CN211044734U - 一种物理教学用的摩擦力演示器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及物理教学教具技术领域，公开了一种物理教学用的摩擦力演示器，包括：底座、支撑杆、主动轮、从动轮、皮带和木块，所述主动轮的转轴与步进电机的输出轴固定连接，所述步进电机上设有速度传感器，所述木块的底部设有橡胶毛刷，木块上设有摄像机，摄像机正对橡胶毛刷设置，从动轮的固定轴两侧均设有固定杆，木块、拉力传感器和固定杆依次通过细绳可拆卸连接，还包括控制器和显示屏，步进电机、速度传感器、摄像机、拉力传感器和显示屏分别与控制器电信号连接，这种摩擦力演示器，通过视频和数据能够使学生深刻地理解摩擦力的方向和大小，提高了摩擦力的教学效果。

Description

一种物理教学用的摩擦力演示器

技术领域

本实用新型涉及物理教学教具技术领域，特别涉及一种物理教学用的摩擦力演示器。

背景技术

在物理教学中，摩擦力是教学中的重点之一，然而现有的摩擦力演示实验，仍然存在学生不能直观观察，特别是摩擦力的方向，学生只能靠推理获取，不够直观，难于理解，如何直观演示摩擦力的方向与是摩擦力演示的重点和难点。

实用新型内容

本实用新型提供一种物理教学用的摩擦力演示器，能够直观地演示摩擦力的方向，便于学生理解。

本实用新型提供了一种物理教学用的摩擦力演示器，包括：底座、支撑杆、主动轮、从动轮、皮带和木块，主动轮和从动轮分别通过支撑杆设置在底座上，主动轮和从动轮位于同一水平面，皮带套设在主动轮和从动轮上，木块放置在皮带上，所述主动轮的转轴与步进电机的输出轴固定连接，所述步进电机上设有速度传感器，所述木块的底部设有橡胶毛刷，木块上设有摄像机，摄像机正对橡胶毛刷设置，从动轮的固定轴两侧均设有固定杆，木块、拉力传感器和固定杆依次通过细绳可拆卸连接；

还包括控制器和显示屏，步进电机、速度传感器、摄像机、拉力传感器和显示屏分别与控制器电信号连接，步进电机、速度传感器、摄像机、拉力传感器、显示屏和控制器分别连接电源。

所述木块上设有多个砝码放置槽。

所述皮带上沿长度方向设有多块粗糙度不同的摩擦面。

所述摄像机为高清无线摄像机。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型通过在木块的底部设置橡胶毛刷，通过摄像机采集橡胶毛刷的刷毛方向的视频，通过拉力传感器检测木块受到的拉力，通过控制器控制步进电机运动，通过速度传感器检测步进电机的速度，从而确定皮带的运动速度，通过显示屏显示视频和数据，通过视频和数据能够使学生深刻地理解摩擦力的方向和大小，提高了摩擦力的教学效果。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种物理教学用的摩擦力演示器的结构示意图。

图2为本实用新型提供的一种物理教学用的摩擦力演示器主体部分俯视的结构示意图。

附图标记说明：

1-底座，2-支撑杆，3-主动轮，4-从动轮，5-皮带，6-木块，7-砝码放置槽，8-橡胶毛刷，9-拉力传感器，10-细绳，11-固定杆，12-摄像机。

具体实施方式

下面结合附图1-2，对本实用新型的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

如图1所示，本实用新型实施例提供的一种物理教学用的摩擦力演示器，包括：底座1、支撑杆2、主动轮3、从动轮4、皮带5和木块6，主动轮3和从动轮4分别通过支撑杆2设置在底座1上，主动轮3和从动轮4位于同一水平面，皮带5套设在主动轮3和从动轮4上，木块6放置在皮带5上，所述主动轮3的转轴与步进电机的输出轴固定连接，所述步进电机上设有速度传感器，所述木块6的底部设有橡胶毛刷8，木块6上设有摄像机12，摄像机12正对橡胶毛刷8设置，从动轮4的固定轴两侧均设有固定杆11，木块6、拉力传感器9和固定杆依次通过细绳10可拆卸连接；

