专利名称：力的合成分解实验器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种研究力的合成与分解的实验器，属于教学实验用具技术领域。
背景技术：
在力的合成与分解实验中，多数实验器材是利用弹簧测力计配合力矩盘完成力的
合成与分解实验，这种器材精密度不高，从操作至读数再分析计算靠人工完成，致使操作复 杂，实验效率不高。 随着数字化实验仪器的发展，出现了利用力传感器自动显示分力大小的实验器 材，如中国专利文献CN201004281公开的《斜面上力的分解实验器》，该斜面上力的分解实 验器包括角度刻度尺、底座、支架、重物承台和力传感器，角度刻度尺固定安装在底座上，支 架一端铰接在底座上，另一端连接在角度刻度尺上，力传感器的应变计安装在支架上，重物 承台安装在力传感器的应变计上。这种实验器操作使用简单，能够自动采集数据，灵敏度较 高，误差小，在一定程度上提高了实验精度和实验效率，但由于角度的测量仍需人工读数及 输入，导致读数不准确，影响了数字化实验仪器的实用效果。
发明内容本实用新型针对现有力的合成与分解实验技术存在的读数不准确、效果差的问
题，提供一种读数准确、实验效果好的力的合成分解实验器。 本实用新型的力的合成分解实验器采用以下技术解决方案 该力的合成分解实验器包括两只力传感器、两只角度传感器、刻度盘、支座、支撑 柱和支撑杆，支撑柱的下端与支座连接，刻度盘安装在支撑柱上，两只角度传感器均安装在 刻度盘的背面，两个支撑杆分别与一只角度传感器的角度测量元件铰接，两个支撑杆上均 设有位于刻度盘正面的指针， 一个支撑杆上安装有一个力传感器。 力传感器采用中国专利CN3406708公开的外观结构，其上设有挂钩或T型滚轴。力 传感器也可以采用其他形式，如弹簧测力计等。 角度传感器采用现有的角度测量原理，通过角度测量元件(如电位器)感知角度
变化，通过电路将角度的变化信号放大，转变成电信号并输出角度值。 本实用新型进行力的合成实验和力的分解实验的过程如下 力的合成实验两只力传感器和两只角度传感器分别与外部的数据采集器连接，
将两只力传感器的挂钩指向刻度盘的圆心，在挂钩上各拴一线绳，两线绳的另一端在刻度
盘的圆心处打结拴在一起，于两线绳的正下方引出另一线绳并挂一已知质量的物块，当转
动调节两个支撑杆时，两只力传感器和两只角度传感器将同时检测到相应的力数值和角度
值，由数据采集器采集实验测得的角度值和力数值后在计算机软件里自动显示并保存，利
用计算机软件里数据处理等功能进行分析实验数据，从而验证共点力的合成定则。 力的分解实验两只力传感器和两只角度传感器分别连接外部的数据采集器，调整支撑杆的固定方向，使两只力传感器的挂钩用T型滚轴代替，用已知质量的物块放在两 力传感器的滚轴上，使力传感器的T型滚轴指向物块重心的方向，两只力传感器和两只角 度传感器将同时检测到相应的力数值和角度值，由数据采集器采集实验测得的角度值和力 数值后在计算机软件里自动显示并保存，利用计算机软件里数据处理等功能进行分析实验 数据，从而验证共点力的分解定则。 本实用新型通过力传感器和角度传感器自动测量实验所需的全部数据，由计算机 软件自动显示并保存分析此数据，避免人工读数、计数和分析不准确和复杂的问题，并可以 得出任意角度的实验数据，计数准确、精密度高、操作严谨且简单，实验效率大幅度提高。
图1是本实用新型的结构分解示意图。 图2是本实用新型的侧视结构图。 图3是本实用新型的正面结构图。 图中1、刻度盘，2、支座，3、支撑柱，4、角度传感器，5、支架，6、指针，7、指针，8、固 定块，9、固定块，10、固定柱，11、支撑杆，12、力传感器，13、挂钩，14、 T型滚轴，15、角度测量 元件，16、线绳，17、物块。
