CN108417126A - 一种摩擦力演示仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种摩擦力演示仪包括：水平台、滑动装置、位移传感器、电机拉动装置、摩擦块、测力装置、指针、第一展示装置、开关面板、第二展示装置、滑槽、放大装置、图像采集装置、计算机、投影仪、打印机、板书装置、投影装置和水平测量装置。本发明根据指针在刻度板上的指示情况，和第一显示屏上放大显示电机拉动装置拉动滑块的时间与滑块的移动距离关系，通过放大镜观察毛刺软片上毛刺方向而确定相对运动趋势的方向和相对运动的方向，同时，通过摄像装置采集相对运动趋势和相对运动时的连续时间段内的毛刺软片上毛刺方向，并将毛刺方向图像放大显示在投影布幕上，从而可以快速直观准确地演示摩擦力方向和相对运动趋势方向。
Description
技术领域
本发明涉及物理教学演示仪器领域，更具体的涉及一种摩擦力演示仪。
背景技术
物理教学中摩擦力的教学是一个难点。若两相互接触且相互挤压，而又相对静止的物体，在外力作用下如只具有相对滑动趋势，而又未发生相对滑动，则它们接触面之间出现的阻碍发生相对滑动的力，谓之"静摩擦力"，其方向跟接触面相切，跟相对运动趋势方向相反。一个物体相对它随外力的变化而变化，当静摩擦力增大到最大静摩擦时，物体就会运动起来。滑动摩擦力是阻碍相互接触物体间相对运动的力，不一定是阻碍物体运动的力。即摩擦力不一定是阻力,它也可能是使物体运动的动力,要清楚阻碍"相对运动"是以相互接触的物体作为参照物的。"物体运动"可能是以其它物体作参照物的。如：生活中，传送带把货物从低处送到高处，就是靠传送带对货物斜向上的摩擦力实现的。
目前，初高中的物理教学中，通常使用测力计水平地拉静止在水平桌面上的物体来演示静摩擦力的传统实验方法，但这种方法不能演示出摩擦力的方向，更无法指示相对运动趋势；并且由于人的拉力不是均匀变化的，因此不能直观准确的反映静摩擦力的变化过程，而且最大静摩擦力到滑动摩擦力的变化过程是瞬间完成的，教师不容易操作，学生更不容易观察到，从而造成学生对摩擦力的理解不够系统全面。
综上所述，现有技术中的摩擦力演示仪，存在不能演示出摩擦力的方向和相对运动趋势方向，及不能直观准确的演示静摩擦力、最大静摩擦力到滑动摩擦力的变化过程的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种摩擦力演示仪，用以解决现有技术中存在不能演示出摩擦力的方向和相对运动趋势方向，及不能直观准确的演示静摩擦力、最大静摩擦力到滑动摩擦力的变化过程的问题。
本发明实施例提供一种摩擦力演示仪，包括：水平台、滑动装置、位移传感器、电机拉动装置、摩擦块、测力装置、指针、第一展示装置、开关面板、第二展示装置、滑槽、放大装置、图像采集装置、计算机、投影仪、打印机、板书装置、投影装置和水平测量装置；
所述滑动装置包括：滑块和滑动轨道，所述滑动轨道横向设置在所述水平台的中部，所述滑块放置在所述滑动轨道内部；所述位移传感器设置在所述滑块的左侧面上，所述位移传感器用于获取所述滑块的移动距离；所述电机拉动装置通过水平细绳与所述滑块的左侧面中部连接；所述电机拉动装置包括匀速拉动和变速拉动，所述电机拉动装置的速度通过所述计算机向控制器输入匀速算法公式和变速算法公式确定；
所述摩擦块放置在所述滑块顶部；所述摩擦块的底部开设有磁性放置槽，所述磁性放置槽用于放置不同质量的增重磁块；所述摩擦块的两相对侧面上均设置有横向凸条，每个所述横向凸条的顶面上设置有插缝，所述横向凸条和所述插缝用于通过夹板固定包裹在所述摩擦块底部的毛刺软片；
