CN209281698U - 一种多功能物理实验教学仪器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多功能物理实验教学仪器，包括与水平底面成“α”角的斜面、小车、固定滑轮、牵拉绳、手动转轮、测速识别器和测力计，在斜面上设有数个车道，一个小车对应一个车道；固定滑轮设置于斜面的顶部，手动转轮设置于固定滑轮中心点的正投影点上，牵拉绳的一端与小车的尾部固定，另一端穿过固定滑轮并绕入手动转轮内，所述测力计固定于小车与固定滑轮之间的牵拉绳上，测速识别器固定于手动转轮上。本实用新型物理实验教学仪器，通过改变斜面的光滑度，增加或减小小车在一定质量下、斜面一定的角度下，针对同质量下的小车而改变斜面的粗糙程度，进行摩擦力物理实验；通过电子测速仪进行减速度、匀速度、加速度下不同拉力的物理实验。

Description

一种多功能物理实验教学仪器

技术领域

本实用新型涉及一种教学仪器，尤其涉及一种多功能物理实验测试摩擦力的教学仪器，属于教学仪器技术领域。

背景技术

在目前的高中物理教学中，经常需要使用很多物理仪器，通过直观展示来提升教学效果。比如，摩擦力的教学就可以通过物理仪器来直观的表达。

摩擦力是指当一个物体在另一个物体的表面上相对运动或有相对运动的趋势时，受到的阻碍相对运动或阻碍相对运动趋势的力。影响摩擦力因素较多，如：接触面上所受的压力、接触面的粗糙度、物体的运动方向和接触面大小以及接触面材料组成等。为了让学生深入理解影响摩擦力的因素，摩擦力研究演示装置应运而生。从现有摩擦力实验装置来看，主要采用弹簧秤拉动一个物块在一个水平放置的平板上做匀速运动，通过更换不同粗糙程度的平板，测出该物块在相同速度下所需要的拉力，从而得出影响摩擦力的因素。从现有的实验装置看来，主要存在由于摩擦力较小而弹簧秤精度较低直接影响测量，测量精确不够的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种多功能物理实验教学仪器，通过改变斜面的光滑度，增加或减小小车在一定质量下、斜面一定的角度下，针对同质量下的小车而改变斜面的粗糙程度，进行摩擦力物理实验；通过电子测速仪进行减速度、匀速度、加速度下不同拉力的物理实验。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种多功能物理实验教学仪器，包括与水平底面成“a”角的斜面、小车、固定滑轮、牵拉绳、手动转轮、测速识别器和测力计，在斜面上设有数个车道，一个小车对应一个车道；固定滑轮设置于斜面的顶部，手动转轮设置于固定滑轮中心点的正投影点上，牵拉绳的一端与小车的尾部固定，另一端穿过固定滑轮并绕入手动转轮内，所述测力计固定于小车与固定滑轮之间的牵拉绳上，测速识别器固定于手动转轮上。

作为优选方式之一：还包括调节杆，调节杆支撑于斜面的背面。

作为优选方式之一：在底面上设有卡槽，调节杆的底端固定于卡槽上。

作为优选方式之一：斜面与底面的接触处设有量角器。

作为优选方式之一：所述小车的底部设有车轮，小车的车斗为四面高的斗状结构。

作为优选方式之一：所述手动转轮为数个，与小车的数量和位置一一对应，数个手动转轮通过转轮轴连为一体。

作为优选方式之一：在斜面上设有三个车道，分别为普通车道，光滑车道和粗糙车道。

本实用新型的有益效果：本实用新型多功能物理实验教学仪器，具备如下优点：

1.斜面的倾斜角可通过调节杆调节多个角度；

2.斜面上划分了多个小车轨道，通过改变粗糙程度，来调整摩擦力的大小或阻力的大小，通过不同的轨道用控制变量法来进行对比实验研究；

3.斜坡竖直面下侧装有测速识别器，必要时能尽可能地在误差允许范围内控制轨道上的小车做匀速直线运动；

4.根据小车及砝码的重量不同进行实验调整，使得小车重量的不同进行不同重量的物理实验；

5.在小车和牵拉绳之间连接一个测力计，可以进行拉力大小的测量。

附图说明

图1是本实用新型实施例1中教学仪器的立体结构示意图。

图2是本实用新型实施例1中教学仪器的侧面结构示意图。

图3是本实用新型实施例1中教学仪器中多个手动转轮的连接示意图。

图中标记：1-斜面，2-小车，3-固定滑轮，4-牵拉绳，5-手动转轮，6-测速识别器，7-转轮轴，8-调节杆，9-量角器，10-车道，11-测力计，12-卡槽。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1：

如图1、2、3所示，该多功能物理实验教学仪器包括与水平底面13成“α”角的斜面1、小车2、固定滑轮3、牵拉绳4、手动转轮5、测速识别器6、调节杆8和测力计11。调节杆8支撑于斜面1的背面，斜面1、底面13和调节杆8成一个直角三角形，且该斜面的倾斜角度为“α”；斜面1与底面13的接触处设有量角器9。通过量角器9来直观的车辆斜面倾斜角度的度数。为了使得调节杆8能够不再底面上滑动，保证整个教学仪器框架的稳固性，在底面13上设置卡槽12，调节杆8的底端固定于卡槽12上，防止调节杆的滑动。斜面的倾斜角可通过调节杆调节多个角度，比如每10°为间隔调节点，调节角度点为：0°、10°、20°、30°、40°、50°、60°、70°、80°、90°，10种可调整的调节角度，调整角度的范围为0°≤θ≤90°。

