CN108022484A - 一种物理实验摩擦力演示装置 - Google Patents

Abstract

一种物理实验摩擦力演示装置，包括箱体，箱体上部设有横板，横板的左右两端底部与箱体顶部之间均通过第一电动伸缩杆固定连接，箱体顶面横板的前后两侧对称开设两组轴孔，每组轴孔的数量为两个，轴孔内均通过轴承安装第一竖轴，第一竖轴的上端均固定安装皮带辊，安装在同一组轴孔上部的两个皮带辊之间均通过弹性皮带连接，弹性皮带内侧均设有第一竖板，第一竖板固定安装在箱体的上部，第一竖板与弹性皮带平行。本发明结构简单，通过简单的机械设计可以进行多种不同因素对摩擦力影响的物理实验，本发明结构巧妙，易于制造，通过本发明进行物理摩擦力试验的演示，能更好的帮助同学理解摩擦力与不同变量之间的关系，提高学生的理解速度。

Description

一种物理实验摩擦力演示装置

技术领域

本发明属于物理实验装置领域，具体地说是一种物理实验摩擦力演示装置。

背景技术

摩擦试验是物理课中非常重要的一项实验，老师在课堂上一般需要借助一些教具进行该实验的展示，多数使用细绳、木块、测力计等物品进行现场组合，实验时操作不够方便，难以进行不同变量间的精确控制，试验现象的展示不够明显，难以帮助学生快速的理解不同变量对物理实验的影响。

发明内容

本发明提供一种物理实验摩擦力演示装置，用以解决现有技术中的缺陷。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种物理实验摩擦力演示装置，包括箱体，箱体上部设有横板，横板的左右两端底部与箱体顶部之间均通过第一电动伸缩杆固定连接，箱体顶面横板的前后两侧对称开设两组轴孔，每组轴孔的数量为两个，轴孔内均通过轴承安装第一竖轴，第一竖轴的上端均固定安装皮带辊，安装在同一组轴孔上部的两个皮带辊之间均通过弹性皮带连接，弹性皮带内侧均设有第一竖板，第一竖板固定安装在箱体的上部，第一竖板与弹性皮带平行，第一竖板左右两端的前后两侧均固定安装第二电动伸缩杆，第二电动伸缩杆与第一竖板垂直，位于同一块第一竖板的同一侧的两根第二电动伸缩杆的另一端固定安装竖向的活动板，活动板的另一侧面与对应的弹性皮带的内侧面接触配合，横板的左端上部固定安装第一竖杆，第一竖杆的右侧中间固定安装挂环，横板上部设有摩擦试验块，摩擦试验块位于两根弹性皮带之间，挂环的右侧设有弹簧测力计，弹簧测力计的左端挂钩与挂环相配合，弹簧测力计的右端摩擦试验块的左端通过拉绳固定连接，第一竖轴的下端分别与箱体内底部轴承活动连接，箱体内设有第二竖轴，第二竖轴位于前侧的两根第一竖轴之间，第二竖轴的上下两端均与箱体轴承活动连接，第二竖轴与其左侧第一竖轴上均固定套装锥形传动辊，两个锥形传动辊的安装方向相反，两个锥形传动辊之间通过传动带连接，位于两侧的两根第一竖轴上均固定安装同步齿轮，两个同步齿轮啮合配合，箱体内底部固定安装竖向的动力电机，动力电机的输出轴上固定安装主动齿轮，第二竖轴上固定安装从动齿轮，主动齿轮与从动齿轮啮合配合，弹性皮带外侧面开设多个均匀分布的条形槽纹。

如上所述的一种物理实验摩擦力演示装置，所述的箱体内底部固定安装横轨，横轨位于两个锥形传动辊之间下部，横轨与传动带平行，横轨上部配合安装第一滑块，第一滑块上部固定安装第二竖板，第二竖板的前侧固定安装竖轨，竖轨前侧设有竖向的椭圆环，椭圆环与竖轨之间配合安装第二滑块，椭圆环内前后两侧面均开设多个均匀分布的齿槽，横轨上部设有横向的套管，套管内设有横轴，横轴与套管之间轴承活动连接，套管通过支架与第二竖板侧部固定连接，横轴的左端固定安装变速齿轮，变速齿轮的外圈一半有齿一半无齿，变速齿轮与齿槽能啮合配合，椭圆环的上部设有C型板，传动带位于C型板之间，C型板与椭圆环上部之间通过连杆固定连接，横轨右端上部设有横向的第三电动伸缩杆，第三电动伸缩杆的固定杆侧部与横轨上部固定连接，第三电动伸缩杆的左端与第一滑块的右端固定连接，第二竖轴上固定安装主动伞齿轮，横轴的右端固定安装从动伞齿轮，主动伞齿轮与从动伞齿轮能啮合配合。