所述测力装置包括：壳体、数码显示屏、第二伸缩支杆、力传感器、开关按钮和控制器，壳体的左侧面通过细绳与所述摩擦块右侧面的中部连接，所述数码显示屏和所述开关按钮设置在所述壳体的顶部，所述第二伸缩支杆一端连接所述水平台的顶部，所述第二伸缩支杆另一端连接所述壳体的底部，所述力传感器和所述控制器均设置在所述壳体的内部；所述数码显示屏用于显示与所述摩擦块连接的细绳上的拉力，所述力传感器用于获取与所述摩擦块连接的细绳上的拉力；所述控制器分别与所述位移传感器、所述数码显示屏、所述力传感器、所述开关按钮、第一显示装置、所述开关面板和第二显示装置电连接；
所述指针设置在所述滑块顶面上；所述第一展示装置包括：第一支柱、刻度板和第一显示装置；靠近所述指针的所述滑动轨道边缘上通过设置在所述水平台上的两个所述第一支柱横向设置有所述刻度板，所述刻度板顶部设置有所述第一显示装置；所述指针用于指示所述刻度板上的刻度线；所述第一显示装置用于显示所述电机拉动装置拉动所述滑块的时间与所述滑块的移动距离关系；
所述开关面板包括：同步开关、匀速开关、变速开关和放大倍数开关；所述同步开关，用于控制所述电机拉动装置、所述第一显示装置、所述测力装置和所述第二显示装置同步工作计时；所述匀速开关，用于通过旋转的方式调节所述电机拉动装置匀速拉动的速度大小；所述变速开关，用于通过旋转选择档位的方式调节所述电机拉动装置变速拉动的方式；所述放大倍数开关，用于通过旋转的方式调节所述第一显示装置显示图像的放大比例；
所述第二展示装置包括：第二支柱、横板和第二显示装置；靠近所述测力装置的所述水平台上设置有两个所述第二支柱，所述第二显示装置通过所述横板设置在两个所述第二支柱顶部；所述第二显示装置用于显示所述电机拉动装置拉动所述滑块的时间与所述摩擦块连接的细绳上的拉力关系；
所述滑槽靠近所述滑动轨道设置所述水平台上；所述放大装置和所述图像采集装置滑动设置在所述滑槽内；所述放大装置用于放大显示所述摩擦块包裹毛刺软片时的毛刺运动情况；所述图像采集装置用于采集所述摩擦块包裹毛刺软片时的毛刺运动情况的时间连续图像；
所述计算机分别与所述控制器、所述投影仪和所述打印机电连接；所述板书装置包括：磁性黑板、第一支杆和磁性吸块，两个所述第一支杆设置在所述水平台边缘上，所述磁性黑板设置在两个所述第一支杆顶部，所述磁性吸块吸附在所述磁性黑板上；所述投影装置包括：横杆、第二支杆和投影布幕，两个所述第二支杆分别设置在所述磁性黑板顶部的左右两端，所述横杆设置在两个所述第二支杆之间，所述投影布幕的端部通过卷筒套接在所述横杆上；
所述水平测量装置包括：支座、第三伸缩支杆和横条，所述第三伸缩支杆设置在所述支座上，所述第三伸缩支杆上设置有刻度线，所述横条的一端设置在所述第三伸缩支杆的顶部，所述横条的底部与所述支座的底部平行。
进一步地，所述电机拉动装置包括：第一转向滑轮、第二转向滑轮、电机装置和第一伸缩支杆，与所述滑块的左侧面中部连接的水平细绳通过所述第一转向滑轮的顶部转向为竖向细绳，竖向细绳通过所述第二转向滑轮的底部再次转向为水平细绳，再次转向的水平细绳缠绕在所述电机装置的转轴上，所述电机装置的固定部分设置在所述水平台，所述第一转向滑轮通过所述第一伸缩支杆设置在所述水平台上，第二转向滑轮通过倒“L”型架设置在所述水平台上；所述电机装置与所述控制器电连接。
进一步地，所述电机装置包括电机和电机驱动电路；所述电机通过所述电机驱动电路与所述控制器电连接。
进一步地，所述毛刺软片为一面带有毛刺的软质材料片。
进一步地，所述指针设置在所述滑块顶面的左后角处。
进一步地，所述变速算法公式包括：PWM变速算法公式、加速算法公式、减速算法公式中的一种或多种。
进一步地，所述刻度板的底面与所述水平台平行，及所述指针与所述刻度板正面上的竖向刻度线靠近且平行。
