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(shè)于所述底板側(cè)部的側(cè)板；一電子稱，設(shè)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(cè)板之間；一實驗輪，架設(shè)于所述實驗板與所述底板之間；一驅(qū)動單元，驅(qū)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(shè)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(dāng)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(qū)動單元驅(qū)動實驗輪做勻速轉(zhuǎn)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(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種教學(xué)器具，尤其涉及一種測定摩擦系數(shù)的教具。
【背景技術(shù)】
[0002]中學(xué)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(guān)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(dāng)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(zhǔn)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(shè)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(dāng)拉力非水平施加時，會產(chǎn)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(zhǔn)確測定摩擦系數(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種準(zhǔn)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(shù)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(shè)于所述底板側(cè)部的側(cè)板；
[0007]—電子稱，所述電子稱設(shè)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(cè)板之間；
[0010]一實驗輪，所述實驗輪架設(shè)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(qū)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(shè)有滑輪組，所述實驗板設(shè)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(shè)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(shè)有一轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸連接所述實驗輪的旋轉(zhuǎn)中心，所述驅(qū)動單元設(shè)于所述轉(zhuǎn)軸上，通過所述驅(qū)動單元驅(qū)動所述轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，從而帶動所述實驗輪繞所述旋轉(zhuǎn)中心勻速旋轉(zhuǎn)。
[0015]本發(fā)明進一步的改進在于，所述驅(qū)動單元為一電機。
[0016]本發(fā)明由于采用了以上技術(shù)方案，使其具有以下有益效果是:通過在實驗板的底部設(shè)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(dāng)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(qū)動單元驅(qū)動實驗輪做勻速轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖以及【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細(xì)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(qū)動單元構(gòu)成。其中，底座呈L型，由一底板111和一側(cè)板112組成,側(cè)板112設(shè)于底板111的一側(cè)側(cè)部。電子稱12設(shè)于底板111上，電子稱12上設(shè)有滑輪組16，實驗板14設(shè)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(cè)板112之間，通過在實驗板14的底部設(shè)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(dāng)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(shè)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(gòu)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(shè)有一轉(zhuǎn)軸18，轉(zhuǎn)軸18連接實驗輪15的旋轉(zhuǎn)中心，驅(qū)動單元(圖中未顯示控制單元)為一電機，設(shè)于轉(zhuǎn)軸18上，并通過電機驅(qū)動轉(zhuǎn)軸18勻速轉(zhuǎn)動，從而帶動實驗輪15繞其旋轉(zhuǎn)中心做勻速旋轉(zhuǎn)運動，實驗輪15的下端置于實驗板14上，實驗輪15轉(zhuǎn)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(shè)于實驗板17上，通過實驗輪15架設(shè)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(cè)板112之間，彈簧測力計13調(diào)零，并記錄此時電子稱12的重量Gl ；
[0024]然后，將實驗輪15架設(shè)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(qū)動單元驅(qū)動實驗輪15旋轉(zhuǎn)中心的轉(zhuǎn)軸18勻速轉(zhuǎn)動，帶動實驗輪15繞其旋轉(zhuǎn)中心沿箭頭a方向勻速旋轉(zhuǎn)，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(chǎn)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??；
[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(zhǔn)確測定的摩擦系數(shù)μ。
[0027]以上結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域中普通技術(shù)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(xì)節(jié)不應(yīng)構(gòu)成對本發(fā)明的限定，本發(fā)明將以所附權(quán)利要求書界定的范圍作為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)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(shè)于所述底板側(cè)部的側(cè)板； 一電子稱，所述電子稱設(shè)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(cè)板之間； 一實驗輪，所述實驗輪架設(shè)于所述實驗板與所述底板之間； 一驅(qū)動單元，所述驅(qū)動單元驅(qū)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(quán)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(shè)有滑輪組，所述實驗板設(shè)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(quán)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(shè)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(quán)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(shè)有一轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸連接所述實驗輪的旋轉(zhuǎn)中心，所述驅(qū)動單元設(shè)于所述轉(zhuǎn)軸上，通過所述驅(qū)動單元驅(qū)動所述轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，從而帶動所述實驗輪繞所述旋轉(zhuǎn)中心勻速旋轉(zhuǎn)。
5.如權(quán)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(qū)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(quán)日:2014年6月9日
【發(fā)明者】王清偉 申請人:上海市第一中學(xué)