一种胡克定律演示仪的制作方法

本发明涉及一种物理教学实验仪器，尤其是涉及一种胡克定律演示仪。

背景技术：

胡克定律演示实验是高中《物理》必修一中“弹力”一节的内容，书本中的实验是利用人手去拉弹簧，通过测量弹簧伸长量的改变，然后根据力大小的改变，建立横坐标为伸长量，纵坐标为力的大小的坐标轴，将不同力作用的时候对应的弹簧伸长量在坐标轴上标记出来，最后连成一条直线，以此来得出弹力大小和形变大小的正比例函数图像，最后总结规律，得出弹簧的劲度系数。在这个实验中，仅仅演示了弹簧，让许多学生误以为只有弹簧才满足胡克定律，但只要是弹性体都满足胡克定律；在实验过程中，既要测出对水平方向施加的拉力f，也要测量出弹簧相应的伸长量x，并将数据记录在表格中，然后在坐标纸中描出相应的点，画出函数图像，无法做到一个人独立完成实验；用手对水平放置的弹簧施加水平方向的拉力，我们无法准确的控制力的大小；实验仪器过小，不方便所有学生直观的观看实验过程和感受实验结果。

技术实现要素：

为了克服以上的不足，快速并准确地测定出弹力大小跟形变大小的关系，更好地验证胡克定律，本发明提供一种胡克定律演示仪，涉及一种物理教学实验仪器。该演示仪主要由弹簧、刻度框、画图纸、定位砣、滑轨、支撑脚、定滑轮和面板等部分组成，作为一个整体使用非常方便。其刻度杆可以沿滑轨左右滑动，并可以用笔及时对应描点，学生可以迅速绘出函数图像并进行比较，使实验简单易操作、便捷直观，更有利于实验教学的开展。通过简单的描点连线，就可以得出弹力大小与形变大小关系的函数图像。并能与传统的实验有机结合，更有利于实验探究教学的开展。本发明解决其技术问题所采用的方案主要有以下几点。

1、该演示仪包括弹簧、铁钉、并联杆、挂柱、橡皮条、滑轨1、刻度框、细线、画图纸、图钉、定滑轮3、定位砣、钩码、滑轨2、调节螺钉、支撑脚、定滑轮1、记号线、指针、重锤、细绳、定滑轮2和面板等部分，其中，在面板的左上角有三个固定挂柱和一个铁钉，弹簧和橡皮条挂在挂柱上，并联杆挂在铁钉上，弹簧和橡皮条可以取卸或更换，细绳挂在弹性体上，依次绕过定滑轮1、定滑轮2和定滑轮3，末端挂上定位砣和钩码，定滑轮1通过调节螺母固定在滑轨2上，可以沿滑轨2移动，定滑轮2和定滑轮3是固定在面板上不能移动的，在定滑轮1和定滑轮2中间的细绳上有指针，指针与细绳间的阻尼较大，但能左右移动。

2、所述的画图纸用图钉固定在面板中央，画图纸可以取卸或更换，刻度框通过调节螺母固定在滑轨1上，可以沿滑轨1移动，刻度框上标有均匀的间隔刻度，是空心的，在刻度框的中间有一细线，重锤吊在细线的下端，用来对准细绳上指针的位置，面板靠两个支撑脚支撑，在支撑脚上有四个调节螺钉，可以调节高低，在面板的左边刻有一记号线，用于整个演示仪调零参照，画图纸的纵坐标轴也要与记号线重合。

本发明的有益效果是：不仅可以演示弹簧，还可以演示其他弹性体，还可以演示弹簧的串联和并联；在实验过程中，不需要测出拉力f，利用刻度杆上的均匀刻度演示同等规格的钩码对弹性体的作用力；刻度杆可以沿滑轨左右滑动，并可以用笔及时对应描点，学生可以迅速绘出函数图像并进行比较，能够做到一个人独立完成实验；演示仪足够大，方便所有学生直观的观看实验过程和感受实验结果。钩码重量的大小准确，比用手动拉伸规范，整个实验过程用时很短，简单易操作，学生参与性强。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，图1是本发明的结构示意图，图2是本发明的调零示意图，图3是本发明的绘图示意图，图4是本发明的比较示意图。