进一步地，所述第一展示装置与所述滑槽分别设置在所述滑动轨道的两侧。
进一步地，所述放大装置包括：放大镜、第一连接杆和第一滑座，所述放大镜通过所述第一连接杆设置在所述第一滑座顶部；所述第一滑座底部的两个卡条分别滑动设置在所述滑槽内部的两个卡槽内部。
进一步地，所述图像采集装置包括：摄像装置、第二连接杆和第二滑座，所述摄像装置通过所述第二连接杆设置在所述第二滑座的顶部；所述第二滑座底部的两个卡条分别滑动设置在所述滑槽内部的两个卡槽内部；所述摄像装置与所述控制器电连接。
本发明实施例中，提供一种摩擦力演示仪，与现有技术相比，其有益效果如下：
本发明将毛刺软片夹持在摩擦块上，电机带动滑块与摩擦块做相对运动趋势或相对运动时，根据指针在刻度板上的指示情况，和第一显示屏上放大显示电机拉动装置拉动滑块的时间与滑块的移动距离关系，通过放大镜观察毛刺软片上毛刺方向而确定摩擦块与滑块做相对运动趋势的方向和相对运动的方向，同时，通过摄像装置采集察摩擦块与滑块做相对运动趋势和相对运动时的连续时间段内的毛刺软片上毛刺方向，并将连续时间段内的毛刺软片上毛刺方向图像放大显示在投影布幕上，从而可以快速直观准确地演示出摩擦力的方向和相对运动趋势方向。进一步，由于电机拉动装置的速度通过计算机向控制器输入匀速算法公式和变速算法公式确定，即拉动滑块的速度可以为匀速运动，也可以为变速运动，且速度可控，实现灵活，实用性强。
本发明通过电机带动滑块与摩擦块做相对运动趋势或相对运动时，与摩擦块连接的力传感器获取与摩擦块连接的细绳上的拉力，并在第二显示装置上显示电机拉动装置拉动滑块的时间与摩擦块连接的细绳上的拉力关系，即与摩擦块连接的细绳上的拉力为滑块与摩擦块之间的摩擦力，从而可以直观准确地演示静摩擦力、最大静摩擦力到滑动摩擦力的变化过程；进一步，将不同材质的软片夹持在摩擦块上，演示摩擦力与接触面摩擦材料关系，即不需要重新替换滑块或摩擦块，其操作简单，提高了演示效率，同时在不需要替换摩擦块的条件下，向摩擦块的磁性放置槽内放置增重磁块以改变摩擦块的重量，即增加滑块的正压力，由于增重磁块放置在磁性放置槽内不移动，避免了其他外力的影响，保证了演示摩擦力与滑块的正压力之间关系的准确性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种摩擦力演示仪结构示意图；
图2为本发明实施例提供的摩擦块结构示意图；
图3为本发明实施例提供的滑槽部分结构示意图；
图4为本发明实施例提供的放大镜结构示意图；
图5为本发明实施例提供的摄像装置结构示意图；
图6为本发明实施例提供的水平测量装置结构示意图；
图7为本发明实施例提供的一种摩擦力演示仪中电连线示意图；
图8为本发明实施例提供的摩擦力与时间曲线图。
附图标记说明：
1-水平台，21-滑块，22-滑动轨道，3-位移传感器，41-第一转向滑轮，42-第二转向滑轮，43-电机装置，44-第一伸缩支杆，5-摩擦块，51-磁性放置槽，52-横向凸条，521-插缝，61-壳体，62-数码显示屏，63-第二伸缩支杆，64-力传感器，65-开关按钮，66-控制器，7-指针，81-第一支柱，82-刻度板，83-第一显示装置，9-开关面板，10-1-第二支柱，10-2-横板，10-3-第二显示装置，11-滑槽，12-1-放大镜，12-2-第一连接杆，12-3-第一滑座，13-1-摄像装置，13-2-第二连接杆，13-3-第二滑座，14-计算机，15-投影仪，16-打印机，17-1-磁性黑板，17-2-第一支杆，17-3-磁性吸块，18-1-横杆，18-2-第二支杆，18-3-投影布幕，19-1-支座，19-2-第三伸缩支杆，19-3-横条。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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做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。
