过程中显得尤为重要。在物理教学中，对杠杆平衡原理演示杠杆原理可以让学生能更加形象的理解杠杆定理，杠杆平衡演示(实验)装置是一种对杠杆原理进行验证演示的工具。但是目前杠杆平衡实验装置多是针对直杠杆平衡条件的演示及其探究，而少有针对弯曲杠杆演示及其平衡条件探究的实验装置，例如申请号为201820521364.8的发明专利《一种物理教学用杠杆平衡演示装置》，其公开的装置中具有的刻度盘，即杠杆尺，为直尺，其针对的是直杠杆平衡演示，未有对弯曲杠杆提及；申请号为201820329711.7的发明专利《一种物理教学实验装置》，其公开的装置中的刻度标杆，即杠杆尺，也是直尺，其说明书中也未有提及其可对弯曲杠杆进行演示。

发明内容

因此，基于以上背景，本发明对现有技术进行改进，提供一种杠杆平衡教学实验装置，其既能对直杠杆及其平衡进行演示教学，并且还可对弯曲杠杆及其平衡进行演示教学。

本发明提供的技术方案为：

一种杠杆平衡教学实验装置，其包括支架、安装于支架上的杠杆尺，所述支架包括底板、安装于底板上的立杆；

所述杠杆尺包括直尺、第一分尺、第二分尺；

所述第一分尺和第二分尺位于所述直尺的下方；

所述直尺、第一分尺、第二分尺构成K形；

所述第一分尺、第二分尺关于直尺竖直中轴线对称；

所述直尺的中间位置处嵌设有滚轴轴承，所述直尺通过滚轴轴承可转动的安装于连接杆上，所述连接杆安装于立杆上。

其中一种实现方式，所述第一分尺、第二分尺相接点位于直尺的竖直中轴线上。

其中一种实现方式，所述直尺的左右两端面均设有第一平衡调节螺母。

其中一种实现方式，所述第二分尺、第二分尺相对的端面上均设有第二平衡调节螺母，所述第一平衡调节螺母和第二平衡调节螺母的螺杆均左右方向延伸。

其中一种实现方式，所述直尺的尺面设有第一标尺刻度线，所述第一标尺刻度线的0点在直尺的竖直中轴线上，位于直尺的竖直中轴线两侧的所述第一标尺刻度线的刻度标值镜像对称。

其中一种实现方式，所述第一分尺、第二分尺上均设有第二标尺刻度线，位于第一分尺、第二分尺上的第二标尺刻度线关于直尺的竖直中轴线镜像对称。

其中一种实现方式，所述直尺、第二分尺、第二分尺上可适于的设有砝码钩孔。

采取上述技术方案，具有的有益效果如下：

本发明通过由直尺、第一分尺、第二分尺构成的K形的杠杆尺，即可对直杠杆及其平衡进行演示，又可对弯曲杠杆及其平衡进行演示教学，利于学生对杠杆原理进行全面、深度的进行理解与学习；且位于支点位置的滚珠轴承，则可减少杠杆平衡过程中摩擦力对实验的影响，进一步的减小实验误差，提高实验的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图一；

图2为本发明的结构示意图二；

图3为本发明的其中示范例一的结构示意图；

图4为图3圈示部分的结构放大示意图；

图5为本发明的其中示范例二的结构示意图一；

图6为本发明的其中示范例二的结构示意图一；

图7为图6圈示部分的结构放大示意图；

图8为直杠杆平衡演示示意图；

图9为弯曲杠杆平衡演示示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”、“竖向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

下面结合附图对本发明做进一步说明。

实施例1：根据图1至图9所示的一种杠杆平衡教学实验装置，其包括支架、杠杆尺，所述支架包括底板5、安装于底板5上的立杆4；所述杠杆尺包括直尺1、第一分尺2、第二分尺3；

如图1所示，所述第一分尺2和第二分尺3位于所述直尺1的下方；

所述直尺1、第一分尺2、第二分尺3构成K形；

具体实施时，所述直尺1、第二分尺2、第二分尺3一体成型制成。

其中示范例，所述第一分尺2、第二分尺3之间的夹角可为130°，当然其第一分尺和第二分尺之间的夹角不限于此，不过优选为钝角。

所述第一分尺2、第二分尺3关于直尺1竖直中轴线对称；

所述直尺1的中间位置处嵌设有滚轴轴承9，所述直尺1通过滚轴轴承9可转动的安装于连接杆11上，所述连接杆11安装于立杆4上。以此将杠杆尺在调节平衡的过程中，其摩擦为滚动摩擦，相较于现有的滑动摩擦，其摩擦系数更小，可减少杠杆平衡过程中摩擦力对实验的影响，进一步的减小实验误差，提高实验的准确性。