如上所述的一种物理实验摩擦力演示装置，所述的横板上表面为光滑。

本发明的优点是：本发明中的第二电动伸缩杆的初始状态为伸出一半，进行物理摩擦力试验时，首先位于第一竖板内侧的第二电动伸缩杆伸出，位于第一竖板外侧的第二电动伸缩杆收缩，在活动板的带动下，弹性皮带的外侧面对摩擦实验块施加一定的压力，动力电机转动可以带动弹性皮带转动，此时摩擦试验块与弹性皮带外表面相对滑动，然后读取弹簧测力计的读数，通过调整第一竖板两侧的第二电动伸缩杆可以改变对摩擦试验块施加的压力的同时而保证两条弹性皮带的长度不变，从而保证弹性皮带外表面的条形槽纹尺寸不变，从而保证弹性皮带表面的粗糙度不变，上述过程可以进行接触面粗糙度不变而压力大小变化对摩擦力的影响的试验；当位于第一竖板内侧的第二电动伸缩杆伸出使弹性皮带给摩擦试验块施加一定的压力后，通过调整位于第一竖板外侧的第二电动伸缩杆可以改变弹性皮带的长度，弹性皮带伸长时，条形槽纹被拉伸而尺寸变大，此时弹性皮带外侧面的粗糙度变大，反之粗糙度变小，该设计可以进行压力不变而接触面粗糙度变化的物理摩擦试验；通过跳绳第一电动伸缩杆的长度可以调整横板的高度，从而可以调整摩擦试验块与弹性皮带的接触面积，该设计可以进行压力大小与接触面粗糙度不变而接触面积变化的物理摩擦试验；通过调整传动带在锥形传动辊上的位置可以调节第二竖轴与第一竖轴之间的传动比，从而可以调整弹性皮带的转动速度，该设计可以进行相对移动速度对摩擦力大小影响的物理实验，本发明结构简单，通过简单的机械设计可以进行多种不同因素对摩擦力影响的物理实验，本发明结构巧妙，易于制造，通过本发明进行物理摩擦力试验的演示，能更好的帮助同学理解摩擦力与不同变量之间的关系，提高学生的理解速度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的结构示意图；图2是图1的俯视图；图3是图1的A向视图的放大图；图4是图1的B向视图的放大图；图5是图1的Ⅰ部的局部放大图；图6是图1的Ⅱ部的局部放大图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种物理实验摩擦力演示装置，如图所示，包括箱体1，箱体1上部设有横板2，横板2的左右两端底部与箱体1顶部之间均通过第一电动伸缩杆3固定连接，箱体1顶面横板2的前后两侧对称开设两组轴孔4，每组轴孔4的数量为两个，轴孔4内均通过轴承安装第一竖轴5，第一竖轴5的上端均固定安装皮带辊6，安装在同一组轴孔4上部的两个皮带辊6之间均通过弹性皮带7连接，弹性皮带7内侧均设有第一竖板8，第一竖板8固定安装在箱体1的上部，第一竖板8与弹性皮带7平行，第一竖板8左右两端的前后两侧均固定安装第二电动伸缩杆9，第二电动伸缩杆9与第一竖板8垂直，位于同一块第一竖板8的同一侧的两根第二电动伸缩杆9的另一端固定安装竖向的活动板10，活动板10的另一侧面与对应的弹性皮带7的内侧面接触配合，横板2的左端上部固定安装第一竖杆11，第一竖杆11的右侧中间固定安装挂环12，横板2上部设有摩擦试验块38，摩擦试验块38位于两根弹性皮带7之间，挂环12的右侧设有弹簧测力计13，弹簧测力计13的左端挂钩与挂环12相配合，弹簧测力计13的右端摩擦试验块38的左端通过拉绳14固定连接，第一竖轴5的下端分别与箱体1内底部轴承活动连接，箱体1内设有第二竖轴15，第二竖轴15位于前侧的两根第一竖轴5之间，第二竖轴15的上下两端均与箱体1轴承活动连接，第二竖轴15与其左侧第一竖轴5上均固定套装锥形传动辊16，两个锥形传动辊16的安装方向相反，两个锥形传动辊16之间通过传动带17连接，传动带17具有一定的弹性，位于两侧的两根第一竖轴5上均固定安装同步齿轮18，两个同步齿轮18啮合配合，箱体1内底部固定安装竖向的动力电机19，动力电机19的输出轴上固定安装主动齿轮20，第二竖轴15上固定安装从动齿轮21，主动齿轮20与从动齿轮21啮合配合，弹性皮带7外侧面开设多个均匀分布的条形槽纹22。本发明中的第二电动伸缩杆9的初始状态为伸出一半，进行物理摩擦力试验时，首先位于第一竖板8内侧的第二电动伸缩杆9伸出，位于第一竖板8外侧的第二电动伸缩杆9收缩，在活动板10的带动下，弹性皮带7的外侧面对摩擦实验块38施加一定的压力，动力电机19转动可以带动弹性皮带7转动，此时摩擦试验块38与弹性皮带7外表面相对滑动，然后读取弹簧测力计13的读数，通过调整第一竖板8两侧的第二电动伸缩杆9可以改变对摩擦试验块38施加的压力的同时而保证两条弹性皮带7的长度不变，从而保证弹性皮带7外表面的条形槽纹22尺寸不变，从而保证弹性皮带7表面的粗糙度不变，上述过程可以进行接触面粗糙度不变而压力大小变化对摩擦力的影响的试验；当位于第一竖板8内侧的第二电动伸缩杆9伸出使弹性皮带7给摩擦试验块38施加一定的压力后，通过调整位于第一竖板8外侧的第二电动伸缩杆9可以改变弹性皮带7的长度，弹性皮带7伸长时，条形槽纹22被拉伸而尺寸变大，此时弹性皮带7外侧面的粗糙度变大，反之粗糙度变小，该设计可以进行压力不变而接触面粗糙度变化的物理摩擦试验；通过跳绳第一电动伸缩杆3的长度可以调整横板2的高度，从而可以调整摩擦试验块38与弹性皮带7的接触面积，该设计可以进行压力大小与接触面粗糙度不变而接触面积变化的物理摩擦试验；通过调整传动带17在锥形传动辊16上的位置可以调节第二竖轴15与第一竖轴5之间的传动比，从而可以调整弹性皮带7的转动速度，该设计可以进行相对移动速度对摩擦力大小影响的物理实验，本发明结构简单，通过简单的机械设计可以进行多种不同因素对摩擦力影响的物理实验，本发明结构巧妙，易于制造，通过本发明进行物理摩擦力试验的演示，能更好的帮助同学理解摩擦力与不同变量之间的关系，提高学生的理解速度。