参见图1～7，本发明实施例提供的一种摩擦力演示仪，包括：水平台1、滑动装置、位移传感器3、电机拉动装置、摩擦块5、测力装置、指针7、第一展示装置、开关面板9、第二展示装置、滑槽11、放大装置、图像采集装置、计算机14、投影仪15、打印机16、板书装置、投影装置和水平测量装置。
下面对上述装置做具体解释：
具体地，滑动装置包括：滑块21和滑动轨道22，滑动轨道22横向设置在水平台1的中部，滑块21放置在滑动轨道22内部；位移传感器3设置在滑块21的左侧面上，位移传感器3用于获取滑块21的移动距离；电机拉动装置通过水平细绳与滑块21的左侧面中部连接；电机拉动装置包括匀速拉动和变速拉动，电机拉动装置的速度通过计算机14向控制器66输入匀速算法公式和变速算法公式确定。
进一步地，本发明中的电机拉动装置包括：第一转向滑轮41、第二转向滑轮42、电机装置43和第一伸缩支杆44，与滑块21的左侧面中部连接的水平细绳通过第一转向滑轮41的顶部转向为竖向细绳，竖向细绳通过第二转向滑轮42的底部再次转向为水平细绳，再次转向的水平细绳缠绕在电机装置43的转轴上，电机装置43的固定部分设置在水平台1，第一转向滑轮41通过第一伸缩支杆44设置在水平台1上，第二转向滑轮42通过倒“L”型架设置在水平台1上；电机装置43包括电机和电机驱动电路；电机通过电机驱动电路与控制器66电连接。
进一步地，变速算法公式包括：PWM变速算法公式、加速算法公式、减速算法公式中的一种或多种。
需要说明的是，由于电机拉动装置的速度通过计算机向控制器输入匀速算法公式和变速算法公式确定，即拉动滑块的速度可以为匀速运动，也可以为变速运动，且速度可控，实现灵活，实用性强。
具体地，摩擦块5放置在滑块21顶部；摩擦块5的底部开设有磁性放置槽51，磁性放置槽51用于放置不同质量的增重磁块；摩擦块5的两相对侧面上均设置有横向凸条52，每个横向凸条52的顶面上设置有插缝521，横向凸条52和插缝521用于通过夹板固定包裹在摩擦块5底部的毛刺软片。
进一步地，毛刺软片为一面带有毛刺的软质材料片。
具体地，测力装置包括：壳体61、数码显示屏62、第二伸缩支杆63、力传感器64、开关按钮65和控制器66，壳体61的左侧面通过细绳与摩擦块5右侧面的中部连接，数码显示屏62和开关按钮65设置在壳体61的顶部，第二伸缩支杆63一端连接水平台1的顶部，第二伸缩支杆63另一端连接壳体61的底部，力传感器64和控制器66均设置在壳体61的内部；数码显示屏62用于显示与摩擦块5连接的细绳上的拉力，力传感器64用于获取与摩擦块5连接的细绳上的拉力；控制器66分别与位移传感器3、数码显示屏62、力传感器64、开关按钮65、第一显示装置83、开关面板9和第二显示装置10-3电连接。
具体地，指针7设置在滑块21顶面上；第一展示装置包括：第一支柱81、刻度板82和第一显示装置83；靠近指针7的滑动轨道22边缘上通过设置在水平台1上的两个第一支柱81横向设置有刻度板82，刻度板82顶部设置有第一显示装置83；指针7用于指示刻度板82上的刻度线；第一显示装置83用于显示电机拉动装置拉动滑块21的时间与滑块21的移动距离关系。
进一步地，指针7设置在滑块21顶面的左后角处。
进一步地，刻度板82的底面与水平台1平行，及指针7与刻度板82正面上的竖向刻度线靠近且平行。
进一步地，第一展示装置与滑槽11分别设置在滑动轨道22的两侧。
