斜面重力分解的传统实验与数字实验融合的教学实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种斜面重力分解的传统实验与数字实验融合的教学实验装置，包括有底座，底座表面设有2个固定支撑座，2个固定支撑座之间连接有转动轴，转动轴中部为螺纹杆，螺纹杆上套入有滑动块，滑动块与支撑杆活动连接，支撑杆与L形支架底部活动连接，L形支架平板与底座头端活动连接，L形支架两头端连接薄壁弹性金属斜面，薄壁弹性金属斜面顶部设拉力传感器，拉力传感器经轻弹簧或细绳与小车连接，还包括压力传感器，拉力传感器与压力传感器通过数据线与数据采集器连接，数据采集器经数据线与电脑连接。该实验装置可以进行传统实验与数字实验融合的演示，帮助学生掌握斜面物体重力分解。

The teaching experiment device of the combination of traditional experiment and digital experiment of gravity decomposition of inclined plane

The utility model discloses a teaching experimental device for the fusion of traditional experiment and digital experiment of slope gravity decomposition, which includes a base, two fixed support seats on the base surface, two fixed support seats connected with a rotating shaft, the middle of the rotating shaft is a threaded rod, a sliding block is sleeved on the threaded rod, the sliding block is movably connected with the supporting rod, and the supporting rod is movably connected with the bottom of the L-shaped support Connect the L-shaped support plate and the head end of the base, connect the two ends of the L-shaped support to the thin-walled elastic metal slope, and set up a tension sensor on the top of the thin-walled elastic metal slope. The tension sensor is connected with the trolley through a light spring or string, and also includes a pressure sensor. The tension sensor and the pressure sensor are connected with the data collector through a data line, and the data collector is connected with the computer through a data line Connect. The experimental device can demonstrate the fusion of traditional experiment and digital experiment, and help students master the gravity decomposition of inclined objects.

【技术实现步骤摘要】
斜面重力分解的传统实验与数字实验融合的教学实验装置
本技术涉及一种教学实验装置，特别是斜面重力分解的传统实验与数字实验融合的教学实验装置。
技术介绍
