[发明专利]一种理论力学力偶平衡的演示仪

说明书

本发明公开了一种理论力学力偶平衡的演示仪，其底板上固定有杆轴，杆轴套设于套筒内，套筒设于平衡杆中部的圆环的中心位置，且通过多根连接有拉压传感器的弹簧与圆环相连；平衡杆的左右侧边均设有第一滑轨，第一滑轨上滑动连接有多个第一滑动座，各第一滑动座分别与一弹性拉绳的一端连接，弹性拉绳的另一端连接有挂钩；各弹性拉绳上还连接有拉力测量计和弹性拉绳卷绕机构；底板的左右两端还分别设置一第二滑轨，各第二滑轨上分别滑动连接有多个第二滑动座，各第二滑动座上分别设有一挂环；平衡杆上还设有微处理器和声音报警器。本发明结构简单，实用性强，能将抽象的力偶平衡原理使用实验仪器来形象的展示出来，从而便于学生理解力偶的作用原理。

技术领域

本发明涉及物理实验仪器领域，特别涉及一种理论力学力偶平衡的演示仪。

背景技术

力偶就是作用在同一物体上的等值、反向、不共线的一对力。力偶对物体产生转动效应，它的度量以力偶矩表示，即其中任一个力的大小与两个力作用线之间的垂直距离的乘积。

力偶就是受到大小相等，方向相反，互相平行的两个力的作用。它对物体产生的是纯转动效应(注意，纯转动效应即不需要固定转轴或支点等辅助条件)。力偶中二力之间相距的垂直距离称为力偶臂。力偶对物体产生的转动效应应该用构成力偶的两个力对力偶作用平面内任一点之矩代数和来度量，我们称这两个力对某点之矩的代数和为力偶矩。所以力偶矩是力偶对物体转动效应的度量。若用m(F，F')表示力偶(F，F')的力偶矩，则与力矩一样，力偶矩也可以用一个代数量表示，其数值等于力偶中一力的大小与力偶臂的乘积，正负号则分别表示力偶的两种相反转向，若规定逆时针转向为正，则顺时针为负。而平面力偶系平衡的必要与充分条件是所有各力偶矩的代数和等于零。在物理教学过程中，如何将抽象的力偶平衡原理使用实验仪器来形象的展示出来，从而便于学生理解力偶的作用原理，是一个值得深入研究的课题。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单，实用性强的理论力学力偶平衡的演示仪，能够将抽象的力偶平衡原理使用实验仪器来形象的展示出来，从而便于学生理解力偶的作用原理。

本发明的技术方案是：一种理论力学力偶平衡的演示仪，包括底板，底板上固定有与底板表面相垂直的杆轴，所述杆轴穿设于平衡杆中部所设的套筒内，使平衡杆能够绕杆轴转动，所述平衡杆的中部为一圆环，该圆环固定连接于平衡杆的上半部分和下半部分之间，所述套筒位于所述圆环的中心位置，且套筒与圆环之间通过多根绕套筒周向均匀分布的弹簧相连，每根弹簧上还连接有用于测量其拉压值的拉压传感器；所述平衡杆的左右侧边上分别设有沿平衡杆纵向方向的第一滑轨，每条第一滑轨上还分别滑动连接有多个第一滑动座，每个第一滑动座分别与一弹性拉绳的一端连接，弹性拉绳的另一端连接有挂钩；各弹性拉绳上还分别连接有用于测量弹性拉绳拉力值的拉力测量计以及连接有用于通过卷绕弹性拉绳的方法来调节弹性拉绳拉力值的弹性拉绳卷绕机构；每个第一滑动座上还分别设有用于锁定第一滑动座和第一滑轨之间相对位置的第一锁定机构；所述底板的左右两端还分别设置一第二滑轨，每条第二滑轨上分别滑动连接有多个第二滑动座，每个第二滑动座上分别设有一挂环以及一用于锁定第二滑动座和第二滑轨之间相对位置的第二锁定机构；所述平衡杆上还设有微处理器以及声音报警器，所述拉压传感器以及声音报警器分别与所述微处理器信号连接，微处理器与电源模块电连接；所述拉压传感器将所检测到的拉压值实时发送给所述微处理器，所述微处理器接收到所述拉压值后，将所述拉压值与拉压值设定范围值进行比对，当所述拉压值超出所述拉压值设定范围值时，所述微处理器控制所述声音报警器进行报警提示。

上述底板表面还开设有一圆心位于所述杆轴上的环形滑槽，所述环形滑槽为T形滑槽，该环形滑槽内滑动连接有与其相匹配的T形滑块，所述T形滑块固定于所述平衡杆的下表面上，平衡杆上还设有用于锁定平衡杆和底板之间相对位置的第三锁定机构。

上述第一锁定机构、第二锁定机构以及第三锁定机构均是锁紧螺栓。