还包括控制器和显示屏，步进电机、摄像机12、速度传感器、拉力传感器9和显示屏分别与控制器电信号连接，步进电机、摄像机12、速度传感器、拉力传感器9、显示屏和控制器分别连接电源。

通过步进电机带动主动轮3转动，主动轮3带动从动轮4转动，从而能够带动皮带5转动，通过控制器控制步进电机带动皮带5匀速运动，通过速度传感器检测步进电机的速度，通过摄像机12能够观察木块6底部的橡胶毛刷8的刷毛方向，由于摩擦力与相对运动的方向相反，从而确定木块6相对于皮带5的运动方向，确定摩擦力的方向，通过拉力传感器9检测木块受到的拉力大小，拉力与皮带的运动方向相反，通过显示屏显示木块6受到的拉力，以及橡胶毛刷8的刷毛方向，从而能够直观地观察摩擦力的方向及大小，通过控制器控制步进电机加速或减速转动，能够通过橡胶毛刷的刷毛方向直观地观察木块与皮带之间的相对运动，确定摩擦力的方向，通过数据和图像，使得学生深刻理解摩擦力的方向和大小，提高了摩擦力的教学效果。

控制器通过控制开关连接电源，还可以拆卸掉木块6上的细绳，让木块跟随着皮带加速或减速运动，观察橡胶毛刷刷毛的方向直观地确定摩擦力的方向，使用方便。

拉力传感器9的重力远远小于木块6的静摩擦力，橡胶毛刷8的刷毛在木块不发生相对运动时为直立，当木块发生相对运动或相对运动趋势时，橡胶毛刷8的刷毛的方向与相对运动的方向或相对运动的趋势相反。

为了验证重力对摩擦力的影响，如图1和图2所示，通过在所述木块6上设有多个砝码放置槽7，在砝码放置槽7内放置多个砝码，提升木块的重力，通过数据和图像，验证摩擦力是否受到重力的影响。

为了验证表面对摩擦力的影响，如图2所示，所述皮带5上沿长度方向设有多块粗糙度不同的摩擦面，随着皮带5的运动，木块6先后通过不同粗糙度的摩擦面，通过拉力传感器检测摩擦面的粗糙度对摩擦力的影响。

为了更加清晰地观察橡胶毛刷8的刷毛方向，从而了解摩擦力的方向，所述摄像机12为高清无线摄像机。

本实用新型通过在木块的底部设置橡胶毛刷，通过摄像机采集橡胶毛刷的刷毛方向的视频，通过拉力传感器检测木块受到的拉力，通过控制器控制步进电机运动，通过速度传感器检测步进电机的速度，从而确定皮带的运动速度，通过显示屏显示视频和数据，通过视频和数据能够使学生深刻地理解摩擦力的方向和大小，提高了摩擦力的教学效果。

以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是，本实用新型实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种物理教学用的摩擦力演示器，包括：底座(1)、支撑杆(2)、主动轮(3)、从动轮(4)、皮带(5)和木块(6)，主动轮(3)和从动轮(4)分别通过支撑杆(2)设置在底座(1)上，主动轮(3)和从动轮(4)位于同一水平面上，皮带(5)套设在主动轮(3)和从动轮(4)上，木块(6)放置在皮带(5)上，其特征在于，所述主动轮(3)的转轴与步进电机的输出轴固定连接，所述步进电机上设有速度传感器，所述木块(6)的底部设有橡胶毛刷(8)，木块(6)上设有摄像机(12)，摄像机(12)正对橡胶毛刷(8)设置，从动轮(4)的固定轴两侧均设有固定杆(11)，木块(6)、拉力传感器(9)和固定杆依次通过细绳(10)可拆卸连接；

还包括控制器和显示屏，步进电机、速度传感器、摄像机(12)、拉力传感器(9)和显示屏分别与控制器电信号连接，步进电机、速度传感器、摄像机(12)、拉力传感器(9)、显示屏和控制器分别连接电源；

所述摄像机(12)为高清无线摄像机。

2.如权利要求1所述的物理教学用的摩擦力演示器，其特征在于，所述木块(6)上设有多个砝码放置槽(7)。

3.如权利要求1所述的物理教学用的摩擦力演示器，其特征在于，所述皮带(5)上沿长度方向设有多块粗糙度不同的摩擦面。

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