具体实施方式实施例 如图1、图2和图3所示，本实用新型力的合成分解实验器主要由支座2、支撑柱3、 两只角度传感器4、两个支撑杆11和两个力传感器12组成。支撑柱3的下端通过螺纹连接 在三脚的支座2上，刻度盘1安装在支撑柱3的上部，刻度盘1的背面通过螺钉安装有支架 5。两个角度传感器4上均设有固定插孔，通过螺钉固定在支架5上。角度传感器4上的角 度测量元件15采用电位器，电位器上带有转轴。两个角度传感器4上的角度测量元件15 位于在支架5的两侧。两个支撑杆11的下端分别设有固定块8和固定块9，并分别通过固 定块8和固定块9与两个角度传感器4上的角度测量元件15铰接(如安装在电位器转轴 上)，支撑杆11可绕角度测量元件15转动(参见图2)。支撑杆11上设有固定柱10。力传 感器12采用中国专利CN3406708公开的外观结构，其上设有固定插孔，两个力传感器12通 过其上的固定插孔各自安装在一个支撑杆11上的固定柱10上。力传感器12上通过螺纹 可以安装挂钩13，也可以安装T型滚轴14。通过改变固定柱10在支撑杆11上的位置，可 以调整力传感器12在支撑杆11上的位置。两个支撑杆11上分别固定有指针6和指针7， 两个指针标定在刻度盘1的正面上。力传感器也可以采用弹簧测力计等。 力传感器12随支撑杆11的转动而产生位置变化，同时两个支撑杆11旋转的角度 变化等同转化为角度传感器4上角度测量元件15角度的变化，即角度传感器4自动测得的 角度值等同于支撑杆11的变化角度值。通过转动支撑杆11的位置获得所需要的任意角度 值和力值，同时指针6和指针7分别与两个支撑杆11固定并同时标定在刻度盘上1上。通 过指针6和7标定在刻度盘1上的位置可直观的观察出实验时的两个角度值。 本实用新型进行力的合成实验的过程如下所述 两只力传感器12和两只角度传感器4分别与外部的数据采集器连接。如图3所
4示，将两只力传感器12的挂钩13指向刻度盘1的圆心，在挂钩13上分别栓一线绳16，两线 绳的另一端在刻度盘1的圆心处打结栓在一起，于正下方引出另一线绳并挂一已知质量的 物块17，当调节两个支撑杆11时，两只力传感器12和两只角度传感器4可以同时检测到相 应的力数值和角度值，同时可以通过指针6和指针7标定在刻度盘1上的位置直观的观察 出实验时的两个角度值。由数据采集器采集此数据后在计算机软件里自动显示和保存，已 知质量的物块重量值即合力理论值，由两个分力值和对应的角度值并可利用计算机软件数 据处理功能得出合力值，合力理论值与测得计算出的合力值通过计算机软件数据处理功能 进行分析比较，二者数值接近乃至相等，从而验证共点力的合成定则。 本实用新型进行力的分解实验的过程如下所述 两只力传感器12和两只角度传感器4分别连接外部的数据采集器，调整支撑杆11 的固定方向，两只力传感器12的挂钩13用T型滚轴14替换，用已知质量的物块17放在两 力传感器12的T型滚轴14上，同时使力传感器上的T型滚轴14指向物块的重心方向，两 只力传感器12和两只角度传感器4可以同时检测到相应的力数值和角度值，由数据采集器 采集实验测得的角度值和力数值后在计算机软件里自动显示和保存，已知两个分力理论值 即两只力传感器自动测得值，由对应的两个角度值和已知质量的物块合力值可利用计算机 软件计算公式得出两个分力值，分力理论值与测得计算出的分力值通过计算机软件计算表 格或绘图功能进行分析比较，对应二组数值接近乃至相等，从而验证共点力的分解定则。
权利要求一种力的合成分解实验器，包括两只力传感器、两只角度传感器、刻度盘、支座、支撑柱和支撑杆，其特征是支撑柱的下端与支座连接，刻度盘安装在支撑柱上，两只角度传感器均安装在刻度盘的背面，两个支撑杆分别与一只角度传感器的角度测量元件铰接，两个支撑杆上均设有位于刻度盘正面的指针，一个支撑杆上安装有一个力传感器。
专利摘要本实用新型提供了一种力的合成分解实验器，该力的合成分解实验器包括两只力传感器、两只角度传感器、刻度盘、支座、支撑柱和支撑杆，支撑柱的下端与支座连接，刻度盘安装在支撑柱上，两只角度传感器均安装在刻度盘的背面，两个支撑杆分别与一只角度传感器的角度测量元件铰接，两个支撑杆上均设有位于刻度盘正面的指针，一个支撑杆上安装有一个力传感器。本实用新型通过力传感器和角度传感器自动测量实验所需的全部数据，由计算机软件自动显示并保存分析此数据，避免人工读数、计数和分析不准确和复杂的问题，并可以得出任意角度的实验数据，计数准确、精密度高、操作严谨且简单，实验效率大幅度提高。
文档编号G01L1/00GK201514715SQ200920226468
公开日2010年6月23日 申请日期2009年9月16日 优先权日2009年9月16日
发明者冯容士, 李鼎, 陈开云 申请人:山东省远大网络多媒体股份有限公司