具体地，开关面板9包括：同步开关、匀速开关、变速开关和放大倍数开关；同步开关，用于控制电机拉动装置、第一显示装置83、测力装置和第二显示装置10-3同步工作计时；匀速开关，用于通过旋转的方式调节电机拉动装置匀速拉动的速度大小；变速开关，用于通过旋转选择档位的方式调节电机拉动装置变速拉动的方式；放大倍数开关，用于通过旋转的方式调节第一显示装置83和第二显示装置10-3显示图像的放大比例。
具体地，第二展示装置包括：第二支柱10-1、横板10-2和第二显示装置10-3；靠近测力装置的水平台1上设置有两个第二支柱10-1，第二显示装置10-3通过横板10-2设置在两个第二支柱10-1顶部；第二显示装置10-3用于显示电机拉动装置拉动滑块21的时间与摩擦块5连接的细绳上的拉力关系。
具体地，滑槽11靠近滑动轨道22设置水平台1上；放大装置和图像采集装置滑动设置在滑槽11内；放大装置用于放大显示摩擦块5包裹毛刺软片时的毛刺运动情况；图像采集装置用于采集摩擦块5包裹毛刺软片时的毛刺运动情况的时间连续图像。
进一步地，放大装置包括：放大镜12-1、第一连接杆12-2和第一滑座12-3，放大镜12-1通过第一连接杆12-2设置在第一滑座12-3顶部；第一滑座12-3底部的两个卡条分别滑动设置在滑槽11内部的两个卡槽内部。
进一步地，图像采集装置包括：摄像装置13-1、第二连接杆13-2和第二滑座13-3，摄像装置13-1通过第二连接杆13-2设置在第二滑座13-3的顶部；第二滑座13-3底部的两个卡条分别滑动设置在滑槽11内部的两个卡槽内部；摄像装置13-1与控制器66电连接。
综上所述，本发明将毛刺软片夹持在摩擦块上，电机带动滑块与摩擦块做相对运动趋势或相对运动时，根据指针在刻度板上的指示情况，和第一显示屏上放大显示电机拉动装置拉动滑块的时间与滑块的移动距离关系，通过放大镜观察毛刺软片上毛刺方向而确定摩擦块与滑块做相对运动趋势的方向和相对运动的方向，同时，通过摄像装置采集察摩擦块与滑块做相对运动趋势和相对运动时的连续时间段内的毛刺软片上毛刺方向，并将连续时间段内的毛刺软片上毛刺方向图像放大显示在投影布幕上，从而可以快速直观准确地演示出摩擦力的方向和相对运动趋势方向。
进一步地，本发明通过电机带动滑块与摩擦块做相对运动趋势或相对运动时，与摩擦块连接的力传感器获取与摩擦块连接的细绳上的拉力，并在第二显示装置上显示电机拉动装置拉动滑块的时间与摩擦块连接的细绳上的拉力关系，即与摩擦块连接的细绳上的拉力为滑块与摩擦块之间的摩擦力，从而可以直观准确地演示静摩擦力、最大静摩擦力到滑动摩擦力的变化过程，如图8所示。将不同材质的软片夹持在摩擦块上，演示摩擦力与接触面摩擦材料关系，即不需要重新替换滑块或摩擦块，其操作简单，提高了演示效率，同时在不需要替换摩擦块的条件下，向摩擦块的磁性放置槽内放置增重磁块以改变摩擦块的重量，即增加滑块的正压力，由于增重磁块放置在磁性放置槽内不移动，避免了其他外力的影响，保证了演示摩擦力与滑块的正压力之间关系的准确性。
具体地，计算机14分别与控制器66、投影仪15和打印机16电连接；板书装置包括：磁性黑板17-1、第一支杆17-2和磁性吸块17-3，两个第一支杆17-2设置在水平台1边缘上，磁性黑板17-1设置在两个第一支杆17-2顶部，磁性吸块17-3吸附在磁性黑板17-1上；投影装置包括：横杆18-1、第二支杆18-2和投影布幕18-3，两个第二支杆18-2分别设置在磁性黑板17-1顶部的左右两端，横杆18-1设置在两个第二支杆18-2之间，投影布幕18-3的端部通过卷筒套接在横杆18-1上。
