阅读说明：本技术 一种验证二力平衡条件的装置 (Device for verifying two-force balance condition ) 是由 毛佳琦 嵇明军 周剑波 韩学廷 于 2019-10-25 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种验证二力平衡条件的装置。所述验证二力平衡条件的装置包括展示板、力臂杆、铅锤组件、拉力组件与显示屏,所述展示板的顶部边缘设置有横向刻度部,所述展示板上还设置有弧形导轨部,所述力臂杆的一端转动地设置于所述展示板的顶角处,所述力臂杆的另一端朝所述弧形导轨部延伸,并滑动地设置于所述弧形导轨部上,所述铅锤组件包括重力块、拉绳与第一激光器,所述重力块通过所述拉绳连接于所述力臂杆的中部。所述验证二力平衡条件的装置直观且方便教学。(The invention relates to a device for verifying a two-force balance condition. Verify the device of two balanced conditions of two forces including show board, power armed lever, plummet subassembly, pulling force subassembly and display screen, the top edge of show board is provided with horizontal scale portion, still be provided with arc guide rail portion on the show board, the one end of power armed lever set up with rotating in the apex angle department of show board, the other end court of power armed lever arc guide rail portion extends to set up with sliding in arc guide rail portion is last, the plummet subassembly includes gravity piece, stay cord and first laser instrument, the gravity piece passes through the stay cord connect in the middle part of power armed lever. The device for verifying the two-force balance condition is visual and convenient for teaching.)

一种验证二力平衡条件的装置

技术领域

本发明涉及一种验证二力平衡条件的装置。

背景技术

在教学领域中，为了讲解二力平衡等问题，一般都是教科书上的线条来进行表达和描述。例如通过F₁L₁＝F₂L₂，即力乘以力臂之积为力矩，两个力矩相等即可使二力达到平衡。然而，然而这样通过书本的线条的讲解容易造成不太清楚，不直观且不方便教学。

发明内容

基于此，有必要提供一种直观且方便教学的验证二力平衡条件的装置。

一种验证二力平衡条件的装置，包括展示板、力臂杆、铅锤组件、拉力组件与显示屏，所述展示板的顶部边缘设置有横向刻度部，所述展示板上还设置有弧形导轨部，所述力臂杆的一端转动地设置于所述展示板的顶角处，所述力臂杆的另一端朝所述弧形导轨部延伸，并滑动地设置于所述弧形导轨部上，所述铅锤组件包括重力块、拉绳与第一激光器，所述重力块通过所述拉绳连接于所述力臂杆的中部，所述拉力组件包括拉力计与传感器，所述拉力计扣合于所述力臂杆的端部以垂直拉动所述力臂杆，所述传感器用于感测所述拉力计的数值，所述显示屏设置于所述展示板的顶部，并用于接收展示所述传感器所感测的数值。

在其中一个实施方式中，所述展示板的顶角位于所述弧形导轨部的圆心处，所述弧形导轨部凹设于所述展示板上。

在其中一个实施方式中，所述展示板的顶角处设置有第一轴承，所述力臂杆包括相对设置的铰接端与拉力端，所述铰接端转动地设置于所述第一轴承上，所述拉力端设置有第二轴承，所述第二轴承设置于所述弧形导轨部中。

在其中一个实施方式中，所述弧形导轨部为凹槽状，其包括相互连通的底部凹槽与上部凹槽，所述上部凹槽贯通所述展示板的表面，所述拉力端设置有枢转杆，所述枢转杆插设于所述上部凹槽中。

在其中一个实施方式中，所述第二轴承套设于所述枢转杆上并位于所述底部凹槽中，所述拉力计拉持扣合于所述枢转杆远离所述第二轴承的一端。

在其中一个实施方式中，所述铰接端朝远离所述拉力端的方向向外凸设有冗余段，所述拉力端与所述铰接端的连线的中部位置设置有第三轴承，所述第三轴承的中心与所述拉力端之间的距离定义为第一距离，所述第三轴承与所述铰接端之间的距离定义为第二距离，所述第二距离等于所述第一距离与所述冗余段的长度之和，所述拉绳连接于所述第三轴承上。

在其中一个实施方式中，所述第一激光器安装于所述轴承的上端，用于保持向上照射所述横向刻度部，以标示所述重力块的横向力臂长度。

在其中一个实施方式中，所述展示板的侧边还设置有纵向刻度部，所述拉力端还设置有第二激光器，所述第二激光器用于朝所述纵向刻度部发射激光，以标示所述拉力端的纵向力臂长度。

在其中一个实施方式中，所述横向刻度部与所述纵向刻度部为固定于所述展示板边缘的刻度尺或者刻划于所述展示板边缘的刻度线。

在其中一个实施方式中，所述第一激光器或所述第二激光器的出光方向相对所述展示板倾斜，并相对所述横线刻度部或者所述纵向刻度部垂直。

所述验证二力平衡条件的装置在使用时，教学者用手拉持所述拉力计，进而垂直拉动所述力臂杆旋转，在拉动过程中，所述重力块的重力不便，但力臂不断增大，使得其力矩不断增大，而由于所述力臂杆的长度不变，而所述拉力计处始终与所述力臂杆垂直，因此为了克服所述重力块的力矩，所述拉力计的拉力需要不断增大，进而通过所述显示屏进行显示。学生可以通过所述显示屏显示的数值理解二力平衡的原理，直观且方便教学。

