专利名称：一种摩擦力演示仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种演示摩擦力的实验装置，尤其是能演示摩擦力的大小和方向的摩擦力演示仪。
背景技术：
目前，初、高中物理课本上演示摩擦力的实验装置是用弹簧秤在长木板上拉木块来测摩擦力的大小，但不能演示出摩擦力的方向，给学生学习摩擦力 知识造成一定的困难。申请号为88206850.4的实用新型专利中，公开了一种显示摩擦力的直观教学用具，包括一箱体，箱体下底装有三个或三个以上的小轮支放在一底板上.底板中部有一垂直舌片穿过箱体下底的槽口进人箱体，并用定位销把底板与箱体连成一体，箱体与进人其内的舌片间连接有弹簧或橡筋，当底板受摩擦力时，教具能自动显示摩擦力的存在，并指明方向。申请号为200620005260. 9的实用新型专利中，公开了一种摩擦力演示仪，它包括
底座，底座的两端连接有弹簧支架，在弹簧支架上分别设置有一根弹簧，弹簧的另一端分别与滑板小车的两端连接，滑板小车带有上盖，上盖为水平的面，滑板小车内固定有齿条，在滑板小车内与齿条对应位置设置有与齿条啮合的齿轮，齿轮轴上固定有指针，齿轮轴套装在齿轮支架的横梁上，齿轮支架固定在底座上，底座上设置有刻度盘，刻度盘与指针位置对应。上述两个专利虽然能指示相对运动的摩擦力的方向，但无法指示相对运动趋势，而运动趋势这个概念在中学物理教学中是个非常难理解的概念，目前还没有教具能指示出运动趋势。
发明内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种能演示摩擦力相对运动趋势、相对运动和相对运动趋势的摩擦力的方向、结构简单、直观的摩擦力演示仪。一种摩擦力演示仪，包括底板、固定在底板上的侧板、下直齿条、齿轮、上直齿条、杠杆；在上直齿条上设有第一导槽，在下直齿条上设有第二导槽，在杠杆上设有第三导槽，齿轮仅可转动地安装在侧板的侧面上；在固定有齿轮的侧面上还固定有置于同一高度的两个的阶梯的上导向件和置于同一高度的两个的阶梯的下导向件；上导向件的小端穿过第一导槽固定在侧板上从而将上直齿条安装在侧板上，上导向件的大端大于第一导槽的宽度；下导向件的小端穿过第二导槽固定在侧板上从而将下直齿条安装在侧板上，下导向件的大端大于第二导槽的宽度；下直齿条与齿轮啮合、上直齿条与齿轮啮合；杠杆的下端仅可转动地枢接在侧板上；还上直齿条上还固定有阶梯的杠杆导向件，杠杆导向件的小端穿过第三导槽固定在上直齿条上从而将杠杆与上直齿条安装在一起，杠杆导向件的大端大于第三导槽的宽度；还设有在杠杆没有受到外力时使杠杆与底板垂直的杠杆弹性复位装置；在底板的底面还设有支撑底板柔性硬毛刷，杠杆的下端穿过底板与地面接触。[0008]作为方案一的改进，杠杆弹性复位装置为安装在杠杆与底板安装位置的复位扭簧。作为方案一的改进，杠杆弹性复位装置为安装在杠杆上端左右两侧对称的两根拉簧，拉簧的一端安装在杠杆上，拉簧的另一端安装在侧板上。作为方案一的改进，杠杆的下端为楔形，增加摩擦力演示仪的灵敏性。作为方案一的改进，在侧板背离齿轮的一侧还安装有配重块，配重块使摩擦力演示仪稳定性、平衡性更好。作为方案一的改进，上导向件、下导向件、杠杆导向件均为固定在侧板上的螺钉，螺钉的螺纹部分固定在侧板上，螺钉的光杆部分与导槽配合，螺钉头部大于导槽的宽度。采用螺钉结构作为导向件，结构简单，安装方便。作为上述方案的共同改进，侧板为后侧板，还包括安装在底板上的左侧板、右侧板、前侧板，安装在前侧板、左侧板、后侧板、右侧板上的盖板；在左侧板和右侧板上均设有与上直齿条和下直齿条配合的侧向通孔；上直齿条和下直齿条的长度小于左侧板和右侧板相背两个侧面之间的距离。上直齿条和下直齿条的两端为箭头形。在上直齿条和下直齿条的两相背的两端还设有刻度层。通过代表摩擦力大小和方向的直齿条上的箭头，伸出侧向通孔的多少(其上有刻度，刻度伸出越多，则摩擦力越大)，可以得知摩擦力的方向和大小。后侧板可拆卸地固定在左侧板、右侧板、底板和盖板上，便于将上齿条、下齿条、齿轮安装在后侧板上。本实用新型的有益效果是从代表相对运动方向或运动趋势的上直齿条和下直齿条的指向，看出物体的相对运动或相对运动趋势。而运动趋势这个概念在中学物理教学中是个非常难理解的概念，目前还没有教具能指示出运动趋势；从毛刷的倒向，可以清楚显示发生相对运动或有相对运动趋势时物体底部产生的形变，反过来，由发生的形变，也可以推知相对运动或相对运动趋势；通过将杠杆安装在底板上，将上直齿条、齿轮、下直齿条安装在侧板上，可以说明滑动摩擦与静摩擦只与是否发生相对运动或是否有相对运动趋势决定，而不是由是运动还是静止决定；整个装置非常有利于观察摩擦力的动态变化情况，当斜面上静止的物体，当斜面倾角变化时静摩擦力的变化等，结构简单，能直观演示何时有摩擦力，演示摩擦力的方向。
