專利名稱：摩擦力實(shí)驗(yàn)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種教學(xué)儀器，特別是用于研究摩擦力大小與哪些因素有關(guān)、及有怎 樣關(guān)系的摩擦力實(shí)驗(yàn)儀。
背景技術(shù)：
摩擦力實(shí)驗(yàn)為初中物理的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)，各版本的課本實(shí)驗(yàn)方案大致如下1、將物塊放在水平木板上，用手拿著彈簧秤通過(guò)繩線水平拉動(dòng)物塊作勻速直線運(yùn) 動(dòng)，記下彈簧秤讀數(shù)，測(cè)出物塊重力，并將數(shù)據(jù)填入設(shè)計(jì)好的表格中。在長(zhǎng)方體上不斷加上 重力已知的砝碼，重復(fù)上面實(shí)驗(yàn)?？裳芯砍鲈诒砻娲植诔潭认嗤瑫r(shí)，摩擦力大小與壓力大小 間的關(guān)系。2、將物塊放在水平木板上，用手拿著彈簧秤通過(guò)繩線水平拉動(dòng)物塊作勻速直線運(yùn) 動(dòng)，記下彈簧秤讀數(shù)。更換表面粗糙程度不同的木板，或?qū)⑸舷卤砻娲植诔潭炔煌哪景迳?下反轉(zhuǎn)放置，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，記錄彈簧稱示數(shù)?？裳芯吭趬毫ο嗤瑫r(shí)，摩擦力大小與物體表面粗 糙程度間的關(guān)系。上述實(shí)驗(yàn)方案原理簡(jiǎn)單，學(xué)生易于理解，但在實(shí)踐操作中，要想用手拿著彈簧稱 作勻速運(yùn)動(dòng)，那是癡心妄想，彈簧稱示數(shù)在時(shí)大時(shí)小的時(shí)刻變動(dòng)中，難于讀數(shù)。教師在操 作前需多次嘗試，反復(fù)練習(xí)，才能使彈簧稱示數(shù)的變動(dòng)值控制在適當(dāng)范圍(差值通常為 10% -30% )以內(nèi)，勉強(qiáng)做完實(shí)驗(yàn)，學(xué)生操作就更是難上加難。于是激發(fā)了教師的改進(jìn)，其中較成功并得到推廣的實(shí)驗(yàn)方案為將原來(lái)“木板不 動(dòng)，彈簧稱拉動(dòng)物塊”的課本方案，改為“彈簧稱不動(dòng)、用手拉動(dòng)底部木板作相對(duì)運(yùn)動(dòng)”，優(yōu)點(diǎn) 是勻速的近似度、及操作的方便性略有提高，但帶來(lái)了思維上的更大障礙，教師需設(shè)法讓學(xué) 生理解運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性，人為制造了教學(xué)難點(diǎn)，不少教師在權(quán)衡利弊后仍選用原課本方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種原理簡(jiǎn)單、學(xué)生易懂、操作方便、近似勻速的摩擦力實(shí) 驗(yàn)儀。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種摩擦力實(shí)驗(yàn)儀，包含底板、放置在底板上的物 塊、以及通過(guò)繩線與該物塊連接的彈簧稱，所述彈簧稱包含螺旋狀彈簧、及中空的外殼，其 特征在于所述物塊中部開(kāi)有容納水平桿穿過(guò)的直洞，該直洞大小以物塊在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中其 直洞內(nèi)壁不接觸到水平桿為宜；所述外殼徑向的兩側(cè)均開(kāi)有洞口，外殼及彈簧被穿過(guò)該洞 口及穿過(guò)彈簧內(nèi)腔的上述水平桿懸掛起來(lái)，外殼通過(guò)繞在滑輪上的繩線與懸掛的重物桶相 連。采用上述結(jié)構(gòu)后，可在重物桶內(nèi)酌量添加顆粒狀重物(如細(xì)沙等)，使得重物桶能 通過(guò)繩線、彈簧稱拉動(dòng)物塊作近似的勻速直線運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)中讀出彈簧稱示數(shù)，從而測(cè)得摩 擦力的大小值。更換物塊下方的底板，改變接觸面的粗糙程度；增減放置在物塊上的加壓 塊，以改變物塊對(duì)接觸面的壓力，多次實(shí)驗(yàn)，可研究出摩擦力大小與哪些因素有關(guān)、及有怎