附图说明

图1为一实施例的验证二力平衡条件的装置的立体示意图。

图2为图1所示验证二力平衡条件的装置的另一视角的立体示意图。

图3为图1中A处的局部放大图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明涉及一种验证二力平衡条件的装置。例如，所述验证二力平衡条件的装置包括展示板、力臂杆、铅锤组件、拉力组件与显示屏，所述展示板的顶部边缘设置有横向刻度部。例如，所述展示板上还设置有弧形导轨部，所述力臂杆的一端转动地设置于所述展示板的顶角处，所述力臂杆的另一端朝所述弧形导轨部延伸，并滑动地设置于所述弧形导轨部上，所述铅锤组件包括重力块、拉绳与第一激光器。例如，所述重力块通过所述拉绳连接于所述力臂杆的中部，所述拉力组件包括拉力计与传感器，所述拉力计扣合于所述力臂杆的端部以垂直拉动所述力臂杆。例如，所述传感器用于感测所述拉力计的数值，所述显示屏设置于所述展示板的顶部，并用于接收展示所述传感器所感测的数值。

请参阅图1及图2，一种验证二力平衡条件的装置，包括展示板10、力臂杆201、铅锤组件30、拉力组件40与显示屏50，所述展示板10的顶部边缘设置有横向刻度部12，所述展示板10上还设置有弧形导轨部11，所述力臂杆201的一端转动地设置于所述展示板10的顶角处，所述力臂杆201的另一端朝所述弧形导轨部11延伸，并滑动地设置于所述弧形导轨部11上，所述铅锤组件20包括重力块21、拉绳22与第一激光器23，所述重力块21通过所述拉绳22连接于所述力臂杆201的中部，所述拉力组件40包括拉力计41与传感器，所述拉力计41扣合于所述力臂杆201的端部以垂直拉动所述力臂杆201，所述传感器用于感测所述拉力计41的数值，所述显示屏50设置于所述展示板10的顶部，并用于接收展示所述传感器所感测的数值。

所述验证二力平衡条件的装置在使用时，教学者用手拉持所述拉力计41，进而垂直拉动所述力臂杆201旋转，在拉动过程中，所述重力块21的重力不便，但力臂不断增大，使得其力矩不断增大，而由于所述力臂杆201的长度不变，而所述拉力计41处始终与所述力臂杆201垂直，因此为了克服所述重力块21的力矩，所述拉力计41的拉力需要不断增大，进而通过所述显示屏50进行显示。学生可以通过所述显示屏50显示的数值理解二力平衡的原理，直观且方便教学。

例如，为了避免所述弧形导轨部11影响所述拉力计41的移动，所述展示板10的顶角位于所述弧形导轨部11的圆心处，所述弧形导轨部11凹设于所述展示板10上。所述展示板10的顶角处设置有第一轴承15，所述力臂杆201包括相对设置的铰接端24与拉力端25，所述铰接端24转动地设置于所述第一轴承15上，所述拉力端25设置有第二轴承251，所述第二轴承251设置于所述弧形导轨部11中。所述弧形导轨部11为凹槽状，其包括相互连通的底部凹槽113与上部凹槽115，所述上部凹槽115贯通所述展示板10的表面，所述拉力端25设置有枢转杆252，所述枢转杆252插设于所述上部凹槽115中。所述第二轴承251套设于所述枢转杆252上并位于所述底部凹槽113中，所述拉力计41拉持扣合于所述枢转杆252远离所述第二轴承251的一端。通过凹设所述弧形导轨部11，从而避免所述弧形导轨部11影响所述拉力计41的移动，而设置所述第二轴承251，则方便所述拉力端25的移动。

例如，为了便于弥补实际生产制造过程中的误差，所述铰接端24朝远离所述拉力端25的方向向外凸设有冗余段256，所述拉力端25与所述铰接端24的连线的中部位置设置有第三轴承28，所述第三轴承28的中心与所述拉力端25之间的距离定义为第一距离，所述第三轴承28与所述铰接端24之间的距离定义为第二距离，所述第二距离等于所述第一距离与所述冗余段256的长度之和。通过设置所述第三轴承28的位置，继而方便所述拉绳22的安装，同时也能够使得所述重力块21位于所述力臂杆201的重力中心位置。在该过程中，所述验证二力平衡条件的装置为不忽略杆质量的验证二力平衡条件的装置。

例如，为了便于学生观察所述重力块21的力臂长度的变化，所述拉绳22连接于所述第三轴承28上。所述第一激光器23安装于所述轴承的上端，用于保持向上照射所述横向刻度部12，以标示所述重力块21的横向力臂长度。通过设置所述第一激光器23，从而使得学生能够通过激光的发射，比对所述横向刻度部12，以了解所述重力块21的力臂长的刻度。

例如，在另一个场合中，所述拉力计41始终保持与地面平行，所述展示板10的侧边还设置有纵向刻度部17，所述拉力端25还设置有第二激光器257，所述第二激光器257用于朝所述纵向刻度部17发射激光，以标示所述拉力端25的纵向力臂长度。所述横向刻度部12与所述纵向刻度部17为固定于所述展示板10边缘的刻度尺或者刻划于所述展示板10边缘的刻度线。所述第一激光器23或所述第二激光器257的出光方向相对所述展示板10倾斜，并相对所述横线刻度部或者所述纵向刻度部17垂直。通过设置所述第二激光器257，使得学生能够将所述第二激光器257发出的激光与所述纵向刻度部17进行比对，从而了解所述拉力计41的力臂长度的变化。而所述第一激光器23或所述第二激光器257的出光方向相对所述展示板10倾斜，则使得激光器发出的激光能够在所述纵向刻度部17或者所述横向刻度部12上有所反射，进而方便辨认，而不至于平行射出，造成不易比对的情况。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施方式仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。