一種基于計(jì)算機(jī)輔助的摩擦力演示實(shí)驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種傳感檢測(cè)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于計(jì)算機(jī)輔助的摩擦力演示實(shí)驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，對(duì)于物理學(xué)中摩擦力的教學(xué)，只有老師在講臺(tái)上用彈簧拉力器進(jìn)行簡(jiǎn)單地演示。學(xué)生只能大致看到彈簧拉力器示數(shù)的變化，并沒(méi)有清晰直觀的感受。這使得有些學(xué)生對(duì)摩擦力的認(rèn)識(shí)和理解存在一些誤區(qū)，如摩擦力的大小一定與壓力成正比；靜摩擦力一定小于滑動(dòng)摩擦力；摩擦力的大小是恒定的等等。且由于摩擦力不能直接測(cè)量，故只能用二力平衡的方法間接測(cè)量。而課本上使用的是動(dòng)平衡的方法，這要求木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)。但這對(duì)于中學(xué)生甚至老師而言，困難較大。其原因是:(1)用手拉彈簧秤做勻速直線運(yùn)動(dòng)不容易，任何一個(gè)造成不勻速的因素都會(huì)引起彈簧秤的指針發(fā)生忽大忽小的變化。(2)既要小心地用手拉彈簧秤做勻速直線運(yùn)動(dòng)，又要觀察彈簧秤的刻度，注意力分散，容易產(chǎn)生偶然誤差。(3)由于彈簧秤本身受重力作用，拉線不能保持水平，增大了系統(tǒng)誤差。
[0003]本實(shí)用新型將利用傳感技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)，制作一個(gè)用于摩擦力演示的實(shí)驗(yàn)裝置，從而不僅克服了上述不足，且還可以實(shí)時(shí)并清晰地向?qū)W生展示整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程及其結(jié)果。采用傳感技術(shù)，是因?yàn)閭鞲衅髂芨惺艿奖粶y(cè)量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。而采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，是因?yàn)橛?jì)算機(jī)輔助教學(xué)已成為各高校教學(xué)的重要改革內(nèi)容之一。計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度快，計(jì)算精度高，能自動(dòng)采集、存貯和處理數(shù)據(jù)，并具有高分辨率彩色作圖功能，使用方便。許多實(shí)驗(yàn)借助于計(jì)算機(jī)來(lái)改變?cè)瓉?lái)的做法，在內(nèi)容上和方法上作相應(yīng)的調(diào)整與改進(jìn)，可以提高物理實(shí)驗(yàn)的穩(wěn)定性、精確度，并能有效地克服傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中人為因素多、直觀效果不明顯、費(fèi)時(shí)費(fèi)工等缺點(diǎn)。所以用傳感技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)摩擦力的演示是一種創(chuàng)新性方法。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種可以在計(jì)算機(jī)上自動(dòng)、實(shí)時(shí)讀取并描繪由拉力傳感器探測(cè)到的力信號(hào)經(jīng)光電轉(zhuǎn)換并放大后的電信號(hào)，從而感知物體所受摩擦力大小的演示實(shí)驗(yàn)裝置。
[0005]本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:一種基于計(jì)算機(jī)輔助的摩擦力演示實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置包括水平桌面、木塊、砝碼、長(zhǎng)木板、短木板、拉力傳感器、放大電路、采集卡和計(jì)算機(jī)；所述長(zhǎng)木板放置在所述水平桌面右端，所述短木板固定在所述水平桌面左端，所述木塊可左右移動(dòng)地放置在長(zhǎng)木板最右端，所述砝碼放置于木塊上，所述拉力傳感器固定在短木板上，并用連接繩與木塊相連，所述長(zhǎng)木板右端還固定有拉繩，所述拉力傳感器、放大電路、采集卡、計(jì)算機(jī)依次電連接；向右拉動(dòng)長(zhǎng)木板向右運(yùn)動(dòng)，由拉力傳感器探測(cè)木塊所受到的長(zhǎng)木板對(duì)其摩擦力的大小，并經(jīng)過(guò)放大電路的處理變?yōu)殡娦盘?hào)，利用采集卡采集，并在計(jì)算機(jī)上顯示，所述計(jì)算機(jī)裝有VB軟件和設(shè)計(jì)好的讀取采集到的電信號(hào)的VB程序。
[0006]進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述連接繩和所述拉繩均為剛性無(wú)彈性繩。
[0007]本實(shí)用新型的有益效果是:變木塊的動(dòng)平衡為靜平衡，即讓支撐物運(yùn)動(dòng)，保持木塊靜止。將拉力傳感器固定，砝碼至于木塊上，木塊放在長(zhǎng)木板最右端，并用連接繩與拉力傳感器相連。拉動(dòng)長(zhǎng)木板向右運(yùn)動(dòng)，此時(shí)不管長(zhǎng)木板是否做勻速直線運(yùn)動(dòng)，木塊與長(zhǎng)木板間的摩擦力不變，拉力傳感器探測(cè)到的始終為木塊所受的摩擦力。利用這一原理，將拉力傳感器探測(cè)到的力信號(hào)經(jīng)放大電路的處理變?yōu)殡娦盘?hào)，由采集卡采集到計(jì)算機(jī)中，再由相應(yīng)的VB程序?qū)崟r(shí)讀取并描繪出木塊所受摩擦力大小的圖像。本實(shí)用新型所制成的實(shí)驗(yàn)裝置，讀數(shù)穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)。