具体而言，如图所示，本实施例所述的箱体1内底部固定安装横轨23，横轨23位于两个锥形传动辊16之间下部，横轨23与传动带17平行，横轨23上部配合安装第一滑块24，第一滑块24上部固定安装第二竖板25，第二竖板25的前侧固定安装竖轨26，竖轨25前侧设有竖向的椭圆环27，椭圆环27与竖轨25之间配合安装第二滑块28，椭圆环27内前后两侧面均开设多个均匀分布的齿槽29，横轨23上部设有横向的套管30，套管30内设有横轴31，横轴31与套管30之间轴承活动连接，套管30通过支架与第二竖板25侧部固定连接，横轴31的左端固定安装变速齿轮32，变速齿轮32的外圈一半有齿一半无齿，变速齿轮32与齿槽29能啮合配合，椭圆环27的上部设有C型板33，传动带17位于C型板33之间，C型板33与椭圆环27上部之间通过连杆34固定连接，横轨23右端上部设有横向的第三电动伸缩杆35，第三电动伸缩杆35的固定杆侧部与横轨23上部固定连接，第三电动伸缩杆35的左端与第一滑块24的右端固定连接，第二竖轴15上固定安装主动伞齿轮36，横轴31的右端固定安装从动伞齿轮37，主动伞齿轮36与从动伞齿轮37能啮合配合。通过第三电动伸缩杆35的伸缩可以使主动伞齿轮36与从动伞齿轮37啮合配合，此时横轴31随之转动，横轴31通过变速齿轮32与齿槽29的配合可以使椭圆环27进行上下往复运动，椭圆环27通过连杆34与C型板33可以带动传动带17进行上下往复的移动，在锥形传动辊16的作用下，该设计可以实现第二竖轴15与第一竖轴5之间的传动比由大到小，再由小到大的重复不间断变化，从而使弹性皮带7的转速大小不断变化，此时观察弹簧测力计13即可进行摩擦力与物体相对运动速度有无关系的试验。