图I是本实用新型实施例I的无摩擦力的情况下的主视示意图。图2是本实用新型实施例2的有摩擦力的情况下的立体示意图。图3是本实用新型实施例2的无摩擦力的情况下从底板的中间位置剖切的示意图。图4是沿图2的A-A位置剖切的示意图。
具体实施方式
实施例I如图I所示，一种摩擦力演示仪，包括底板I、固定在底板I上的侧板2、下直齿条
3、齿轮4、上直齿条5、杠杆6。在上直齿条5上设有第一导槽7,在下直齿条3上设有第二导槽8，在杠杆6上设有第三导槽9，齿轮4仅可转动地安装在侧板2的侧面上。在侧板2固定有齿轮4的侧面上还固定有置于同一高度的两个的阶梯的上导向件10、上导向件11和置于同一高度的两个的阶梯的下导向件12、下导向件13。上导向件10、上导向件11为螺钉，上导向件10、上导向件11的螺纹端穿过第一导槽7、螺纹部分固定在侧板2上、光杆部分与第一导槽7配合从而将上直齿条5安装在侧板2上，螺钉头部大于第一导槽7的宽度。下导向件12、下导向件13的螺纹端穿过第二导槽8固定在侧板2上从而将下直齿条3安装在侧板2上，螺钉头部大于第二导槽8的宽度。安装在侧板2上的下直齿条3与齿轮4啮合、上直齿条5与齿轮4啮合。杠杆6的下端仅可转动地枢接在底板I的凸块(未示出)上。在上直齿条5的侧面上还固定有杠杆导向件14。杠杆导向件14的螺纹端穿过第三导槽9固定在上直齿条5上从而将杠杆5与上直齿条5安装在一起,螺钉头部大于第三导槽9的宽度。还设有在杠杆6没有受到外力时使杠杆6与底板I垂直、安装在杠杆6上端 左右两侧对称的两根拉簧16、拉簧17，拉簧16的右端安装在杠杆6上，拉簧16的左端安装在侧板2上，拉簧17的左端安装在杠杆6上，拉簧17的右端安装在侧板2上。在底板I的底面还设有柔性硬毛刷15，杠杆6的下端穿过底板I与地面接触。上直齿条5和下直齿条3的两端为箭头形。在上直齿条5和下直齿条3的两相背的两端还设有刻度层(未示出)。杠杆5的下端为楔形。在侧板2背离齿轮4的一侧还安装有配重块(未示出)。当物体有向右运动的趋势时，木盒底下的毛刷15向左偏，使杠杆6绕下端的枢接轴顺时针方向转动，由于杠杆5的第三导向槽与固定在表示运动趋势方向的上直齿条5上的杠杆导向件14相配合，使得上直齿条5沿上导向件10、上导向件11向右运动。同时，由于上直齿条5与齿轮4啮合，又使齿轮4转动起来，带动表示摩擦力方向的下直齿条3沿下导向件12、下导向件13运动，这样，就可显示物体向右有运动趋势时摩擦力向左，同理，也可显示物体向左有运动趋势时摩擦力向右，而没有运动趋势时，杠杆6在拉簧16、拉簧17的弹力作用下复位到中央位置，表示没有运动趋势时就没有摩擦力。实施例2如图2至图4所示，与实施例I不同的是，侧板为后侧板20，还包括安装在底板21上的左侧板22、右侧板23、前侧板24，安装在前侧板24、左侧板22、后侧板20、右侧板上的盖板25。在左侧板22上设有与上直齿条26配合的侧向通孔27、与下直齿条28配合的侧向通孔29。在右侧板23上设有与上直齿条26配合的侧向通孔30、与下直齿条28配合的侧向通孔31。上直齿条26和下直齿条28的长度小于左侧板22和右侧板23相背两个侧面之间的距离。底板21、左侧板22、右侧板23、盖板25的后侧面齐平，后侧板20可拆卸地固定在底板21、左侧板22、右侧板23、盖板25的后侧面上。杠杆弹性复位装置为安装在杠杆与底板21的枢接位置的扭簧(未示出)。该技术方案中的摩擦力演示仪，从外表看去，就是一个物理学中的“木块”模型。