具体地，水平测量装置包括：支座19-1、第三伸缩支杆19-2和横条19-3，第三伸缩支杆19-2设置在支座19-1上，第三伸缩支杆19-2上设置有刻度线，横条19-3的一端设置在第三伸缩支杆19-2的顶部，横条19-3的底部与支座19-1的底部平行。
需要说明的是，水平测量装置用于快速检测与滑块连接细绳的水平情况，和与摩擦块连接细绳的水平情况，如果不水平，通过调节伸缩支杆保证水平状态，从而保证演示效果的准确性。
实施例：
实验1：演示静摩擦力相对运动方向、滑动摩擦力运动方向
将毛刺软片夹持在摩擦块上，电机带动滑块与摩擦块做相对运动趋势或相对运动，观察指针在刻度板上的指示情况，及观察第一显示屏上放大显示电机拉动装置拉动滑块的时间与滑块的移动距离关系，当指针变化或移动距离为零时，认为此时滑块与摩擦块做相对运动趋势，当指针变化或移动距离为不零时，认为此时滑块与摩擦块做相对运动。
在观察指针指示情况或第一显示屏上放大显示电机拉动装置拉动滑块的时间与滑块的移动距离关系的时候，同时通过放大镜观察毛刺软片上毛刺方向确定摩擦块与滑块做相对运动趋势的方向和相对运动的方向，此法简单快捷。
结合电机拉动装置拉动滑块的时间与滑块的移动距离关系，通过摄像装置采集察摩擦块与滑块做相对运动趋势和相对运动时的连续时间段内的毛刺软片上毛刺方向，并将连续时间段内的毛刺软片上毛刺方向图像放大显示在投影布幕上，从而可以直观准确地演示出摩擦力的方向和相对运动趋势方向。
结论：静摩擦力相对运动方向和滑动摩擦力运动方向总是沿接触面，并且分别与物体的相对运动趋势方向和相对运动方向相反。
实验2：测量静摩擦力、最大静摩擦力和滑动摩擦力
通过电机带动滑块与摩擦块做相对运动趋势或相对运动时，观察第二显示装置上显示电机拉动装置拉动滑块的时间与摩擦块连接的细绳上的拉力关系，即与摩擦块连接的细绳上的拉力为滑块与摩擦块之间的摩擦力，同时观察观察指针指示情况或第一显示屏上放大显示电机拉动装置拉动滑块的时间与滑块的移动距离关系，从而可以直观准确地演示静摩擦力、最大静摩擦力到滑动摩擦力的变化过程，其一组分析曲线图如图8所示。
静摩擦力根据外力而变化，但有一个最大值，叫做最大静摩擦力，最大静摩擦力略大于滑动摩擦力。
实验3：研究影响静摩擦力、最大静摩擦力和滑动摩擦力的因素
将不同材质的软片夹持在摩擦块上，演示摩擦力与接触面摩擦材料关系，观察静摩擦力、最大静摩擦力到滑动摩擦力的变化过程。
向摩擦块的磁性放置槽内放置增重磁块以改变摩擦块的重量，即增加滑块的正压力，由于增重磁块放置在磁性放置槽内不移动，避免了其他外力的影响，观察静摩擦力、最大静摩擦力到滑动摩擦力的变化过程。
通过改变变速算法公式，使物体做匀速运动和加速运动，观察静摩擦力、最大静摩擦力到滑动摩擦力的变化过程。
改变摩擦块与滑块的接触面积，观察静摩擦力、最大静摩擦力到滑动摩擦力的变化过程。
结论：与正压力和接触面材质(即接触面粗造程度)有关，与物体运动速度和物体间接触面积无关。且滑动摩擦力公式为：F＝μ×FN，FN：正压力(不一定等于施力物体的重力)μ：动摩擦因数(数值，无单位)。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种摩擦力演示仪，其特征在于，包括：水平台(1)、滑动装置、位移传感器(3)、电机拉动装置、摩擦块(5)、测力装置、指针(7)、第一展示装置、开关面板(9)、第二展示装置、滑槽(11)、放大装置、图像采集装置、计算机(14)、投影仪(15)、打印机(16)、板书装置、投影装置和水平测量装置；