具体实施例

本发明提供了一种胡克定律演示仪，能用新的实验方案快速并准确地验证胡克定律。整个实验过程中只要添加钩码，移动刻度杆，就可以描点绘出函数图像，验证胡克定律。

本发明的结构示意图如图1所示，包括弹簧（1）、铁钉（2）、并联杆（3）、挂柱（4）、橡皮条（5）、滑轨1（6）、刻度框（7）、细线（8）、画图纸（9）、图钉（10）、定滑轮3（11）、定位砣（12）、钩码（13）、滑轨2（14）、调节螺钉（15）、支撑脚（16）、定滑轮1（17）、记号线(18)、指针（19）、重锤（20）、细绳（21）、定滑轮2（22）、面板（23）。其中，在面板（23）的左上角有三个固定挂柱（4）和一个铁钉（2），弹簧（1）和橡皮条（5）挂在挂柱（4）上，并联杆（3）挂在铁钉（2）上，弹簧（1）和橡皮条（5）可以取卸或更换，细绳（21）挂在弹性体上，依次绕过定滑轮1（17）、定滑轮2（22）和定滑轮3（11），末端挂上定位砣（12）和钩码（13），定滑轮1（17）通过调节螺母固定在滑轨2（14）上，可以沿滑轨2（14）移动，定滑轮2和定滑轮3是固定在面板（23）上不能移动的，在定滑轮1（17）和定滑轮2（22）中间的细绳（21）上有指针（19），指针（19）与细绳（21）间的阻尼较大，但能左右移动，画图纸（9）用图钉（10）固定在面板（23）中央，画图纸（9）可以取卸或更换，刻度框（7）通过调节螺母固定在滑轨1（6）上，可以沿滑轨1（6）移动，刻度框（7）上标有均匀的间隔刻度，是空心的，在刻度框（7）的中间有一细线（8），重锤（20）吊在细线（8）的下端，用来对准细绳（21）上指针（19）的位置，面板（23）靠两个支撑脚（16）支撑，在支撑脚（16）上有四个调节螺钉（15），可以调节高低，在面板（23）的左边刻有一记号线(18)，用于整个演示仪调零参照，画图纸（9）的纵坐标轴也要与记号线(18)重合。

在该实施例中，首先将整个演示仪放置在水平台上调零，如图2所示，把画图纸（9）用图钉（10）固定好，画图纸（9）的纵坐标轴要与记号线(18)重合，调节演示仪支撑脚（16）上的调节螺钉（15），使刻度框（7）中间的细线（8）与记号线(18)重合，把细绳（21）挂在弹性体上，依次绕过定滑轮1（17）、定滑轮2（22）和定滑轮3（11），挂上定位砣（12），调整定滑轮1（17）的位置，使挂在弹性体上的细绳（21）沿竖直方向与定滑轮1（17）相切，并固定定滑轮1（17），移动细绳（21）上的指针（19），使指针（19）对准重锤（20），此时刻度框（7）下边沿与细线（8）的交点，就是初位置零刻度处。然后添加一个钩码（13），弹性体被拉伸，此时指针（19）会移动到另一位置，对应移动刻度框（7）到此时指针（19）所在的位置，使重锤（20）对准指针（19），在刻度框（7）上的第一个间隔处与细线（8）的交点处用笔描点。接下来增加钩码到2个、3个……，依次移动刻度框（7）到指针（19）所在的位置，使重锤（20）对准指针（19），在刻度框（7）上的第2个、第3个……间隔与细线（8）的交点处用笔描点，最后用笔连接所描出的点，如图3所示，即可到函数图像，验证胡克定律。

在演示仪的挂柱（4）上可以挂上两个同种规格的弹簧（1），如图4所示，用并联杆（3）挂在两个弹簧的下端，再把细绳（21）挂在并联杆（3）上，重复上述的操作，然后按照上述所说的方法绘出弹簧并联时的函数图像。

用同样的方法还可以绘出其他弹性体如橡皮条(5)的函数图像和弹簧串联时的函数图像，这样就能让学生比较多种弹性体函数图像的异同点，分析探讨得出实验结论。