然而它实际上是个木盒，正面有一个“A”字，后侧板20可拆卸，左侧板22、右侧板23各有二个侧向通孔，其中一个侧向通孔使表示相对运动或相对运动趋势方向的一个箭头从中伸出来，另一个侧向通孔使表示摩擦力方向的另一个箭头从中伸出，且在这个箭头上还标有刻度，表示摩擦力的大小，伸出的多少可以用来表示摩擦力的大小。当物体有向右运动的趋势时，木盒底下的毛刷32向左偏，使杠杆33绕下端的枢接轴顺时针方向转动，由于杠杆33的第三导向槽40与固定在表不运动趋势方向的上直齿条26上的杠杆导向件34相配合,使得上直齿条26沿上导向件35、上导向件36向右运动,伸出右侧板23。同时，由于上直齿条26与齿轮37啮合，又使齿轮37转动起来，带动表示摩擦力方向的下直齿条28沿下导向件38、下导向件39运动伸出左侧板22，这样，就可显示物体向右有运动趋势时摩擦力向左，同理，也可显示物体向左有运动趋势时摩擦力向右，而没有 运动趋势时，杠杆33在扭簧的弹力作用下复位到中央位置，此时所有箭头都缩进盒子，表示没有运动趋势时就没有摩擦力。
权利要求1.一种摩擦力演示仪，包括底板、固定在底板上的侧板，其特征在于还包括下直齿条、齿轮、上直齿条、杠杆；在上直齿条上设有第一导槽，在下直齿条上设有第二导槽，在杠杆上设有第三导槽，齿轮仅可转动地安装在侧板的侧面上；在固定有齿轮的侧面上还固定有置于同一高度的两个的阶梯的上导向件和置于同一高度的两个的阶梯的下导向件；上导向件的小端穿过第一导槽固定在侧板上从而将上直齿条安装在侧板上，上导向件的大端大于第一导槽的宽度；下导向件的小端穿过第二导槽固定在侧板上从而将下直齿条安装在侧板上，下导向件的大端大于第二导槽的宽度；下直齿条与齿轮啮合、上直齿条与齿轮啮合；杠杆的下端仅可转动地枢接在侧板上；还上直齿条上还固定有阶梯的杠杆导向件，杠杆导向件的小端穿过第三导槽固定在上直齿条上从而将杠杆与上直齿条安装在一起，杠杆导向件的大端大于第三导槽的宽度；还设有在杠杆没有受到外力时使杠杆与底板垂直的杠杆弹性复位装置；在底板的底面还设有支撑底板柔性硬毛刷，杠杆的下端穿过底板与地面接触。
2.如权利要求I所述的一种摩擦力演示仪，其特征在于杠杆弹性复位装置为安装在杠杆与底板枢接位置的复位扭簧。
3.如权利要求I所述的一种摩擦力演示仪，其特征在于杠杆弹性复位装置为安装在杠杆上端左右两侧对称的两根拉簧，拉簧的一端安装在杠杆上，拉簧的另一端安装在侧板上。
4.如权利要求I所述的一种摩擦力演示仪，其特征在于杠杆的下端为楔形。
5.如权利要求I所述的一种摩擦力演示仪，其特征在于在侧板背离齿轮的一侧还安装有配重块。
6.如权利要求I所述的一种摩擦力演示仪，其特征在于上导向件、下导向件、杠杆导向件均为固定在侧板上的螺钉，螺钉的螺纹部分固定在侧板上，螺钉的光杆部分与导槽配合，螺钉头部大于导槽的宽度。
7.如权利要求I至6任意一项所述的一种摩擦力演示仪，其特征在于侧板为后侧板，还包括安装在底板上的左侧板、右侧板、前侧板，安装在前侧板、左侧板、后侧板、右侧板上的盖板；在左侧板和右侧板上均设有与上直齿条和下直齿条配合的侧向通孔；上直齿条和下直齿条的长度小于左侧板和右侧板相背两个侧面之间的距离。
8.如权利要求7所述的一种摩擦力演示仪，其特征在于上直齿条和下直齿条的两端为箭头形。
9.如权利要求7所述的一种摩擦力演示仪，其特征在于在上直齿条和下直齿条的相背的一端还设有刻度层。
专利摘要一种摩擦力演示仪，在上直齿条上设有第一导槽，在下直齿条上设有第二导槽，在杠杆上设有第三导槽，齿轮仅可转动地安装在侧板的前侧面上，在侧板的前侧面还固定有置于同一高度的与第一导槽配合的上导向件和置于同一高度的与第二导槽配合的下导向件；安装在侧板上的下直齿条与齿轮啮合、上直齿条与齿轮啮合；杠杆的下端仅可转动地枢接在底板上；在上直齿条上还固定有与第三导槽配合的杠杆导向件；还设有在杠杆没有受到外力时使杠杆与底板垂直的杠杆弹性复位装置；在底板的底面还设有柔性毛刷，杠杆的下端穿过底板与地面接触；优点是能演示摩擦力相对运动趋势、相对运动和相对运动趋势的摩擦力的方向、结构简单、演示直观。
文档编号G09B23/10GK202534228SQ20122002844
公开日2012年11月14日 申请日期2012年1月20日 优先权日2012年1月20日
发明者刘四清, 刘小洪, 刘立彧, 刘立科, 艾连娣 申请人:刘四清, 刘小洪, 刘立彧, 刘立科, 艾连娣