一種測定摩擦系數(shù)的教具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種測定摩擦系數(shù)的教具,包括:一底座,包括一底板及一設于所述底板側部的側板;一電子稱,設于所述底板上;一實驗板,水平滑動連接于所述電子稱上;一彈簧測力計,沿所述實驗板的滑動方向水平連接于所述實驗板與所述側板之間;一實驗輪,架設于所述實驗板與所述底板之間;一驅動單元,驅動連接所述實驗輪,使所述實驗輪勻速滾動連接于所述實驗板上。通過在實驗板的底部設置滑輪組,使得實驗板在滑輪組上做水平直線運動,保證了當實驗板移動時,與實驗板水平連接的彈簧測力計上測得的讀數(shù)就是實驗板受到的水平拉力的大小,即摩擦力大?。煌ㄟ^驅動單元驅動實驗輪做勻速轉動,從而保證了實驗輪在實驗板上做勻速滾動運動。
【專利說明】一種測定摩擦系數(shù)的教具
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種教學器具,尤其涉及一種測定摩擦系數(shù)的教具。
【背景技術】
[0002]中學物理課上常常會采用如圖1所示的實驗教具來分析摩擦力、摩擦系數(shù)、正壓力之間的關系,在實驗中,采用彈簧秤21拉著木塊22在木板23上做水平勻速直線運動,從彈簧秤21上直接讀出拉力f大小,因為當木塊做勻速直線運動時,木塊22水平方向受到的拉力f和木板23對木塊22的摩擦力是一對大小相等、方向相反的平衡力,因此只要保持拉力方向始終在水平方向上,那么,從彈簧秤21上讀取的拉力f大小就等于木板23對木塊22的摩擦力大小。又因為此時,木塊22對木板23接觸面的正壓力N的大小與木塊22的重力大小相等,因此,按照摩擦系數(shù)的公式,得到接觸面的粗糙程度,即摩擦系數(shù)μ =f/N,從而測定木板23與木塊22間的摩擦系數(shù)μ。
[0003]然而,在上述摩擦系數(shù)的測定方法中,既要保證對木塊施加的拉力是勻速的,還要保證該拉力是水平施加的,才能得到準確測定的摩擦系數(shù)?,F(xiàn)有的解決勻速的方法是利用一能夠控制勻速運動的智能設備24連接至彈簧秤21,并控制彈簧秤21拉著木塊22做勻速運動。但是還沒有一種方法能夠解決水平的問題,當拉力非水平施加時,會產生力矩,彈簧秤21上的讀數(shù)就不能等同于摩擦力的大小,也就不能準確測定摩擦系數(shù)。
【發(fā)明內容】
[0004]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種準確測定摩擦系數(shù),能夠保證被測物體間發(fā)生勻速直線運動的測定摩擦系數(shù)的教具。
[0005]為實現(xiàn)上述技術效果,本發(fā)明公開了一種測定摩擦系數(shù)的教具,包括:
[0006]—底座,所述底座包括一底板及一設于所述底板側部的側板;
[0007]—電子稱,所述電子稱設于所述底板上;
[0008]一實驗板,所述實驗板水平滑動連接于所述電子稱上;
[0009]一彈簧測力計,所述彈簧測力計沿所述實驗板的滑動方向水平連接于所述實驗板與所述側板之間;
[0010]一實驗輪,所述實驗輪架設于所述實驗板與所述底板之間;
[0011]一控制單元,所述控制單元驅動連接所述實驗輪,使所述實驗輪勻速滾動連接于所述實驗板上。
[0012]本發(fā)明進一步的改進在于,所述電子稱上設有滑輪組,所述實驗板設于所述滑輪組上,并且所述實驗板通過所述滑輪組水平滑動連接于所述電子稱上。
[0013]本發(fā)明進一步的改進在于,所述實驗輪通過一傳動架架設于所述實驗板與所述底板之間,所述傳動架包括一第一桿件、一第二桿件和一第三桿件,所述第一桿件的第一端固定于所述底板上,所述第一桿件的第二端與所述第二桿件的第一端樞接連接,所述第二桿件的第二端與所述第三桿件的第一端樞接連接,所述第三桿件的第二端連接所述實驗輪。[0014]本發(fā)明進一步的改進在于,所述第三桿件的第二端設有一轉軸,所述轉軸連接所述實驗輪的旋轉中心,所述驅動單元設于所述轉軸上,通過所述驅動單元驅動所述轉軸轉動,從而帶動所述實驗輪繞所述旋轉中心勻速旋轉。
[0015]本發(fā)明進一步的改進在于,所述驅動單元為一電機。
[0016]本發(fā)明由于采用了以上技術方案,使其具有以下有益效果是:通過在實驗板的底部設置滑輪組,使得實驗板在滑輪組上做水平直線運動,保證了當實驗板移動時,與實驗板水平連接的彈簧測力計上測得的讀數(shù)就是實驗板受到的水平拉力的大小,即摩擦力大??;通過驅動單元驅動實驗輪做勻速轉動,從而保證了實驗輪在實驗板上做勻速滾動運動。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是現(xiàn)有的測定摩擦系數(shù)的教具的示意圖。
