自制教具“数字化轮轴原理器”

杭州市萧山区朝晖小学  金亚军

在轮轴原理教学中，教材建议使用一个轮轴进行教学，但是仅靠一个大小固定的轮轴，就得出结论就显得不够充分。为了实现轮轴的多轮组合效果，（如图1）本教具实现一个平面上的5轮圈组合效果，能够实现多种轮轴大小检测，同时能够实现轮、轴的数字化力量显示，使轮轴原理更具说服力！

一、材料准备：

    不锈钢方管和不锈钢钢片若干、一块有机玻璃、可绘图的不干胶、塑料筷子10根、小型口袋秤一只、金属固定杆一根和细绳若干。

二、制作方法：

（如图2）轮轴面的制作方法：

1、将有机玻璃切割成直径为32厘米的圆面，中心处留出一个小圆孔。（广告公司可加工）

2、可电脑绘图黑不干胶设成大小32厘米的圆面，并从圆心出发向外圈分别用电脑绘制半径为3厘米、6厘米、9厘米、12厘米和15厘米的白环。（图文设计公司可加工）

3、将绘有圆环的黑不干胶圆面粘合到有机玻璃圆面上（注意大小对齐）。

4、在圆环和圆直径的交叉处用电钻打出能够插入塑料筷头的小孔，一共十个。（注意打孔的准确性）

5、将塑料筷头部进行切割，长度是有机玻璃厚度的三倍为宜，再将切割下的筷子头安插到有机玻璃圆面上的小孔内。

底座制作及组装：

1、（如图3）制作一个长方体状底座，然后将轮轴面支架杆焊接在长方底座左内侧。

2、（如图3、图1）将轮轴面中央穿插一根固定轴，将带有固定轴的轮轴面用轴承安装到支架杆上端，保证轮轴能够自由转动。

3、（如图4）在底座右前端横向设置一个滑道，将小型口袋电子秤架固定在滑道滑片上，长度略大于右半轮轴面的距离。

4、（如图4）在小型口袋电子秤的称重面上固定一个挂钩。

5、（如图4）将小型口袋电子秤固定安装到小型口袋电子秤架内，秤架前端设置便于移动的5个移动标记（与轮轴面右侧的5个挂杆上下对齐），再用细线将小型口袋电子秤秤台挂钩处固定一根细线，在轮轴面横向直径的高度设置一个绳套，绳套处设置一个很轻的显眼挂件。

6、（如图5）在50克砝码钩上固定一根细线，细线的长度从轮轴的横向直径高度开始，细线下端以挂3个砝码并留出一定距离为标准，上端绳套处设置一个很轻的显眼挂件。

三、使用方法：

    1、将口袋电子秤移到需要位置。

2、口袋电子秤台线与上面右侧轮轴挂杆套接。

3、选择轮轴右侧挂杆，并用挂线挂取1-3个砝码。

4、用手把住轮轴上方，顺时针拨动一小距离后，启动电子秤并归零。        

5、慢慢释放轮轴，此时就能读取右侧口袋电子秤的读数。

6、第二轮实验时右侧口袋电子秤如果在90秒钟内，无需进行操作4，可以直接进行实验；如果超过90秒钟将重复操作4、5。

四、优点简析：

1、实现轮轴面的单平面化，简化轮轴原理的设计难度。

2、轮轴挂线以轮轴面横向直径与圆环交点为力点，简化轮轴挂线力点。

3、成功实现轮轴原理的数字化显示，在5环轮轴面上实现轮轴原理的多种实验需要。

4、操作方便，数据可靠，简化实施。