CN103745631B - 一种测量摩擦力与拉力之间关系的实验演示装置 - Google Patents
一种测量摩擦力与拉力之间关系的实验演示装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种测量摩擦力与拉力之间关系的实验演示装置，包括底座、摩擦平台、拉力导轨、测试木块和传感装置；所述摩擦平台包括水平面板和固定支架；所述拉力导轨为弧形结构，拉力导轨的一端固定在底座上，另一端设置在水平面板的一侧；所述测试木块设置在水平面板上，测试木块一端通过牵引线固定有小球；所述传感装置包括两个力传感器，一个力传感器设置在测试木块上，另一力传感器通过支架固定在底座上，且通过牵引线连接水平面板相对拉力导轨的另一侧。本发明的有益效果为：本发明在实现实验目的的同时，且具有结构简单，操作方便，现象直观、明显，稳定性好，可重复性强等优点。
Description
技术领域
本发明涉及教学演示装置，尤其涉及一种测量摩擦力与拉力之间关系的实验演示装置。
背景技术
摩擦力是高中物理教学内容的重点和难点之一。其中，静摩擦力的大小随拉力大小的变化而变化，而滑动摩擦力的大小随拉力大小的变化却保持不变，更让学生难以理解。要突破这一难点的最好方法就是通过实验，让学生自主探究，获得亲身体验。目前，比较好的实验方法是：先让力传感器固定不动，另一端的拉力侧钩通过细线与放在水平长木板上的滑块相连，然后拖动水平木板。由于滑块处于静止状态，力传感器的拉力大小等于滑块受到的摩擦力大小，通过计算机可显示出摩擦力大小随时间变化情况图像。但该实验方法存在的缺点是：在计算机屏幕上显示的是摩擦力大小随时间变化规律图像，即f-t图像，而非摩擦力大小随拉力大小的变化规律图像，即f-F图像，这直接影响学生对摩擦力的认识。摩擦力大小随拉力的变化规律的实验测量方法一直是中学物理实验的难题。
发明内容
本发明的发明目的在于解决上述技术问题，提供一种结构简单，操作方便能够显示摩擦力大小随拉力大小的变化的测量摩擦力与拉力之间关系的实验演示装置。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
一种测量摩擦力与拉力之间关系的实验演示装置，其特征在于，包括底座、摩擦平台、拉力导轨、测试木块和传感装置；
所述摩擦平台包括水平面板和固定支架，所述固定支架安装在底座上，所述水平面板挂接在固定支架上并保持板面水平；
所述拉力导轨为弧形结构，拉力导轨的一端固定在底座上，另一端设置在水平面板的一侧，且高度与水平面板平行；
所述测试木块设置在水平面板上，测试木块一端通过牵引线固定有小球，所述小球设置在弧形结构上并可沿弧形结构向底座方形滑动；
所述传感装置包括两个力传感器，一个力传感器设置在测试木块上，另一力传感器通过支架固定在底座上，且通过牵引线连接水平面板相对拉力导轨的另一侧。
为了更为快速直观的结果分析，本发明进一步包括数据处理装置，所述数据处理装置包括数据采集器和计算机，所述数据采集器通过有限或无线方式连接所述传感装置的力传感器，并将数据传送给计算机。
其中，所述拉力导轨与水平面板靠近的一端上设有定滑轮，所述小球的牵引线设置在定滑轮上。
其中，测试木块的质量为200g-400g，所述小球的质量为500g-1000g。
本发明的有益效果为：将测试木块放置摩擦平台的右端，使得与之相连的小球处于拉力导轨的顶端，保证测试木块受到水平拉力作用。然后释放小球。小球沿拉力导轨下滑，牵引线受到拉力逐渐增大，测试木块上力传感器示数也在逐渐增大。测试木块受到的摩擦力（包括静摩擦力和滑动摩擦力）与测试木块受到的摩擦力大小相等，方向相反。在牵引线处于竖直情况下，水平面板受到水平向左的摩擦力可以通过另一个力传感器测得。此时，即可在计算机屏幕上直观显示出摩擦力大小随拉力变化图像。本发明在实现实验目的的同时，且具有结构简单，操作方便，现象直观、明显，稳定性好，可重复性强等优点。
附图说明
图1为本发明实验演示装置的机构示意图；
其中，
1：底座；
2：摩擦平台；21：水平面板；22：固定支架；
3：拉力导轨；4：测试木块；5：小球；6：传感器；
7：数据处理装置；71：数据采集器；72：计算机。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
