万能摩擦力探究仪的制作方法
【专利摘要】本发明专利涉及一种教学仪器，具体为一种万能摩擦力演示仪。解决现有摩擦力仪器中无得力仪器演示静摩擦力及其设计不科学的问题。包括箱体、盖板和支架(提环)，箱体上方装置第二活动盖板，盖板上有装置摩擦面的卡口，摩擦面分为光滑、粗躁两面。卡口下面装置传送带，由小电机通过减速齿轮驱动。卡口一端装置两片弹性电源触片和电路检验开关，仪器箱体正面装置静、动两个开关，电路检验指示灯及传送带调速开关、电源输入插口。盖板上装置光滑的面板供测力计支架移动，测力计支架装置有记忆游标，发光二极管和升降组件，驱动小电机靠爪式离合器带动牵引绳轮。摩擦块正面装置两圆滚，后面有电源触片。功能性、趣味性很强，具有很好的使用推广价值。
【专利说明】万能摩擦力探究仪
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种教学仪器，具体为一种万能摩擦力探究仪。
【背景技术】
[0002]物理课中的有关摩擦力教学内容，1、现有仪器中没有形象直观地探究演示静摩擦 力因素的仪器，使实验教学非常困难，静摩擦力的探究和实验成为物理教师最为头疼的教 学难题。2、现有仪器用手绞动方法拉动摩擦块，无法掌握水平方向的拉力和匀速运动两方 面的科学要求，3、现有仪器可视性差，学生从远处根本看不清测力计上数据的变化。现有仪 器功能的短缺和缺陷，成为亟待解决的问题。
【发明内容】
[0003]本发明为了解决摩擦力因素探究实验仪器的短缺和缺陷，提供一种万能摩擦力探 究仪。
[0004]本发明以其新颖独特的设计，填补国家仪器的空白，使静摩擦力因素有了得力仪 器可演示和探究。弥补现有仪器之缺陷，使实验的科学性更加严密。同时增加了实验的可 视性，并设计记忆功能。一仪多用，堪称“百宝箱”。使用本仪器可以进行影响摩擦力全部因 素进行全方位的实验和探究(包括静摩擦力、活动摩擦力、滚动摩擦力、斜面摩擦力、物体 运动速度与摩擦力的关系)。使实验教学形象直观、生动有趣。很大地激发学生学习兴趣， 调动学生学习积极性，
[0005]本发明是采用如下技术方案实现的:万能摩擦力演示仪，包括仪器箱体，仪器上盖 板，仪器上盖板上有拉环，拉环同时是盖板的支架，使盖板与仪器箱体水平。盖板上装置供 测力计支架移动的光滑面板，面板右端装置固定牵引小电机的卡口，卡口同时是小电机的 电源输入触点。仪器箱体上方装置活动盖板，盖板中央有摩擦面板卡口，卡口内用以装置 摩擦面板，摩擦面板分为光滑和粗糙两面。卡口右端装置第二小电机卡口(同时是电源触 点)。左端装置电源弹性触片和静摩擦实验电路检验开关，摩擦面卡口里装置由牵弓I小电机 驱动的传送带。仪器箱体的前面装置有静摩擦力实验开关；滑动、滚动摩擦力实验开关；静 摩擦力实验电路检验指示灯。以及传送带调速开关和电源输入插口。万能摩擦力探究仪的 附件包括:1、升降式测力支架、测力计支架底板上装置可使测力计升降的组件，组件由公知 的螺栓活动槽和定位螺栓组成。测力计的0度刻线装置固定绿色发光二极管和活动红色发 光二极管，用来增加实验的可视性。测力计上方装置游标尺和游标，便于记忆上次实验的数 据，进行实验对比。2、改进的摩擦块:在摩擦块上面加装灵活的滚动棒，使摩擦块能活动、滚 动摩擦力实验两用。在摩擦块的后面下方装置电源触片，与仪器箱体上方的电源弹性触片 配合使用，进行静摩擦力的实验演示(这个创新点使得静摩擦力探究实验困难迎刃而解)。
3、本发明改变了用手绞动牵引摩擦块的原始方法，改用由小电机与减速齿轮相配合的牵引 结构。牵引小电机的转轴上有离合器拨叉，与牵引绳轮子中的槽配合，起到分离与结合的离 合器作用，便于实验操作。[0006]万能摩擦力探究仪之所以冠以“万能”是因为用它能对影响摩擦力大小的所有因 素进行全方位的探究和实验。可做的探究实验如下:
[0007](I)静摩擦力探究实验；⑵正压力的大小对摩擦力大小的影响的探究实验；(3) 物体表面的粗糙程度对摩擦力大小的影响的探究实验；(4)物体接触面积大小对摩擦力大 小的影响的探究实验；(5)活动摩擦力和滚动摩擦力的对比实验；(6)物体运动速度与摩擦 力关系的探究实验。(7)斜面摩擦的探究实验。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1本发明仪器箱体的俯视图；