所述滑动装置包括：滑块(21)和滑动轨道(22)，所述滑动轨道(22)横向设置在所述水平台(1)的中部，所述滑块(21)放置在所述滑动轨道(22)内部；所述位移传感器(3)设置在所述滑块(21)的左侧面上，所述位移传感器(3)用于获取所述滑块(21)的移动距离；所述电机拉动装置通过水平细绳与所述滑块(21)的左侧面中部连接；所述电机拉动装置包括匀速拉动和变速拉动，所述电机拉动装置的速度通过所述计算机(14)向控制器(66)输入匀速算法公式和变速算法公式确定；
所述摩擦块(5)放置在所述滑块(21)顶部；所述摩擦块(5)的底部开设有磁性放置槽(51)，所述磁性放置槽(51)用于放置不同质量的增重磁块；所述摩擦块(5)的两相对侧面上均设置有横向凸条(52)，每个所述横向凸条(52)的顶面上设置有插缝(521)，所述横向凸条(52)和所述插缝(521)用于通过夹板固定包裹在所述摩擦块(5)底部的毛刺软片；
所述测力装置包括：壳体(61)、数码显示屏(62)、第二伸缩支杆(63)、力传感器(64)、开关按钮(65)和控制器(66)，壳体(61)的左侧面通过细绳与所述摩擦块(5)右侧面的中部连接，所述数码显示屏(62)和所述开关按钮(65)设置在所述壳体(61)的顶部，所述第二伸缩支杆(63)一端连接所述水平台(1)的顶部，所述第二伸缩支杆(63)另一端连接所述壳体(61)的底部，所述力传感器(64)和所述控制器(66)均设置在所述壳体(61)的内部；所述数码显示屏(62)用于显示与所述摩擦块(5)连接的细绳上的拉力，所述力传感器(64)用于获取与所述摩擦块(5)连接的细绳上的拉力；所述控制器(66)分别与所述位移传感器(3)、所述数码显示屏(62)、所述力传感器(64)、所述开关按钮(65)、第一显示装置(83)、所述开关面板(9)和第二显示装置(10-3)电连接；
所述指针(7)设置在所述滑块(21)顶面上；所述第一展示装置包括：第一支柱(81)、刻度板(82)和第一显示装置(83)；靠近所述指针(7)的所述滑动轨道(22)边缘上通过设置在所述水平台(1)上的两个所述第一支柱(81)横向设置有所述刻度板(82)，所述刻度板(82)顶部设置有所述第一显示装置(83)；所述指针(7)用于指示所述刻度板(82)上的刻度线；所述第一显示装置(83)用于显示所述电机拉动装置拉动所述滑块(21)的时间与所述滑块(21)的移动距离关系；
所述开关面板(9)包括：同步开关、匀速开关、变速开关和放大倍数开关；所述同步开关，用于控制所述电机拉动装置、所述第一显示装置(83)、所述测力装置和所述第二显示装置(10-3)同步工作计时；所述匀速开关，用于通过旋转的方式调节所述电机拉动装置匀速拉动的速度大小；所述变速开关，用于通过旋转选择档位的方式调节所述电机拉动装置变速拉动的方式；所述放大倍数开关，用于通过旋转的方式调节所述第一显示装置(83)显示图像的放大比例；
所述第二展示装置包括：第二支柱(10-1)、横板(10-2)和第二显示装置(10-3)；靠近所述测力装置的所述水平台(1)上设置有两个所述第二支柱(10-1)，所述第二显示装置(10-3)通过所述横板(10-2)设置在两个所述第二支柱(10-1)顶部；所述第二显示装置(10-3)用于显示所述电机拉动装置拉动所述滑块(21)的时间与所述摩擦块(5)连接的细绳上的拉力关系；
所述滑槽(11)靠近所述滑动轨道(22)设置所述水平台(1)上；所述放大装置和所述图像采集装置滑动设置在所述滑槽(11)内；所述放大装置用于放大显示所述摩擦块(5)包裹毛刺软片时的毛刺运动情况；所述图像采集装置用于采集所述摩擦块(5)包裹毛刺软片时的毛刺运动情况的时间连续图像；