3樣關(guān)系。本發(fā)明的有益效果是實(shí)驗(yàn)原理與課本方案相同、原理簡(jiǎn)單、學(xué)生易懂、操作方便、 物塊運(yùn)動(dòng)接近勻速。


圖1是本發(fā)明的剖面示意圖；圖中1.水平桿，2.立柱，3.底座，4.物塊，5.直洞，6.加壓塊，71.第一繩線， 72.第二繩線，81.第一掛鉤，82.第二掛鉤，9.洞口，10.指針，11.面板，12.面板槽，13.外 殼，14.滑輪，15.重物桶，16.顆粒重物，17.重物，18.底板(可更換，相當(dāng)于本文背景技術(shù) 部分課本實(shí)驗(yàn)中的木板，但因不局限于木板，故更名為底板)。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，底板18上放置有物塊4，物塊4中部開(kāi)有容納水平桿1穿過(guò)的直洞 5，該直洞5的內(nèi)徑應(yīng)明顯大于水平桿1的外徑，以使物塊4在沿水平桿1的徑向方向(圖 中的左右方向)運(yùn)動(dòng)時(shí)，物塊1的直洞5內(nèi)壁不會(huì)與水平桿1接觸，目的是排除物塊4與水 平桿之間的摩擦力干擾。物塊4經(jīng)第一繩線71與彈簧秤相連，彈簧稱包含螺旋狀的彈簧、與彈簧相連的指 針、位于彈簧外部的中空外殼13、插接在外殼13外部的面板11構(gòu)成。外殼13的徑向兩側(cè) 開(kāi)有容納水平桿1穿過(guò)的洞口 9，外殼及彈簧被穿過(guò)該洞口 9及穿過(guò)彈簧內(nèi)腔的水平桿1懸 掛起來(lái)。水平桿的表面應(yīng)當(dāng)光滑，洞口 9的內(nèi)徑、以及彈簧內(nèi)腔的內(nèi)徑均應(yīng)大于水平桿1的 外徑，以使外殼13及其內(nèi)的彈簧能沿水平桿自由滑動(dòng)。外殼13上設(shè)有面板槽12，面板槽 12用于插接指示力的大小值的面板11，面板槽12的長(zhǎng)度大于面板11的寬度，以左右調(diào)節(jié) 面板11在面板槽12中的位置，使彈簧稱指針在實(shí)驗(yàn)前指零。水平桿1的兩端分別通過(guò)立柱2固定在底座3上，兩立柱2內(nèi)側(cè)的底座3上表面 放置有可更換的底板18 ；底板可以只有一個(gè)，該底板上下表面的粗糙程度應(yīng)當(dāng)不同，以在 實(shí)驗(yàn)中反轉(zhuǎn)底板的上下表面，改變與物塊接觸面的粗糙程度?；蛘咚龅牡装逵袛?shù)個(gè)，各底 板的表面粗糙程度各不相同，但各底板的厚度應(yīng)當(dāng)相同，以使得當(dāng)物塊4放置在各個(gè)底板8 上時(shí)，物塊4直洞5的內(nèi)壁也不會(huì)與水平桿接觸，目的仍然是排除物塊4與水平桿1之間的 摩擦力干擾。底座的一端固定有滑輪14，彈簧稱外殼13上系有第二繩線72，第二繩線72繞過(guò) 滑輪14后懸掛有重物桶15，重物桶內(nèi)可裝稍重的重物17及較輕的顆粒狀重物16，以放置 于重物桶內(nèi)，方便調(diào)節(jié)重物桶及其內(nèi)重物的總重力，使得重物桶能通過(guò)繩線拉動(dòng)彈簧稱及 物塊作近似的勻速直線運(yùn)動(dòng)。為保證實(shí)驗(yàn)效果，滑輪14凹槽的上邊緣、外殼13上兩個(gè)洞口 9內(nèi)壁的上邊緣、彈 簧內(nèi)腔壁的上邊緣、水平桿1外壁的上邊緣應(yīng)處于同一水平直線上。該實(shí)驗(yàn)儀應(yīng)配備有數(shù)個(gè)加壓塊6，以放置在物塊4的頂部用于改變物塊4對(duì)底板 18的壓力大小。
權(quán)利要求