[0009]图2为附件升降式测力计支架结构示意图；
[0010]图3为附件改装的摩擦块结构示意图；
[0011]图4为附件离合式牵引小电机组件结构示意图。
[0012]图1为仪器主体，图中:1、静摩擦力实验电路检验开关；2、弹性电源触片；3、摩擦 面板卡口 ；4、传送带；5、第一牵引小电机卡口(电源触点)；6、测力计支架移动面板。7、第 二牵引小电机卡口(电源触点)；8、上盖板提环(支架)9、上盖板；10、上盖板；11、传送带 调速开关；12、仪器箱体；13、静摩擦力演示开关；14、活动、滚动摩擦力演示开关；15电路检 验指示灯；16摩擦面板(一面光滑，一面粗糙)。
[0013]图2为仪器附件-升降式测力计支架。图中:1、牵引绳拉钩；2、游标；3、游标尺；
4、红色发光二极管；5、测力计拉环；6、测力计升降组件；7、绿色发光二极管；8、支架底座；
9、测力计。
[0014]图3为改装的摩擦块俯视图。图中:1电源触片；2、滚动棒；3、摩擦块；4、砝码坑。
[0015]图4为牵引小电机结构示意图。图中:1、牵引小电机；2、牵引绳轮子；3、小电机转 轴；5、离合器拨叉。
【具体实施方式】
[0016]万能摩擦力探究仪包括仪器箱体(12)，仪器上盖板(9)，仪器上盖板上的拉环(8) 同时是盖板的支架，使盖板与仪器箱体水平。盖板上装置供测力计支架(图2)移动的光滑 面板(9)，面板右端装置固定牵引小电机(图4)的卡口(7)，卡口同时是小电机的电源输入 触点。仪器箱体(12)上方装置能揭起的活动盖板，盖板中央有摩擦面板卡口(3)，卡口内用 以装置摩擦面板(16)，摩擦面板分为光滑和粗糙两面。卡口右端装置小电机卡口(5)(电源 触点)，左端装置电源弹性触片(2)，同时装置静摩擦实验电路检验开关(I)，摩擦面卡口里 装置由牵引小电机(图4)驱动的传送带(4)。仪器箱体的前面装置有静摩擦力实验开关
(13)、滑动、滚动摩擦力实验开关(14)，静摩擦力实验电路检验指示灯(15)。以及传送带调 速开关(11)和电源插口(10)。
[0017]万能摩擦力探究仪的附件包括:一、升降式测力支架(图2)。测力计支架底板(8) 上装置可使测力计升降的组件出)，组件由公知的螺栓槽和定位螺栓组成。测力计(9)的 0度刻线上装置固定绿色发光二极管(7)，和活动红色发光二极管(4)，可增加实验的可视 性。测力计上方装置游标尺(3)和游标(2)，便于记忆上次实验的数据。二、在摩擦块(图 3-3)上面加装灵活的滚动棒(2)，使摩擦块能活动、滚动实验两用。在摩擦块的后面下方装置电源触片(I)，与仪器箱体上方的电源弹性触片(2)配合使用，进行静摩擦力的实验演 示。三、装置离合器的牵引小电机(图4-1):其转轴上有离合器拨叉(4)，与牵引绳轮子(2) 中的槽配合，起到分离与结合的离合器作用，便于实验操作。
[0018]采用本发明可以进行以下探究实验:
[0019]实验一、静摩擦力的探究实验
[0020]揭开仪器箱体上盖板，向后用上盖板上的提环与箱体上方支成水平方向，将牵引 电机组件鍥入盖板末端的小电机卡口(电源触点)内，松开离合器，将牵引绳拉出并钩住测 力计组件的拉环。再将摩擦块轻轻地靠于仪器箱体一端的弹性电源触片上，使小电机电路 接通，(按一下电源触片旁边的电路检验开关，二极管发光，确认电路已通)之后，打开测力 计指示灯开关，二极管发亮。合上离合器，按下静摩擦力演示开关，牵引电机开始转动，拉动 测力计支架并牵引摩擦块移动，当水平方向的拉力克服了静摩擦力时摩擦块开始移动，离 开电源触片，电路断开，电机立刻停转，此时测力计上的读数便是静摩擦力数据。移动测力 计指针上方的游标箭头，记忆实验的数据位置。
[0021]影响静摩擦力大小因素的探究，可做如下两组实验:
[0022]1、增加或减少摩擦块上面的砝码，进行实验。探究正压力的大小对静摩擦力大小 的影响。
[0023]2、正压力不变，使用摩擦面板的正面和背面进行实验，探究物体接触面的粗糙程 度对静摩擦力大小的影响。
[0024]实验二、滑动摩擦力的演示，
[0025]按下滑动(滚动)摩擦力开关，牵引电机便拉动测力计支架和摩擦块于摩擦面上 移动，滑动摩擦力也可以进行以下摩擦力因素的演示和探究:
[0026]1、摩擦力大小与摩擦面光滑程度的探究实验。
[0027]先从面板正面光滑的一面实验，再从面板背面粗糙的另一面实验。通过对比实验 探究物体的接触面粗糙程度对滑动摩擦力大小的影响。
[0028]2、摩擦力大小与正压力关系的实验。
[0029]增加或减少摩擦块上砝码，通过对比实验，探究正压力的大小对滑动摩擦力大小 的影响。
[0030]3、摩擦力大小与物体接触面积大小关系的探究实验。
[0031]物体接触面积小的实验:将摩擦块竖起,把测力计升高使拉绳成水平,进行实验。
[0032]物体接触面积大的实验:将摩擦块平放，把测力计降低使拉绳成水平，进行实验。
[0033]通过实验可得出摩擦力大小与物体接触面积无关的结论。
[0034]实验三:滚动摩擦力的探究实验
[0035]将摩擦块翻过来，使反面装置的小滚棒接触摩擦面转动进行实验演示。将滑动摩 擦力和滚动摩擦力的实验数据进行对，得出滚动摩擦力比滑动摩擦力省力得多的结论。
[0036]实验四:摩擦力大小与物体运动速度快慢的关系演示实验。
[0037]取掉摩擦面板，将摩擦块放在传送带中，打开电机调速开关，反复调节传送带速度 进行探究实验，用游标记录实验结果，通过实验，会自然得出摩擦力的大小与物体运动速度 快慢无关的结论。
[0038]实验五:斜面摩擦力的演示实验[0039]将牵引电机组件装于仪器箱体上的第二上盖板上的电机卡口内，牵引测力计和摩 擦块，揭起盖板，，用下面的支撑杆不断调整斜面坡度，反复探究实验，使学生深刻理解:随 着坡度的不断增大，正压力会不断减小，同时摩擦力也不断减小的原理。(斜面成90度，摩 擦力减为0)。
[0040]综上所述:本发明专利不仅填补国家仪器空白，弥补现有仪器不足，而且其综合 性、功能性和趣味性都令现有的摩擦力仪器望尘莫及。有很大的实用价值和推广价值。
【权利要求】
1.一种万能摩擦力探究仪，包括仪器箱体(12)，仪器上盖板(9)，仪器上盖板上的拉环(8)同时是盖板的支架，使盖板与仪器箱体水平。盖板上装置供测力计支架(图2)移动的光滑面板(9)，面板右端装置固定牵引小电机(图4)的卡口(7)，卡口同时是小电机的电源输入触点。仪器箱体(12)上方装置可揭起的活动盖板，盖板中央有摩擦面卡口(3)，卡口内用以装置摩擦面(16)，摩擦面分为光滑和粗糙两面。卡口右端装置小电机卡口(5)(电源触点)，左端装置电源弹性触片(2)，同时装置静摩擦实验电路检验开关(I)，摩擦面卡口里装置由牵引小电机(图4)驱动的传送带(4)。仪器箱体的前面装置有静摩擦力实验开关(13)、滑动、滚动摩擦力实验开关(14)，静摩擦力实验电路检验指示灯(15)。以及传送带调速开关(11)和电源插口(10)。
2.根据权利要求1所述的万能摩擦力探究仪，其特征是测力计装置在升降式支架(图2)上。测力计支架底板(8)上装置可使测力计升降的组件(6)，组件由公知的螺螺栓槽和定位螺栓组成。测力计(9)的0度刻线方位装置固定绿色发光二极管(7)，和活动红色发光二极管(4)，可增加实验的可视性。测力计上方装置游标尺，(3)和游标(2)，游标靠小磁铁牢牢吸附于铁质游标尺上，便于记忆上次实验的数据。测力计的背面有电池盒和小开关 (图略)
3.根据权利要求1所述的万能摩擦力探究仪，其特征是在摩擦块(图3-3)上面加装灵活的滚动棒(2)，使摩擦块活动摩擦力和滚动摩擦力实验两用。在摩擦块的后面下方装置电源触片，与仪器箱体上方的电源弹性触片(2)配合使用，进行静摩擦力的实验演示。
4.根据权利要求1所述的万能摩擦力探究仪，其特征是牵引小电机(图4-1)转轴上有离合器拨叉(4)，与牵引绳轮子(2)中的槽配合，起到分离与结合的离合器作用，便于实验操作。 综上所述:本发明专利不仅填补国家仪器空白，弥补现有仪器不足，而且其综合性、功能性和趣味性都令现有的摩擦力仪器望尘莫及。有很大的实用价值和推广价值。
【文档编号】G09B23/10GK103578330SQ201210269567
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年7月27日 优先权日:2012年7月27日
【发明者】郭茂清 申请人:郭茂清