具体的，如图所示，本实施例所述的横板2上表面为光滑。表面光滑的横板2对摩擦试验数据的读取影响更小，有利于试验的准确性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种物理实验摩擦力演示装置，其特征在于：包括箱体（1），箱体（1）上部设有横板（2），横板（2）的左右两端底部与箱体（1）顶部之间均通过第一电动伸缩杆（3）固定连接，箱体（1）顶面横板（2）的前后两侧对称开设两组轴孔（4），每组轴孔（4）的数量为两个，轴孔（4）内均通过轴承安装第一竖轴（5），第一竖轴（5）的上端均固定安装皮带辊（6），安装在同一组轴孔（4）上部的两个皮带辊（6）之间均通过弹性皮带（7）连接，弹性皮带（7）内侧均设有第一竖板（8），第一竖板（8）固定安装在箱体（1）的上部，第一竖板（8）与弹性皮带（7）平行，第一竖板（8）左右两端的前后两侧均固定安装第二电动伸缩杆（9），第二电动伸缩杆（9）与第一竖板（8）垂直，位于同一块第一竖板（8）的同一侧的两根第二电动伸缩杆（9）的另一端固定安装竖向的活动板（10），活动板（10）的另一侧面与对应的弹性皮带（7）的内侧面接触配合，横板（2）的左端上部固定安装第一竖杆（11），第一竖杆（11）的右侧中间固定安装挂环（12），横板（2）上部设有摩擦试验块（38），摩擦试验块（38）位于两根弹性皮带（7）之间，挂环（12）的右侧设有弹簧测力计（13），弹簧测力计（13）的左端挂钩与挂环（12）相配合，弹簧测力计（13）的右端摩擦试验块（38）的左端通过拉绳（14）固定连接，第一竖轴（5）的下端分别与箱体（1）内底部轴承活动连接，箱体（1）内设有第二竖轴（15），第二竖轴（15）位于前侧的两根第一竖轴（5）之间，第二竖轴（15）的上下两端均与箱体（1）轴承活动连接，第二竖轴（15）与其左侧第一竖轴（5）上均固定套装锥形传动辊（16），两个锥形传动辊（16）的安装方向相反，两个锥形传动辊（16）之间通过传动带（17）连接，位于两侧的两根第一竖轴（5）上均固定安装同步齿轮（18），两个同步齿轮（18）啮合配合，箱体（1）内底部固定安装竖向的动力电机（19），动力电机（19）的输出轴上固定安装主动齿轮（20），第二竖轴（15）上固定安装从动齿轮（21），主动齿轮（20）与从动齿轮（21）啮合配合，弹性皮带（7）外侧面开设多个均匀分布的条形槽纹（22）。

2.根据权利要求1所述的一种物理实验摩擦力演示装置，其特征在于：所述的箱体（1）内底部固定安装横轨（23），横轨（23）位于两个锥形传动辊（16）之间下部，横轨（23）与传动带（17）平行，横轨（23）上部配合安装第一滑块（24），第一滑块（24）上部固定安装第二竖板（25），第二竖板（25）的前侧固定安装竖轨（26），竖轨（25）前侧设有竖向的椭圆环（27），椭圆环（27）与竖轨（25）之间配合安装第二滑块（28），椭圆环（27）内前后两侧面均开设多个均匀分布的齿槽（29），横轨（23）上部设有横向的套管（30），套管（30）内设有横轴（31），横轴（31）与套管（30）之间轴承活动连接，套管（30）通过支架与第二竖板（25）侧部固定连接，横轴（31）的左端固定安装变速齿轮（32），变速齿轮（32）的外圈一半有齿一半无齿，变速齿轮（32）与齿槽（29）能啮合配合，椭圆环（27）的上部设有C型板（33），传动带（17）位于C型板（33）之间，C型板（33）与椭圆环（27）上部之间通过连杆（34）固定连接，横轨（23）右端上部设有横向的第三电动伸缩杆（35），第三电动伸缩杆（35）的固定杆侧部与横轨（23）上部固定连接，第三电动伸缩杆（35）的左端与第一滑块（24）的右端固定连接，第二竖轴（15）上固定安装主动伞齿轮（36），横轴（31）的右端固定安装从动伞齿轮（37），主动伞齿轮（36）与从动伞齿轮（37）能啮合配合。

3.根据权利要求1所述的一种物理实验摩擦力演示装置，其特征在于：所述的横板（2）上表面为光滑。