一種摩擦力實(shí)驗(yàn)儀，包含底板、放置在底板上的物塊、以及通過(guò)繩線與該物塊連接的彈簧稱，所述彈簧稱包含螺旋狀彈簧、及中空的外殼，其特征在于所述物塊中部開(kāi)有容納水平桿穿過(guò)的直洞，該直洞大小以物塊在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中其直洞內(nèi)壁不接觸到水平桿為宜；所述外殼徑向的兩側(cè)均開(kāi)有洞口，外殼及彈簧被穿過(guò)該洞口及穿過(guò)彈簧內(nèi)腔的上述水平桿懸掛起來(lái)，外殼通過(guò)繞在滑輪上的繩線與懸掛的重物桶相連。
2.如權(quán)利要求1所述的摩擦力實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于所述水平桿的兩端分別通過(guò)立柱 固定在底座上，所述兩立柱內(nèi)側(cè)的底座上表面放置有可更換的底板；所述的底板為一個(gè)，該 底板上下表面的粗糙程度不同，或者所述的底板有數(shù)個(gè)，各底板的表面粗糙程度不同但厚 度相同，以使得當(dāng)物塊放置在底板上及在底板上沿水平桿的徑向方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，物塊的直洞 內(nèi)壁不會(huì)與水平桿接觸；所述外殼上洞口的內(nèi)徑、以及彈簧的內(nèi)腔內(nèi)徑均大于水平桿外徑， 以使該外殼及其內(nèi)彈簧能沿水平桿移動(dòng)。
3.如權(quán)利要求2所述的摩擦力實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于所述滑輪固定在底座的一端，所述 滑輪凹槽的上邊緣、外殼上兩個(gè)洞口內(nèi)壁的上邊緣、彈簧內(nèi)腔壁的上邊緣、水平桿的外壁的 上邊緣處于同一水平直線上。
4.如權(quán)利要求3所述的摩擦力實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于所述外殼上設(shè)有面板槽，所述面板 槽中插接有指示力的大小值的面板。
5.如權(quán)利要求4所述的摩擦力實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于該實(shí)驗(yàn)儀配備有加壓塊數(shù)個(gè)，放 置在物塊頂部以改變物塊對(duì)底板壓力的大小，該實(shí)驗(yàn)儀配備有重力不等的重物及顆粒狀重 物，以方便調(diào)節(jié)重物桶對(duì)物塊的索引力。
全文摘要
一種摩擦力實(shí)驗(yàn)儀，包含底板、放置在底板上的物塊、以及通過(guò)繩線與該物塊連接的彈簧稱，所述彈簧稱包含螺旋狀彈簧、及中空的外殼，其特征在于所述物塊中部開(kāi)有容納水平桿穿過(guò)的直洞，該直洞大小以物塊在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中其直洞內(nèi)壁不接觸到水平桿為宜；所述外殼徑向的兩側(cè)均開(kāi)有洞口，外殼及彈簧被穿過(guò)該洞口及穿過(guò)彈簧內(nèi)腔的上述水平桿懸掛起來(lái)，外殼通過(guò)繞在滑輪上的繩線與懸掛的重物桶相連。采用上述結(jié)構(gòu)后，在重物桶內(nèi)酌量添加細(xì)沙等細(xì)小的重物，以拉動(dòng)物塊勻速運(yùn)動(dòng)，更換物塊下方粗糙程度的底板，及增減放置在物塊上的加壓塊，即可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)原理與課本方案相同、原理簡(jiǎn)單、學(xué)生易懂、操作方便、物塊運(yùn)動(dòng)逼近勻速，效果極好。
文檔編號(hào)G09B23/10GK101958070SQ200910060029
公開(kāi)日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2009年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月17日
發(fā)明者林義艷 申請(qǐng)人:林義艷