现行人教版高中物理必修第三章第5节P64“力的分解”章节，其中物体在斜面上运动或者静止时，物体本身受的重力可分解为平行斜面方向的分力和垂直斜面方向的分力。分力满足以下关系F12+F22＝G2，其中F1、F2分别为平行斜面方向分力和垂直斜面方向分力。物理学是一门实验科学，也是一门崇尚理性，重视逻辑推理的科学。为了帮助学生学习，老师在教学中往往引入物理实验用以增强学生对物理知识的理解。传统实验是在一块斜木板上固定弹簧测力计，测力计下方挂钩连接放置有配重的小车，通过读取测力计数字可明白物体重力在平行斜面方向分力大小，然后逐渐增大斜木板与水平面倾角，记录不同倾角对应平行斜面方向分力。分析斜面倾角变化对物体重力在平行斜面方向分力影响。传统的实验不足在于：(1)无法直观了解物体重力在垂直斜面方向分力变化情况。(2)斜面倾角变化，会导致平行斜面方向分力和垂直斜面方向分力发生变化，该变化遵循怎样规律，通过传统实验，无法得知。(3)斜面倾角变化通过手动将装置抬升，操作容易使装置晃动，实验误差较大。
技术实现思路
本技术的目的在于，提供一种斜面重力分解的传统实验与数字实验融合的教学实验装置。该实验装置可同时进行传统实验和数字实验融合的演示，通过传统实验便于学生直观认识斜面重力分解的变化，获得感性认识。通过传统实验与数字实验融合，掌握变化遵循的规律，帮助学生学习。本技术的技术方案：一种斜面重力分解的传统实验与数字实验融合的教学实验装置，包括有底座，底座表面设有2个固定支撑座，2个固定支撑座之间连接有转动轴，转动轴的中部为螺纹杆，螺纹杆上套入有滑动块，滑动块与支撑杆活动连接，支撑杆与L形支架的底部活动连接，L形支架的平板与底座的头端活动连接，L形支架两头端连接有薄壁弹性金属斜面，薄壁弹性金属斜面顶部设有拉力传感器，拉力传感器经轻弹簧或细绳与小车连接，还包括有压力传感器，拉力传感器与压力传感器通过数据线与数据采集器连接，数据采集器经数据线与电脑连接。前述的斜面重力分解的传统实验与数字实验融合的教学实验装置中，所述L形支架的平板与底座的头端通过合页活动连接。前述的斜面重力分解的传统实验与数字实验融合的教学实验装置中，所述底座表面设置有1个滑槽，滑槽中设有2个固定支撑座；所述滑动块卡入滑槽中并套入转动轴中。前述的斜面重力分解的传统实验与数字实验融合的教学实验装置中，所述滑动块和L形支架底面上各设有1个转轴，支撑杆两头端均与转轴连接。前述的斜面重力分解的传统实验与数字实验融合的教学实验装置中，所述L形支架的平板上活动连接有支撑架，支撑架顶部固定有压力传感器。前述的斜面重力分解的传统实验与数字实验融合的教学实验装置中，所述L形支架的竖直板顶部设有支撑块，薄壁弹性金属斜面的头端固定在支撑块上。本技术的有益效果：与现有技术相比，使用薄壁弹性金属作为斜面，重力在垂直斜面方向的分力会导致斜面发生弯曲，随斜面倾角增大，斜面弯曲程度减弱，同时斜面上与小车连接轻弹簧会逐渐拉伸，以上变化可通过肉眼直接观察到，加深学生感性认识；实验过程中通过拉力传感器和压力传感器采集到平行斜面方向分力和垂直斜面方向分力，通过数据采集器将数据传输到电脑，通过软件分析，数图结合掌握斜面倾角变化过程中，平行斜面方向分力和垂直斜面方向分力变化遵循规律，帮助学生有效进行物理学习，高效达成学习目的。本技术将传统实验设备数字化改造，使传统实验与数字实验融合，相互补充。传统实验直观、形象、反映离散点状态，只能进行定性分析；数字实验精确、连续，可以进行定量分析。在融合实验基础上，运用数学方法进行分析将更加符合高中学生思维特点，有助学生实验能力、逻辑推理能力、分析能力等核心物理素养能力的形成。附图说明附图1为本技术的结构示意图；附图2为本技术的另一种结构示意图；附图3为底座的结构示意图；附图4为Edislab软件显示的数据图像；附图5为斜面物体重力分解图示。附图标记：1-底座，2-支撑座，3-转动轴，4-滑动块，5-支撑杆，6-L形支架，7-薄壁弹性金属斜面，8-拉力传感器，9-轻弹簧，10-细绳，11-小车，12-压力传感器，13-数据采集器，14-电脑，15-合页，16-滑槽，17-转轴，18-支撑架，19-支撑块。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步的说明，但并不作为对本技术限制的依据。