如图4所示，所述滚轴轴承9固定套接在连接杆11上，构成了杠杆的支点。

具体实施时，其中示范例一，所述连接杆与立杆的连接如图3和图4所示，所述连接杆11固接于所述立杆上，例如采用焊接的方式；

其中示范例二，所述连接杆为可拆卸的安装于立杆上，如图5至图7所示，所述连接杆远离杠杆尺的一端设有套筒11，所述套筒11内壁设有内螺纹，所述立杆上设有与所述内螺纹相配合的外螺纹，所述杠杆尺可通过螺纹可拆卸安装于立杆上，便于杠杆尺的安装与收纳。

进一步地，所述立杆可拆卸的安装于底板上，例如所述立杆的底部设有外螺纹，所述底板上设有具有与所述外螺纹配合内螺纹的孔槽，所述立杆通过螺纹旋接的方式可拆卸的安装于立杆上，进一步地便于装置的收纳与携带。

所述第一分尺2、第二分尺3相接点位于直尺1的竖直中轴线上。

所述直尺1的左右两端面均设有第一平衡调节螺母6。

所述第二分尺2、第二分尺3相对的端面上均设有第二平衡调节螺母6，所述第一平衡调节螺母6和第二平衡调节螺母的螺杆均左右方向延伸。第一平衡调节螺母和第二平衡螺母可在实验前对杠杆尺的平衡进行调节，以避免杠杆尺自身的重力对杠杆平衡的影响。

如所述直尺1的尺面设有第一标尺刻度线7，所述第一标尺刻度线7的0点在直尺1的竖直中轴线上，位于直尺1的竖直中轴线两侧的所述第一标尺刻度线7的刻度标值镜像对称。

其中一示范例如图1所示，位于直尺的竖直中轴线的左侧的刻度标值从40至0(从左到右)，位于直尺竖直中轴的右侧的刻度标值从0至40(从左到右)，镜像对称。

所述第一分尺2、第二分尺3上均设有第二标尺刻度线8，位于第一分尺2、第二分尺3上的第二标尺刻度线8关于直尺1的竖直中轴线镜像对称，即所述第一分尺2、第二分尺2关于直尺1的竖直中轴线镜像对称。

所述直尺1、第二分尺2、第二分尺3上可适于的设有砝码钩孔10。

其中一示范例，所述砝码钩孔10对应设置于刻度标线的下方(直尺)或上方(直尺)。

本发明在对直杠杆平衡进行演示实验时，首先通过第一平衡调节螺母6、第二平衡你调节螺母对杠杆尺进行调节，使得杠杆尺在水平位置进行平衡，然后不断尝试将其中一重量为F1的钩码12悬挂于位于立杆2左侧的直尺1上，然后另一重量为F2的钩码12悬挂于位于立杆2右侧的直尺1上，直至直1处于平衡(如图8所示)，然后对钩码12距离0度值的刻度值进行读取，分别为L1、L2，将F1、L1、F2、L2代入杠杆平衡公式进行验证；F1*L1＝F2*L2；

本发明在对弯曲杠杆平衡进行演示实验时，首先通过第一平衡调节螺母6、第二平衡你调节螺母对杠杆尺进行调节，使得杠杆尺在水平位置进行平衡，然后不断尝试将其中一重量为F1的钩码12悬挂于位于立杆2左侧的直尺1上，然后另一重量为F2的钩码12悬挂于位于立杆2右侧的第二分尺3上，直至杠杆尺处于平衡，然后对钩码12距离0度值的水平距离进行读取，分别为L1(S1)、L2，对钩码12在第二分尺3的刻度值进行读取，为S2，将读取的数值代入杠杆平衡进行验证，F1*L1＝F2*L2；但F1*S1≠F2*S2，通过弯曲杠杆的演示实验，可对杠杆原理进行更为全面的学习，且还可使得学生能够对力臂和力矩的区别与关系进行更好的理解与掌握。

具体实施时，所用钩码12的其中一种示范例，可为：所述钩码12包括砝码、连接绳、挂钩，所述砝码和挂钩分别位于连接绳的两端，所述挂钩与所述砝码钩孔适应。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。