在斜面1上设有数个车道10，一个小车2对应一个车道10；斜面上划分了三个小车轨道，分别为普通车道，光滑车道和粗糙车道。通过改变粗糙程度，来调整摩擦力的大小或阻力的大小，通过不同的轨道用控制变量法来进行对比实验研究。所述小车2的底部设有车轮，小车2的车斗为四面高的斗状结构。规定小车本身的重量，小车的设计是可以装载加减砝码重量的中间空四遍高的斗状小车，小车内部可通过加减砝码个数来改变质点的质量，可以根据小车及砝码的重量不同进行实验调整，使得小车重量的不同进行不同重量的物理实验。小车的前侧和后侧均有挂钩，使小车可以进行牵拉。小车的轮子是圆形的，实验中小车轮子的材质是一定，与斜面的摩擦也是一定的。可根据物理实验仪器的斜面粗糙程度改变斜面的光滑度，增加或减小小车在一定质量下、斜面一定的角度下，针对同质量下的小车而改变斜面的粗糙程度所进行的摩擦物理实验。

固定滑轮3设置于斜面1的顶部，手动转轮5设置于固定滑轮3中心点的正投影点上，牵拉绳4的一端与小车2的尾部固定，另一端穿过固定滑轮3并绕入手动转轮5内，即位于固定滑轮3和手动转轮5之间的牵拉绳与底面垂直。所述测力计11固定于小车2与固定滑轮3之间的牵拉绳4上，测力计11为弹簧测力计，可以进行拉力大小的测量。本仪器可以通过电子测速仪进行减速度、匀速度、加速度下不同拉力的物理实验。测速识别器6固定于手动转轮5上；在误差允许范围内，忽略空气阻力，控制轨道上的小车做匀速直线运动。

当多个小车同时测试时，所述手动转轮5为数个，与小车2的数量和位置一一对应，数个手动转轮5通过转轮轴7连为一体。手动转轮5上设有手摇杆，手摇杆上附有观察电子测速识别器，在实验中，忽略手摇杆的摩擦阻力，可以通过手摇杆对斜面小车拉力大小的范围检测。本仪器的斜面装置可同时进行多个小车的实验，同一斜面下有多辆相同的实验小车。斜面的顶端设有固定滑轮，斜面垂直面的手摇杆中不止有一个转轮，每一个转轮拥有一条单独的牵拉绳，与手摇杆中的一个转轮相连接，可根据固定滑轮的数量进行设置手摇杆中的转轮。这样尽可能保证实验中小车能够做不同斜面速度、不同斜面角度、不同摩擦力、不同重量下、不同方向下的单个或多个小车的物理实验仪器。在实验过程中，可以直观地通过观察弹簧测力计示数的变化情况来分析小车运动过程中受力情况。

应用实施例1：探究影响滑动摩擦力大小的因素。

探究原理：二力平衡条件。

探究方法：控制变量法。

1.固定该斜面倾角为0°即斜面水平，选用三辆相同的小车，所装砝码个数均相同，使三辆小车置于三个粗糙程度不同的轨道上，在小车和细绳之间连接一个弹簧测力计，同时手摇三个轨道另一侧的摇杆，观察电子测速识别器，尽可能地使三辆小车做相同的匀速直线运动，此时观察弹簧测力计的示数变化情况，待示数稳定后，读数记录数据，此时读出的拉力就是滑动摩擦力的大小。

2.固定该斜面倾角为0°即斜面水平，选用三个粗糙程度相同的轨道，使三辆相同的小车所装砝码个数分别为1、2、3个，在小车和细绳之间连接一个弹簧测力计，同时手摇三个轨道另一侧的摇杆，观察电子测速识别器，尽可能地使三辆小车做相同的匀速直线运动，此时观察弹簧测力计的示数变化情况，待示数稳定后，读数记录数据，此时读出的拉力就是滑动摩擦力的大小。

3.改变斜面的倾角为10°，重复步骤2中后续步骤，分析不同倾角下各小车所收到的滑动摩擦力大小变化情况。

通过该实验，我们可得出结论：滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度和正压力大小有关，而与接触面大小、运动速度大小等无关。

其他应用实施例：利用斜面模型探究力的合成原理、牛顿第二定律。

高中物理中有关斜面模型的题型非常多，例如解决斜面上的静力学问题，解决斜面上的动力学问题以及一些综合应用问题，可以通过具体的斜面模型实验来让人们更加深刻地理解此类问题，有助于更好地解决此类问题。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种多功能物理实验教学仪器，包括与水平底面成“α”角的斜面和小车，其特征在于：还包括固定滑轮、牵拉绳、手动转轮、测速识别器和测力计，在斜面上设有数个车道，一个小车对应一个车道；固定滑轮设置于斜面的顶部，手动转轮设置于固定滑轮中心点的正投影点上，牵拉绳的一端与小车的尾部固定，另一端穿过固定滑轮并绕入手动转轮内，所述测力计固定于小车与固定滑轮之间的牵拉绳上，测速识别器固定于手动转轮上；斜面与底面的接触处设有量角器。

2.根据权利要求1所述的多功能物理实验教学仪器，其特征在于：还包括调节杆，调节杆支撑于斜面的背面。

3.根据权利要求2所述的多功能物理实验教学仪器，其特征在于：在底面上设有卡槽，调节杆的底端固定于卡槽上。

4.根据权利要求1所述的多功能物理实验教学仪器，其特征在于：所述小车的底部设有车轮，小车的车斗为四面高的斗状结构。

5.根据权利要求1所述的多功能物理实验教学仪器，其特征在于：所述手动转轮为数个，与小车的数量和位置一一对应，数个手动转轮通过转轮轴连为一体。

6.根据权利要求1所述的多功能物理实验教学仪器，其特征在于：在斜面上设有三个车道，分别为普通车道，光滑车道和粗糙车道。