所述计算机(14)分别与所述控制器(66)、所述投影仪(15)和所述打印机(16)电连接；所述板书装置包括：磁性黑板(17-1)、第一支杆(17-2)和磁性吸块(17-3)，两个所述第一支杆(17-2)设置在所述水平台(1)边缘上，所述磁性黑板(17-1)设置在两个所述第一支杆(17-2)顶部，所述磁性吸块(17-3)吸附在所述磁性黑板(17-1)上；所述投影装置包括：横杆(18-1)、第二支杆(18-2)和投影布幕(18-3)，两个所述第二支杆(18-2)分别设置在所述磁性黑板(17-1)顶部的左右两端，所述横杆(18-1)设置在两个所述第二支杆(18-2)之间，所述投影布幕(18-3)的端部通过卷筒套接在所述横杆(18-1)上；
所述水平测量装置包括：支座(19-1)、第三伸缩支杆(19-2)和横条(19-3)，所述第三伸缩支杆(19-2)设置在所述支座(19-1)上，所述第三伸缩支杆(19-2)上设置有刻度线，所述横条(19-3)的一端设置在所述第三伸缩支杆(19-2)的顶部，所述横条(19-3)的底部与所述支座(19-1)的底部平行。
2.如权利要求1所述的摩擦力演示仪，其特征在于，所述电机拉动装置包括：第一转向滑轮(41)、第二转向滑轮(42)、电机装置(43)和第一伸缩支杆(44)，与所述滑块(21)的左侧面中部连接的水平细绳通过所述第一转向滑轮(41)的顶部转向为竖向细绳，竖向细绳通过所述第二转向滑轮(42)的底部再次转向为水平细绳，再次转向的水平细绳缠绕在所述电机装置(43)的转轴上，所述电机装置(43)的固定部分设置在所述水平台(1)，所述第一转向滑轮(41)通过所述第一伸缩支杆(44)设置在所述水平台(1)上，第二转向滑轮(42)通过倒“L”型架设置在所述水平台(1)上；所述电机装置(43)与所述控制器(66)电连接。
3.如权利要求2所述的摩擦力演示仪，其特征在于，所述电机装置(43)包括电机和电机驱动电路；所述电机通过所述电机驱动电路与所述控制器(66)电连接。
4.如权利要求1所述的摩擦力演示仪，其特征在于，所述毛刺软片为一面带有毛刺的软质材料片。
5.如权利要求1所述的摩擦力演示仪，其特征在于，所述指针(7)设置在所述滑块(21)顶面的左后角处。
6.如权利要求1所述的摩擦力演示仪，其特征在于，所述变速算法公式包括：PWM变速算法公式、加速算法公式、减速算法公式中的一种或多种。
7.如权利要求1所述的摩擦力演示仪，其特征在于，所述刻度板(82)的底面与所述水平台(1)平行，及所述指针(7)与所述刻度板(82)正面上的竖向刻度线靠近且平行。
8.如权利要求1所述的摩擦力演示仪，其特征在于，所述第一展示装置与所述滑槽(11)分别设置在所述滑动轨道(22)的两侧。
9.如权利要求1所述的摩擦力演示仪，其特征在于，所述放大装置包括：放大镜(12-1)、第一连接杆(12-2)和第一滑座(12-3)，所述放大镜(12-1)通过所述第一连接杆(12-2)设置在所述第一滑座(12-3)顶部；所述第一滑座(12-3)底部的两个卡条分别滑动设置在所述滑槽(11)内部的两个卡槽内部。
10.如权利要求1所述的摩擦力演示仪，其特征在于，所述图像采集装置包括：摄像装置(13-1)、第二连接杆(13-2)和第二滑座(13-3)，所述摄像装置(13-1)通过所述第二连接杆(13-2)设置在所述第二滑座(13-3)的顶部；所述第二滑座(13-3)底部的两个卡条分别滑动设置在所述滑槽(11)内部的两个卡槽内部；所述摄像装置(13-1)与所述控制器(66)电连接。
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| CN (1) | CN108417126A (zh) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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