本技术的实施例：一种斜面重力分解的传统实验与数字实验融合的教学实验装置，如附图1-3所示，包括有金属底座1，金属底座1质量较大，尽可能避免装置动作过程中发生晃动，底座1表面设有2个固定支撑座2，2个固定支撑座2之间连接有1根转动轴3，转动轴3的中部为螺纹杆，螺纹杆上套入1个滑动块4，滑动块4与支撑杆5活动连接，支撑杆5与L形支架6的底部活动连接，L形支架6位于底座1正上方，L形支架6包括1块平板和1块竖直板，L形支架6平板与底座1头端活动连接，L形支架6两头端(即平板头端和竖直板头端)连接有薄壁弹性金属斜面7，薄壁弹性金属斜面7顶部固定拉力传感器8，拉力传感器8经轻弹簧9或细绳10与小车11连接，小车11顶部设置放置配重的腔体，还包括压力传感器12，拉力传感器8与压力传感器12通过数据线与数据采集器13连接，数据采集器13经数据线与电脑14连接。教学过程中，首先进行传统实验演示。(1)将放置有配重的小车11通过轻弹簧9静置于薄壁弹性金属斜面7上，发现轻弹簧9有拉伸，薄壁弹性金属斜面7发生弯曲。选择薄壁弹性金属作为斜面，因为该材料在受力中，容易形变，方便学生观察垂直斜面方向分力对斜面影响。根据受力平衡得出结论：斜面物体重力可以分解为平行斜面方向分力和垂直斜面方向分力。(2)摇动转动轴3头端手柄，转动轴3转动时带动滑动块4在底座表面直线运动，滑动块4右移动时，与滑动块4连接的支撑杆5发生转动，逐渐变为竖直状态，使L形支架6绕其与底座1头端活动连接处转动，薄壁弹性金属斜面7与水平面倾角不断增加，轻弹簧9拉伸更长，薄壁弹性金属斜面7弯曲程度减小。得出结论：在斜面倾角增大过程中，斜面物体重力在平行斜面方向分力变大，垂直斜面方向分力减小。上述结论仅仅是定性的，斜面物体重力的两个分力究竟满足什么规律，我们不得而知。为此，我们引入数字传感器。将数字实验与传统实验融合(1)为了实验方便，我们只研究“配重”静止在斜面时重力的分力。故用细绳10代替轻弹簧9，由于细绳10不会改变长度，故小车11在薄壁弹性金属斜面7上位置不变。将压力传感器12固定在小车11位置处的薄壁弹性金属斜面7正下方，压力传感器12触杆与薄壁弹性金属斜面7底面垂直。将薄壁弹性金属斜面7与小车11对压力传感器12和拉力传感器8作用进行调零。通过数据线将压力传感器12和拉力传感器8与数据采集器13连接，通过数据线将数据采集器13与电脑14连接。(2)打开“Edislab”软件，“Edislab”软件是江苏艾迪生教育发展有限公司研发的专门用于理科实验的现代化实验平台。点击“开始”，同时快速摇动转动轴3的手柄以便快速改变斜面倾角，使斜面倾角不断增加。在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种斜面重力分解的传统实验与数字实验融合的教学实验装置，其特征在于：包括有底座(1)，底座(1)表面设有2个固定支撑座(2)，2个固定支撑座(2)之间连接有转动轴(3)，转动轴(3)的中部为螺纹杆，螺纹杆上套入有滑动块(4)，滑动块(4)与支撑杆(5)活动连接，支撑杆(5)与L形支架(6)的底部活动连接，L形支架(6)的平板与底座(1)的头端活动连接，L形支架(6)两头端连接有薄壁弹性金属斜面(7)，薄壁弹性金属斜面(7)顶部设有拉力传感器(8)，拉力传感器(8)经轻弹簧(9)或细绳(10)与小车(11)连接，还包括有压力传感器(12)，拉力传感器(8)与压力传感器(12)通过数据线与数据采集器(13)连接，数据采集器(13)经数据线与电脑(14)连接。

【技术特征摘要】
1.一种斜面重力分解的传统实验与数字实验融合的教学实验装置，其特征在于：包括有底座(1)，底座(1)表面设有2个固定支撑座(2)，2个固定支撑座(2)之间连接有转动轴(3)，转动轴(3)的中部为螺纹杆，螺纹杆上套入有滑动块(4)，滑动块(4)与支撑杆(5)活动连接，支撑杆(5)与L形支架(6)的底部活动连接，L形支架(6)的平板与底座(1)的头端活动连接，L形支架(6)两头端连接有薄壁弹性金属斜面(7)，薄壁弹性金属斜面(7)顶部设有拉力传感器(8)，拉力传感器(8)经轻弹簧(9)或细绳(10)与小车(11)连接，还包括有压力传感器(12)，拉力传感器(8)与压力传感器(12)通过数据线与数据采集器(13)连接，数据采集器(13)经数据线与电脑(14)连接。2.根据权利要求1所述的斜面重力分解的传统实验与数字实验融合的教学实验装置，其特征在于：所述L形支架(6)的平板与底座(1)的头端通过合页(...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈卫国，
申请(专利权)人：陈卫国，
类型：新型
国别省市：贵州,52