【附圖說(shuō)明】
[0008]為了易于說(shuō)明，本實(shí)用新型由下述的具體實(shí)施例及附圖作以詳細(xì)描述。
[0009]圖1為一種基于計(jì)算機(jī)輔助的摩擦力演示實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]如圖1所示，一種基于計(jì)算機(jī)輔助的摩擦力演示實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置包括水平桌面9、木塊2、砝碼3、長(zhǎng)木板1、短木板4、拉力傳感器5、放大電路6、采集卡7和計(jì)算機(jī)8 ;所述長(zhǎng)木板1放置在所述水平桌面9右端，所述短木板4固定在所述水平桌面9左端，所述木塊2可左右移動(dòng)地放置在長(zhǎng)木板1最右端，所述砝碼3放置于木塊2上，所述拉力傳感器5固定在短木板4上，并用連接繩10與木塊2相連，所述長(zhǎng)木板1右端還固定有拉繩11，所述拉力傳感器5、放大電路6、采集卡7、計(jì)算機(jī)8依次電連接；向右拉動(dòng)長(zhǎng)木板1向右運(yùn)動(dòng)，由拉力傳感器5探測(cè)木塊2所受到的長(zhǎng)木板1對(duì)其摩擦力的大小，并經(jīng)過(guò)放大電路6的處理變?yōu)殡娦盘?hào)，利用采集卡7采集，并在計(jì)算機(jī)8上顯示，所述計(jì)算機(jī)8裝有VB軟件和設(shè)計(jì)好的讀取采集到的電信號(hào)的VB程序。
[0011]進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述連接繩10和所述拉繩11均為剛性無(wú)彈性繩。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果是:變木塊的動(dòng)平衡為靜平衡，即讓支撐物運(yùn)動(dòng)，保持木塊靜止。將拉力傳感器固定，砝碼至于木塊上，木塊放在長(zhǎng)木板最右端，并用連接繩與拉力傳感器相連。拉動(dòng)長(zhǎng)木板向右運(yùn)動(dòng)，此時(shí)不管長(zhǎng)木板是否做勻速直線運(yùn)動(dòng)，木塊與長(zhǎng)木板間的摩擦力不變，拉力傳感器探測(cè)到的始終為木塊所受的摩擦力。利用這一原理，將拉力傳感器探測(cè)到的力信號(hào)經(jīng)放大電路的處理變?yōu)殡娦盘?hào)，由采集卡采集到計(jì)算機(jī)中，再由相應(yīng)的VB程序?qū)崟r(shí)讀取并描繪出木塊所受摩擦力大小的圖像。本實(shí)用新型所制成的實(shí)驗(yàn)裝置，讀數(shù)穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)。
[0013]以上所述，僅為本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何不經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性勞動(dòng)想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)所限定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于計(jì)算機(jī)輔助的摩擦力演示實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:該裝置包括水平桌面、木塊、砝碼、長(zhǎng)木板、短木板、拉力傳感器、放大電路、采集卡和計(jì)算機(jī)；所述長(zhǎng)木板放置在所述水平桌面右端，所述短木板固定在所述水平桌面左端，所述木塊可左右移動(dòng)地放置在長(zhǎng)木板最右端，所述砝碼放置于木塊上，所述拉力傳感器固定在短木板上，并用連接繩與木塊相連，所述長(zhǎng)木板右端還固定有拉繩，所述拉力傳感器、放大電路、采集卡、計(jì)算機(jī)依次電連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于計(jì)算機(jī)輔助的摩擦力演示實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述連接繩和所述拉繩均為剛性無(wú)彈性繩。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種基于計(jì)算機(jī)輔助的摩擦力演示實(shí)驗(yàn)裝置，包括水平桌面、木塊、砝碼、長(zhǎng)木板、短木板、拉力傳感器、放大電路、采集卡和計(jì)算機(jī)；所述長(zhǎng)木板放置在所述水平桌面右端，所述短木板固定在所述水平桌面左端，所述木塊可左右移動(dòng)地放置在長(zhǎng)木板最右端，所述砝碼放置于木塊上，所述拉力傳感器固定在短木板上，并用連接繩與木塊相連，所述長(zhǎng)木板右端還固定有拉繩，所述拉力傳感器、放大電路、采集卡、計(jì)算機(jī)依次電連接；向右拉動(dòng)長(zhǎng)木板向右運(yùn)動(dòng)，由拉力傳感器探測(cè)木塊所受到的長(zhǎng)木板對(duì)其摩擦力的大小，并經(jīng)過(guò)放大電路的處理變?yōu)殡娦盘?hào)，利用采集卡采集，并在計(jì)算機(jī)上顯示，本實(shí)用新型所制成的實(shí)驗(yàn)裝置，讀數(shù)穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)。
【IPC分類】G09B23/08
【公開(kāi)號(hào)】CN204965847
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520548000
【發(fā)明人】楊天翼, 黃曉, 陳佳佳, 汪露, 彭保進(jìn)
【申請(qǐng)人】浙江師范大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年1月13日
【申請(qǐng)日】2015年7月27日