[0018]圖2是本發(fā)明一種測定摩擦系數(shù)的教具的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖以及【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0020]參閱圖2所示,本發(fā)明的一種測定摩擦系數(shù)的教具主要由一底座、一電子稱12、一彈簧測力計13、一實驗板14、一實驗輪15和一驅動單元構成。其中,底座呈L型,由一底板111和一側板112組成,側板112設于底板111的一側側部。電子稱12設于底板111上,電子稱12上設有滑輪組16,實驗板14設于滑輪組16上,并且實驗板14通過滑輪組16水平滑動連接于電子稱12上,彈簧測力計13沿實驗板14的滑動方向水平連接于實驗板14與側板112之間,通過在實驗板14的底部設置滑輪組16,使得實驗板14在滑輪組16上做水平直線運動,保證了當實驗板14移動時,彈簧測力計13上測得的讀數(shù)就是實驗板14受到的水平拉力。
[0021]實驗輪15通過一傳動架17架設于實驗板14與底板111之間,傳動架17由一第一桿件171、一第二桿件172和一第三桿件173傳動連接構成,第一桿件171的第一端1711固定于底板111上,第一桿件171的第二端1712與第二桿件172的第一端1721樞接連接,第二桿件172的第二端1722與第三桿件173的第一端1731樞接連接,第三桿件173的第二端1732設有一轉軸18,轉軸18連接實驗輪15的旋轉中心,驅動單元(圖中未顯示控制單元)為一電機,設于轉軸18上,并通過電機驅動轉軸18勻速轉動,從而帶動實驗輪15繞其旋轉中心做勻速旋轉運動,實驗輪15的下端置于實驗板14上,實驗輪15轉動,使得實驗輪15勻速滾動連接于實驗板14上,從而保證了實驗輪15與實驗板14之間發(fā)生的是勻速運動。實驗輪15通過一傳動架17架設于實驗板17上,通過實驗輪15架設前后電子稱12的數(shù)值變化得到實驗輪15的重量,即得到實驗輪15與實驗板14之間的正壓力。
[0022]本發(fā)明的測定摩擦系數(shù)的教具的具體使用和實現(xiàn)方法如下:
[0023]首先,將實驗板14水平放置于滑輪組16上,沿實驗板14于滑輪組16上的滑動方向,將彈簧測力計13水平連接于實驗板14和側板112之間,彈簧測力計13調零,并記錄此時電子稱12的重量Gl ;
[0024]然后,將實驗輪15架設于實驗板14上,使得實驗輪15初步穩(wěn)定放置于實驗板14上,記錄此時電子稱12的重量G2,從而得到實驗輪的重量G2-G1,也就是實驗輪15與實驗板14之間的正壓力N = G2-G1 ;
[0025]接著,驅動單元驅動實驗輪15旋轉中心的轉軸18勻速轉動,帶動實驗輪15繞其旋轉中心沿箭頭a方向勻速旋轉,從而使得實驗輪在實驗板14上做勻速滾動,實驗輪15在其下端與實驗板14相接觸的位置,對實驗板14施加一沿箭頭b方向水平向外的拉力F,拉動實驗板14沿滑輪組16向外做水平直線運動。使得與實驗板14連接的彈簧測力計13的讀數(shù)發(fā)生變化,記錄此時彈簧測力計13的讀數(shù)F,由于此時,實驗輪15對實驗板14施加的拉力F與實驗板14對實驗輪15產生的摩擦力是一對大小相等,方向相反的作用力與反作用力,因此,拉力F的大小就等于實驗板14與實驗輪15之間的摩擦力的大?。?br>
[0026]最后,利用摩擦系數(shù)μ的計算公式得到摩擦系數(shù)μ = F/N,得到準確測定的摩擦系數(shù)μ。
[0027]以上結合附圖實施例對本發(fā)明進行了詳細說明,本領域中普通技術人員可根據(jù)上述說明對本發(fā)明做出種種變化例。因而,實施例中的某些細節(jié)不應構成對本發(fā)明的限定,本發(fā)明將以所附權利要求書界定的范圍作為本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種測定摩擦系數(shù)的教具,其特征在于所述教具包括: 一底座,所述底座包括一底板及一設于所述底板側部的側板; 一電子稱,所述電子稱設于所述底板上; 一實驗板,所述實驗板水平滑動連接于所述電子稱上; 一彈簧測力計,所述彈簧測力計沿所述實驗板的滑動方向水平連接于所述實驗板與所述側板之間; 一實驗輪,所述實驗輪架設于所述實驗板與所述底板之間; 一驅動單元,所述驅動單元驅動連接所述實驗輪,使所述實驗輪勻速滾動連接于所述實驗板上。
2.如權利要求1所述的測定摩擦系數(shù)的教具,其特征在于:所述電子稱上設有滑輪組,所述實驗板設于所述滑輪組上,并且所述實驗板通過所述滑輪組水平滑動連接于所述電子稱上。
3.如權利要求1所述的測定摩擦系數(shù)的教具,其特征在于:所述實驗輪通過一傳動架架設于所述實驗板與所述底板之間,所述傳動架包括一第一桿件、一第二桿件和一第三桿件,所述第一桿件的第一端固定于所述底板上,所述第一桿件的第二端與所述第二桿件的第一端樞接連接,所述第二桿件的第二端與所述第三桿件的第一端樞接連接,所述第三桿件的第二端連接所述實驗輪。
4.如權利要求3所述的測定摩擦系數(shù)的教具,其特征在于:所述第三桿件的第二端設有一轉軸,所述轉軸連接所述實驗輪的旋轉中心,所述驅動單元設于所述轉軸上,通過所述驅動單元驅動所述轉軸轉動,從而帶動所述實驗輪繞所述旋轉中心勻速旋轉。
5.如權利要求4所述的測定摩擦系數(shù)的教具,其特征在于:所述驅動單元為一電機。
【文檔編號】G09B23/10GK103985291SQ201410253874
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年6月9日 優(yōu)先權日:2014年6月9日
【發(fā)明者】王清偉 申請人:上海市第一中學