请一并参阅图1，如图所示，本发明测量摩擦力与拉力之间关系的实验演示装置，包括底座1、摩擦平台2、拉力导轨3、测试木块4和传感装置；所述摩擦平台2包括水平面板21和固定支架22，所述固定支架22安装在底座1上，所述水平面板21挂接在固定支架22上并保持板面水平，固定支架22该固定支架22可以为前后设置的倒L型杆（也可以是拱形杆之类的），水平面板21可以通过四根细线竖直悬空固定于两个倒L型杆上（或者通过其他挂接件挂接在固定支架22上）；所述拉力导轨3为弧形结构，弧形结构的作用可以使小球5缓慢滚动不是一下子就施力，拉力导轨3的一端固定在底座1上，另一端设置在水平面板21的一侧，且高度与水平面板21平行，所述拉力导轨3与水平面板21靠近的一端上设有定滑轮；所述测试木块4设置在水平面板21上，测试木块4一端通过牵引线固定有小球5，所述小球5的牵引线设置在定滑轮上，所述小球5设置在弧形结构上并可沿拉力导轨3向底座1方形滑动，测试木块4的质量为200g-400g，所述小球5的质量为500g-1000g；所述传感装置包括两个力传感器6，一个力传感器设置在测试木块4上，另一力传感器通过支架固定在底座1上，且通过牵引线连接水平面板21相对弧形结构的另一侧，该力传感器通过恰好绷紧的轻质细线与水平面板21水平相连，且该细线固定于水平右侧边的中部；为了更为快速直观的结果分析，本发明进一步包括数据处理装置7，所述数据处理装置7包括数据采集器71和计算机72，所述数据采集器71通过有限或无线方式连接所述传感装置的传感器6，并将数据传送给计算机72。
通过上述结构，本装置演示过程：打开计算机上的DISLab7.0软件，选择“通用软件”，传感器调零。选择“组合图线窗口”，在图线选择窗口单击“添加”，在弹出的“添加图线”中，x轴选“F1”即测试木块4上力传感器对应数据，左y轴选“F2”即另一力传感器对应数据。单击“确定”完成。
将测试木块放置木板的右端，使得与之相连的小球处于拉力导轨的顶端，调节定滑轮高度，使得牵引线与水平面板平行，保证测试木块受到水平拉力作用。点击软件“开始”按钮，然后释放小球。小球沿拉力导轨下滑，牵引线受到拉力逐渐增大，测试木块上力传感器的图像示数也在逐渐增大。测试木块受到的摩擦力（包括静摩擦力和滑动摩擦力）与水平面板受到的摩擦力大小相等，方向相反。在牵引线处于竖直情况下，水平面板受到水平向左的力可以通过另一个力传感器测得。此时，即可在计算机屏幕上直观显示出摩擦力大小随拉力变化的图像（即f-F图像）。本发明在实现实验目的的同时，且具有结构简单，操作方便，现象直观、明显，稳定性好，可重复性强等优点。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (4)
1.一种测量摩擦力与拉力之间关系的实验演示装置，其特征在于，包括底座、摩擦平台、拉力导轨、测试木块和传感装置；
所述摩擦平台包括水平面板和固定支架，所述固定支架安装在底座上，所述水平面板挂接在固定支架上并保持板面水平；
所述拉力导轨为弧形结构，拉力导轨的一端固定在底座上，另一端设置在水平面板的一侧，且高度与水平面板的高度相同；
所述测试木块设置在水平面板上，测试木块一端通过牵引线固定有小球，所述小球设置在弧形结构上并可沿弧形结构向底座方向滑动；
所述传感装置包括两个力传感器，一个力传感器设置在测试木块上，另一力传感器通过支架固定在底座上，且通过牵引线连接水平面板相对拉力导轨的另一侧。
2.根据权利要求1所述的测量摩擦力与拉力之间关系的实验演示装置，其特征在于，进一步包括数据处理装置，所述数据处理装置包括数据采集器和计算机，所述数据采集器通过有线或无线方式连接所述传感装置的力传感器，并将数据传送给计算机。
3.根据权利要求1所述的测量摩擦力与拉力之间关系的实验演示装置，其特征在于，所述拉力导轨与水平面板靠近的一端上设有定滑轮，所述小球的牵引线设置在定滑轮上。
4.根据权利要求1所述的测量摩擦力与拉力之间关系的实验演示装置，其特征在于，测试木块的质量为200g-400g，所述小球的质量为500g-1000g。
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